كاميرا التصوير الحراري لا ترى الضوء؛ فهو يرى الحرارة، وكل المواصفات الموجودة في ورقة البيانات الخاصة به تصف مدى نجاحه في تحويل الاختلافات في درجات الحرارة إلى صورة قابلة للاستخدام. غالبًا ما يكتشف المشترون الذين يقارنون دقة العنوان فقط أن وحدة 640 × 512 تفشل عندما ينجح نموذج 384 × 288، لأن عدد البكسل بدون حساسية حرارية، وعدسة مناسبة ومعدل إطارات سريع بما فيه الكفاية ينتج جهازًا باهظ الثمن يُظهر نقطة كبيرة وناعمة. يشرح هذا الدليل دقة المقياس الدقيق، وNETD، والبعد البؤري للعدسة، ونطاق DRI من الناحية العملية، بحيث يمكن للمحدد اختيار كاميرا تصوير حراري للفحص الكهربائي، أو مسوحات المباني، أو مراقبة الحياة البرية أو أمن المحيط ومعرفة ما ستكشفه بالفعل على مسافة معينة.
كيف تشكل كاميرا التصوير الحراري صورة
توجد في الجزء الأمامي من كاميرا التصوير الحراري عدسة مصنوعة من زجاج الجرمانيوم أو زجاج الكالكوجينيد، والتي تنقل الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات الطويلة-بدلاً من الضوء المرئي. يسقط هذا الإشعاع على مصفوفة ميكروبولوميتر -، وهي شبكة من أجهزة الكشف الصغيرة، كل منها يغير المقاومة الكهربائية مع ارتفاع درجة حرارته. تقرأ الكاميرا أن المقاومة تتغير لكل بكسل، وتطبق تصحيحًا غير متماثل-وتقوم بتعيين النتيجة إلى لوحة يمكن للعين تفسيرها. ولأن المستشعر يقيس الطاقة المنبعثة بدلاً من الضوء المنعكس، فإن الجهاز يعمل في الظلام الدامس، من خلال الضباب الخفيف ومن خلال الدخان، ولهذا السبب فهو مكمل لجهاز الرؤية الليلية وليس بديلاً عنه. يتم تحديد جودة الصورة النهائية من خلال ثلاثة أشياء: عدد عناصر الكاشف التي يحتوي عليها المصفوفة، ومدى اختلاف درجة الحرارة الذي يمكن لكل عنصر حله، ومقدار الهدف الذي تسقطه العدسة على المصفوفة.
دقة المستشعر ودرجة البكسل
يتم تحديد الدقة في كاميرا التصوير الحراري بحجم المصفوفة، مثل 256 × 192 أو 384 × 288 أو 640 × 512 بكسل. درجة البكسل - التباعد الفعلي بين أجهزة الكشف، عادة 12 ميكرومتر في التصميمات الحالية - تحدد حجم المصفوفة وبالتالي الحجم الذي يجب أن تكون عليه العدسة. يحتاج مستشعر 640 × 512 مع خطوة 12 ميكرومتر إلى عدسة أكبر وأكثر تكلفة من مستشعر 384 × 288 من نفس الملعب لتغطية نفس مجال الرؤية، وهذا هو السبب في أن الدقة والسعر لا يتغيران بشكل خطي. عند الاستخدام، يحدد حجم المصفوفة عدد البكسلات التي يشغلها الهدف: فالشخص على بعد 100 متر يعرض عددًا أقل بكثير من البكسلات على كاميرا تصوير حراري 256 × 192 مقارنةً بوحدة 640 × 512، وستظهر المصفوفة الأصغر صورة ظلية ملطخة حيث تُظهر الصورة الأكبر الأطراف والوضعية. يعد المستشعر مقاس 384 × 288 هو الحد الأدنى العملي للعمل للفحص الاحترافي، في حين أن 640 × 512 هو المعيار -المعياري للأمان طويل المدى وأعمال المسح المحمولة جوًا.
