Jak działają kamery obrazowe termiczne?

Technologia obrazowania termicznego to narzędzie, które może „zobaczyć temperaturę”. Pomaga nam obserwować otaczające środowisko w ciemności, dymu lub gdy jest niewystarczające światło widzialne poprzez wykrywanie promieniowania podczerwieni emitowanego przez obiekty. Obecnie obrazowanie termiczne jest szeroko stosowane w rozpoznaniu wojskowym, badaniu medycznym, testowaniu przemysłowym, ratowaniu pożaru, analizie zużycia energii budynku i wielu innych dziedzinach. Wraz z rozwojem nauki i technologii technologia ta, która kiedyś należała do profesjonalnej dziedziny wojskowej, stopniowo wchodzi do większej liczby branż i codziennego życia.

1. Naukowa zasada obrazowania termicznego
Podstawa promieniowania w podczerwieni
Każdy obiekt o temperaturze powyżej bezwzględnej zero (-273. 15 stopni) wyeliminuje promieniowanie w podczerwieni. Im wyższa temperatura, tym silniejsza energia podczerwieni promieniowana i długość fali również się zmieni. Ta fizyczna właściwość stanowi podstawę technologii obrazowania termicznego.

Wizja ludzka vs. obrazowanie termiczne
Ludzkie oko może tylko dostrzec światło widzialne, podczas gdykamery obrazowe termicznemoże wykryć niewidzialne pasma podczerwieni (zwykle 8–14 mikronów) i przekonwertować je na widoczne obrazy. Oznacza to, że urządzenia do obrazowania termicznego mogą „zobaczyć” cele w całkowicie ciemnym środowisku.

2. Komponenty podstawowe kamery obrazowej termicznej
Wydajność kamery obrazowej termicznej jest ściśle związana z jej wewnętrznymi kluczowymi elementami. Poniżej znajdują się główne części kamery obrazowej termicznej i ich funkcje:

1. Detektor podczerwieni
Detektor podczerwieni jest „okiem” obrazu termicznego, a jego jakość bezpośrednio określa wrażliwość i przejrzystość obrazu.

Mikrobolometr: Jest to nieskrępowany czujnik podczerwieni szeroko stosowany w przemyśle, wykrywanie energii, bezpieczeństwo i inne pola. Generuje obrazy poprzez pochłanianie promieniowania w podczerwieni w celu spowodowania zmian temperatury i pomiaru zmian rezystancji spowodowanych przez tę zmianę. Ten typ czujnika ma umiarkowaną prędkość odpowiedzi, niską i długą żywotność.

Detektor fotonów: Zastosowany w chłodzonych kamerach obrazowania termicznego, należy go połączyć z systemem chłodzenia w niskiej temperaturze (takim jak chłodnica Stirling lub chłodnica termoelektryczna) w celu zmniejszenia szumu termicznego. Ten detektor jest bardziej wrażliwy na słabe sygnały podczerwieni i ma szybszą szybkość reakcji. Jest odpowiedni do zadań wymagających rozdzielczości wysokiej rozdzielczości i różnicy w wysokiej temperaturze, takich jak badania naukowe, medycyna wojskowa, precyzyjna itp.

2. Specjalny obiektyw materiałowy
Materiał soczewki termicznej obrazowania musi mieć dobrą transmitancję w podczerwieni. Typowe materiały obejmują:

German: ma dobrą transmitancję w podczerwieni i wytrzymałość mechaniczną i jest jednym z najczęstszych materiałów w obiektywach termicznych, ale jest drogie.

Szkło chalkogenidowe: ma niższe koszty, jest odpowiednie dla urządzeń średniej i niskiej i ma nieco niższą transmitancję niż german.

Silikon i fluork wapnia (CAF₂): stosowany do obrazowania w podczerwieni w określonych pasmach.

Materiały te mogą skutecznie skupić promieniowanie w podczerwieni, aby zapewnić dokładność obrazowania i wydajność gromadzenia energii.