NETD والحساسية الحرارية
يتم التعبير عن NETD، وهو فرق درجة الحرارة المكافئ للضوضاء، بالميليكلفين ويصف أصغر فرق في درجة الحرارة يمكن لكاميرا التصوير الحراري عرضه فوق أرضية الضوضاء الخاصة بها. يعني NETD الذي يبلغ 40 مللي كلفن أن الجهاز يحل فرقًا قدره 0.04 درجة مئوية. تعتبر الأرقام الأقل من 30 مللي كلفن جيدة، والكاميرات المتميزة غير المبردة تصل إلى 20 مللي كلفن أو أفضل. تكون الحساسية أكثر أهمية عندما يكون التباين منخفضًا: العثور على رقعة رطبة خلف الجص، أو تتبع أنبوب تسخين مسدود أسفل ذراع التسوية، أو اكتشاف حيوان مقابل الغطاء النباتي الذي امتص بالفعل حرارة الشمس. تنتج الكاميرا ذات الدقة العالية ولكن NETD الضعيف صورة ممتلئة بدون تدرج جيد، في حين أن كاميرا التصوير الحراري- ذات الدقة المنخفضة مع 25 مللي كلفن NETD غالبًا ما تكشف الخلل أولاً لأن اختلاف درجة الحرارة يبقى على قيد الحياة مع الإلكترونيات. عند مقارنة علامات الاقتباس، تعامل مع NETD على الأقل بنفس أهمية عدد البكسل.
اختيار العدسة ومجال الرؤية
تقوم العدسة بتحويل المصفوفة إلى منظر للعالم. يحدد الطول البؤري مجال الرؤية ومجال الرؤية اللحظي، وهو الحجم الزاوي لبيكسل واحد. توفر العدسة القصيرة مقاس 9 مم الموجودة في كاميرا التصوير الحراري مجالًا واسعًا يتراوح من 40 إلى 50 درجة، وهي مثالية لمسح غلاف المبنى ضوئيًا أو البحث في منطقة كبيرة بسرعة. تعمل العدسة مقاس 19 مم أو 25 مم على تضييق المجال إلى 18 إلى 25 درجة، بينما توفر العدسة المقربة مقاس 50 مم أو 75 مم من 8 إلى 12 درجة لتحديد المدى الطويل-. نظرًا لأنه يمكن تزويد نفس المستشعر بعدسات مختلفة، فإن السؤال العملي ليس "إلى أي مدى يمكنه الرؤية" ولكن "كم عدد وحدات البكسل التي يشغلها هدفي بهذه العدسة". تقبل بعض كاميرات التصوير الحراري الاحترافية عدسات قابلة للتبديل، وتغطي مجموعة العدسات-العريضة - للبحث، والضيقة للتأكيد - معظم عمليات سير عمل الفحص والأمان بشكل أفضل بكثير من طول بؤري واحد وسط.
الكشف والاعتراف وتحديد الهوية
يجب قراءة مطالبات النطاق مقابل اتفاقية DRI، التي تحدد ثلاث مهام على هدف موحد. ويعني الاكتشاف وجود عدد قليل من وحدات البكسل، وهو ما يكفي لمعرفة وجود شيء ما. يتطلب التعرف، وفقًا لمعايير جونسون، ما يقرب من 10 إلى 12 بكسل عبر الهدف بحيث يمكن تصنيف الشخص كشخص. يتطلب تحديد الهوية 20 بكسل أو أكثر، وهو ما يكفي للحكم على ما يحمله الشخص أو يرتديه. الشركة المصنعة التي تقتبس نطاقًا يصل إلى 1000 متر لكاميرا التصوير الحراري عادةً ما تقتبس الكشف عن هدف بحجم مركبة-، وليس تحديد هوية الشخص. بالنسبة لمستشعر 384 × 288 مع عدسة مقاس 19 مم، فإن الرقم التخطيطي المعقول هو التعرف على الشخص على مسافة 250 إلى 350 مترًا؛ ويتطلب تجاوز ذلك عدسة أطول أو مصفوفة أكبر، وترتفع التكلفة بشكل حاد مع كل خطوة.
قياس درجة الحرارة والمعايرة
كما تعمل كاميرا التصوير الحراري التي تباع للفحص كأداة قياس إشعاعي، مما يثير تساؤلات حول الدقة. عادةً ما يتم تحديد دقة التصوير الحراري الأساسية على أنها زائد أو ناقص 2 درجة مئوية أو 2 بالمائة من القراءة، أيهما أكبر، ويتم الاحتفاظ بها فقط ضمن نطاق محيط محدد وبعد استقرار الكاميرا. هناك ثلاثة إعدادات تؤثر على القراءة: الانبعاثية، والتي يجب تعديلها لتناسب المعادن اللامعة؛ تعكس درجة الحرارة الظاهرة، وهو أمر مهم في الغرف ذات الأسطح الساخنة القريبة؛ والمسافة، مما يؤثر على التوهين الجوي على المدى الطويل. الغالق التلقائي الذي يعيد معايرة المستشعر ليس خطأً ولكنه تصحيح روتيني غير منتظم، والنموذج الذي يقوم بذلك بصمت خلال ثانية واحدة يكون أكثر متعة في الاستخدام من النموذج الذي يجمد الصورة لمدة ثلاث ثوانٍ. بالنسبة للفحص الكهربائي، اختر كاميرا تصوير حراري مزودة بمقياس موضعي ومؤشرات قياس متحركة وتقارير على اللوحة-، نظرًا لأن هذه الميزات توفر وقتًا أطول من أي خطوة أخرى في الدقة.
مقارنة التكوينات النموذجية
| إعدادات | صفيف | NETD | عدسة | نطاق التعرف (شخص) | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|---|---|
| وحدة فحص الدخول | 256 x 192 | 40 م ك | 9 ملم | 120-150 m | فحوصات البناء، التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). |
| المهنية المحمولة | 384 x 288 | 30 م ك | 19 ملم | 250-350 m | الكهربائية والصناعية |
| أمان طويل المدى-. | 640 x 512 | 25 م ك | 50 ملم | 600-800 m | محيط، بحري |
| وحدة المراقبة المدمجة | 384 x 288 | 25 م ك | 25 ملم | 300-400 m | الحياة البرية، دورية |
| المسح الجوي | 640 x 512 | 20 م ك | 13 ملم | تغطية المنطقة | رسم الخرائط والمزارع الشمسية |
يوضح الجدول المفاضلة الحقيقية-: حجم المصفوفة، والعدسة، والحساسية يتحركان معًا، واختيار اثنين من ثلاثة يؤدي عادةً إلى أداة غير متوازنة. تعد العدسة الواسعة على مصفوفة كبيرة مثالية للمسح، في حين أن العدسة الضيقة على مصفوفة متواضعة غالبًا ما تكون أرخص طريق للتعرف على المدى الطويل-لهدف بحجم-شخص.
أخطاء يجب تجنبها عند شراء كاميرا تصوير حراري
الخطأ الأول هو شراء الدقة وحدها ثم اكتشاف أن كاميرا التصوير الحراري مقاس 640 × 512 المزودة بعدسة مقاس 9 مم لا تزال غير قادرة على تحديد أي شيء يتجاوز 200 متر، لأن العدسة تنشر الهدف عبر عدد قليل جدًا من وحدات البكسل. والثاني هو تجاهل NETD في المناخات الدافئة، حيث تمحو درجة الحرارة المحيطة القريبة من درجة حرارة الجسم التباين الذي يجعل التصوير الحراري مفيدًا. والثالث هو افتراض أن معدل الإطارات الأعلى يساعد دائمًا؛ يعتبر 25 هرتز كافيًا للاستخدام المحمول، و50 هرتز مهم بشكل أساسي لتتبع الكائنات-التي تتحرك بسرعة أو لتسجيل فيديو سلس. والرابع هو نسيان ملحقات المعايرة: بدون مرجع الجسم الأسود، تنجرف الوحدة غير المعايرة، ويمكن أن تكون القراءات المأخوذة في صباح بارد قبل استقرار الكاميرا عدة درجات. الخامس هو اختيار نموذج عدسة مغلق وثابت-للعمل الذي سيحتاج لاحقًا إلى عرض تقريبي، مما يفرض شراءًا ثانيًا بدلاً من عدسة ثانية.