3. System przetwarzania sygnału
Procesor sygnału podczerwieni jest mózgiem termicznego obrazu. Wzmacnia, zmniejsza szum i digitalizuje sygnał elektryczny odbierany przez detektor i przekształca go w intuicyjny obraz termiczny za pomocą złożonych algorytmów.

Nowoczesne procesory zwykle mają:

Korekta nierówności (NUC): kompensuje wady obrazu spowodowane niespójną odpowiedzią piksela detektora.

Optymalizacja zakresu dynamicznego: automatycznie dostosowuje kontrast do podświetlania szczegółów różnicy temperatury.

Algorytmy ulepszenia obrazu: takie jak wyostrzenie krawędzi i redukcja szumów, w celu poprawy czytelności obrazu.

4. System wyświetlania
Obrazy termiczne są wysyłane przez wbudowane lub zewnętrzne ekrany wyświetlacza, a rozkład temperatury jest ogólnie reprezentowany w pseudokolorach:

Niska temperatura: wyświetlane w chłodnych kolorach, takich jak niebieski, zielony i fioletowy;

Wysoka temperatura: wyświetlane w ciepłych kolorach, takich jak czerwony, pomarańczowy i biały;

Może również przełączać się między trybem czarnym i białym, wyświetlaczem izotermy i innych funkcji, odpowiednie dla różnych scenariuszy.

Wysokiej klasy termiczne wyobrażenia obsługują również przechowywanie obrazów, nagrywanie wideo, transmisję Wi-Fi i inne funkcje, które ułatwiają zatrzymywanie danych i zdalne monitorowanie.

3. Przepływ pracy kamer obrazowania termicznego
Chociaż przepływ pracy kamer obrazowania termicznego wygląda prosto, wiąże się z złożonymi procesami konwersji fotoelektrycznej i przetwarzania obrazu.

1: Kolekcja promieniowania na podczerwień
Każdy obiekt nieustannie uwalnia promieniowanie podczerwieni. Soczewka obrazowania termicznego zbiera się i kieruje tym promieniowaniem do detektora, podobnie jak zwykły obiektyw kamery koncentruje światło widzialne.

2: Przekształć promieniowanie podczerwieni na sygnały elektryczne
Tablica detektora próbuje promieniowanie podczerwieni każdego piksela i przekształca energię cieplną w sygnały elektryczne związane z intensywnością temperatury. Ten proces jest łącznikiem konwersji energii u podstaw termicznego obrazu.

3: Digitalizacja sygnału i przetwarzanie obrazu
Sygnał elektryczny jest przesyłany do jednostki przetwarzania i przekształcany na dane cyfrowe przez przetwarzanie analogowo-cyfrowe, a następnie przetwarzane są różne algorytmy, takie jak:

Zwiększenie różnicy temperatury: Popraw kontrast między obszarami o wysokiej i niskiej temperatury na zdjęciu;

Wyrównanie obrazu: gładka temperatura zmienia i usuwają szum;

Algorytm pomiaru temperatury: Dokładnie oblicz temperaturę każdego piksela w połączeniu z tabelą kalibracji.

4: Generuj i wyświetl obrazy termiczne
Ostateczny system mapuje informacje o temperaturze w różne kolory lub poziomy w skali szarości, aby wygenerować kolorową mapę termiczną. Obraz jest wyświetlany na ekranie w czasie rzeczywistym, co ułatwia operatorowi intuicyjnie analizowanie statusu rozkładu termicznego.

Niektóre urządzenia są również wyposażone w etykiety temperaturowe, maksymalną\/minimalną wyświetlanie wartości, automatyczne alarm i inne funkcje w celu poprawy wydajności diagnozy na miejscu.

4. Scenariusze aplikacji technologii obrazowania termicznego

1. Egzekwowanie wojska i prawa
Rannalisji noktowizyjnej, blokowanie celu, monitorowanie pola bitwy itp.

2. Pole medyczne
Takich jak przegląd temperatury podczas pandemii Covid -19, można go również stosować do pomocy diagnostycznej, takiej jak zapalenie i zaburzenia krążenia.

3. Przemysł i energia elektryczna
Wykryj potencjalne uskoki, takie jak przegrzanie urządzeń elektrycznych, zużycie mechaniczne lub blokada rur.

4. Ratowanie przeciwpożarowe
Może penetrować dym w celu wykrycia źródeł pożaru i szybko zlokalizować uwięzionych ludzi.

5. Kontrola budynku
Służy do wykrywania zagrożeń zużycia energii, takich jak problemy z izolacją budowania, mosty termiczne i wyciek powietrza w drzwiach i oknach.

5. Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd. - Reprezentatywny w dziedzinie obrazowania termicznego
Wraz z szybkim rozwojem technologii kamery obrazowej termicznej, Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd. stał się przedsiębiorstwem zaawansowanym technologią w tej dziedzinie dzięki zaawansowanemu technologii podczerwieni i profesjonalnym dostosowywaniu. Założona w 2013 r. Firma znajduje się w Hangzhou, słynnym mieście naukowym i technologicznym w Chinach i koncentruje się na dostarczaniu niezawodnych rozwiązań termicznych dla globalnych klientów.

Zalety Hangzhou Huirui Technology Co., Ltd.:
Zespół profesjonalny: ponad 29, 000 eksperci na całym świecie, z bogatym doświadczeniem zarządzania projektem, w celu zapewnienia skutecznego postępu całego procesu projektu;

Globalna sieć usług: 27 miast na całym świecie, z 50 centrami dostawczy, obsługującymi ponad 200 języków, zapewniając klientom 7x24 godziny wsparcia online;

Dostosowane rozwiązania: Od urządzeń przenośnych po przemysłowe systemy monitorowania, technologia Huirui może dostosowywać systemy obrazowania termicznego zgodnie z potrzebami klientów, obejmujące bezpieczeństwo, energię, medyczne, inteligentne produkcję i inne dziedziny.

Firma głęboko integruje technologię AI z obrazowaniem termicznym w podczerwieni w celu promowania inteligentnego rozpoznawania obrazów termicznych, automatycznej analizy alarmów i danych, pomagając klientom poprawić wydajność i bezpieczeństwo.

6. Zalety i ograniczenia obrazowania termicznego
Zalety:
Może działać w całkowitej ciemności;
Może wykrywać źródła ciepła w odległości bez kontaktu;
Może wykryć problemy, które są niewidoczne dla nagiego oka, takie jak przegrzane przewody lub potencjalne wycieki.

Ograniczenia:
Nie może penetrować szkła, ponieważ szkło odbija się na podczerwieni;
Rozdzielczość obrazu jest nieco niższa niż w przypadku kamer optycznych;
Sprzęt o wysokiej wydajności jest droższy, zwłaszcza sprzęt chłodniczy.

7. Przyszłe trendy technologii obrazowania termicznego
Miniaturyzacja: układy obrazowania termicznego będą coraz bardziej zintegrowane z smartfonami, urządzeniami do noszenia i drony;
Analiza wspomagana przez AI: automatycznie identyfikuj nieprawidłowe punkty temperatury i generuje raporty za pomocą technologii sztucznej inteligencji;
Wysoka wrażliwość + niski koszt: Wraz z postępem materiałów czujników i technologii produkcyjnej obrazowanie termiczne stanie się bardziej wrażliwe, bardziej przystępne i bardziej popularne.

8. Wniosek

Imagi termiczne wykrywają promieniowanie podczerwieni emitowane przez obiekty i wizualizują informacje o temperaturze, pomagając nam odkryć ukryte niebezpieczeństwa i problemy. Niezależnie od tego, czy jest to inspekcja przemysłowa, badania medyczne, czy zapobieganie bezpieczeństwu i kontrola, technologia obrazowania termicznego odgrywa niezastąpioną rolę na wszystkich dziedzinach życia dzięki unikalnym zaletom.

Jak firmy lubiąHangzhou Huirui Technology Co., Ltd.Kontynuuj promowanie rozwoju i popularyzacji technologii obrazów termicznych, kamery obrazowania termicznego pokażą swoją wartość w większej liczbie scenariuszy w przyszłości, dzięki czemu „postrzeganie temperatury” jest inteligentnym codziennym środkiem.