التعليمات
س1: هل الدقة 256 × 192 كافية لفحص المبنى؟
نعم للعمل الداخلي على مسافة 5 إلى 20 مترًا، حيث تحتاج كاميرا التصوير الحراري فقط إلى إظهار نمط درجة الحرارة بدلاً من تحديد جسم صغير. بالنسبة للمسوحات الخارجية للواجهات الطويلة أو للأمان-بعيد المدى، فإن 384 × 288 أو 640 × 512 هي الأفضل.
س2: ما هو NETD الذي يجب أن أبحث عنه؟
أقل من 40 مللي كلفن مقبول، وأقل من 30 مللي كلفن جيد، ومن 20 إلى 25 مللي كلفن ممتاز. في المناخات الحارة، أصر على 30 مللي كلفن أو أفضل، لأن التباين المفيد في درجة الحرارة بين الهدف وخلفيته يتقلص مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة.
س3: هل تستطيع كاميرا التصوير الحراري الرؤية من خلال الجدران؟
لا. يتم حجب الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات الطويلة-بمعظم المواد الصلبة، لذا تقوم الكاميرا بقراءة درجة حرارة السطح. فهو يكتشف البصمة الحرارية التي ينتقل بها العيب أو الأنبوب أو المسمار إلى سطح الجدار، ولهذا السبب يلزم وجود اختلاف في درجة الحرارة عبر الجدار.
س4: إلى أي مدى يمكن كشف الإنسان ليلاً؟
الاكتشاف هو ضعف مسافة التعرف تقريبًا. تكتشف كاميرا مقاس 384 × 288 مع عدسة مقاس 19 مم شخصًا على مسافة قريبة من 600 متر وتتعرف عليه على مسافة 250 إلى 350 مترًا. أرقام التعرف على الاقتباس عند مقارنة العلامات التجارية.
س5: هل أحتاج إلى القدرة الإشعاعية؟
فقط إذا كان يجب عليك الإبلاغ عن درجات الحرارة. تنتج الكاميرات غير-صورًا بدون قيم رقمية وبتكلفة أقل. تستفيد جميع عمليات التشخيص الكهربائية والميكانيكية والبناءية من بيانات القياس الإشعاعي ووظائف إعداد التقارير.
س6: كم مرة تحتاج الكاميرا إلى المعايرة؟
يعد الفحص السنوي مقابل الجسم الأسود المرجعي ممارسة جيدة لأعمال الفحص، ويجب السماح للكاميرا بالاستقرار لمدة تتراوح من 10 إلى 15 دقيقة في بيئة العمل قبل تسجيل أي قياس.
س7: هل كاميرا التصوير الحراري أفضل من الرؤية الليلية؟
يجيبون على أسئلة مختلفة. تكتشف كاميرا التصوير الحراري الحرارة وتعمل في الظلام الدامس من خلال الدخان أو الضباب الخفيف، لكنها لا تستطيع قراءة علامة أو وجه. تحافظ الرؤية الليلية على التفاصيل وسهولة القراءة تحت الإضاءة المحيطة، وتستخدم العديد من فرق الأمان كليهما.
خاتمة
يبدأ اختيار كاميرا التصوير الحراري بالهدف، والمسافة، ومهمة - اكتشاف - أو التعرف عليها أو تحديدها، وبعد ذلك فقط يتم تحديد الدقة. قم بمطابقة المصفوفة بعدد البكسل المطلوب على الهدف، وأصر على رقم NETD أقل من 30 مللي كلفن للعمل الجاد، وحدد العدسة التي تضع الهدف حيث تحتاج إليه، وتعامل مع دقة قياس الإشعاع كمواصفات منفصلة عن جودة الصورة. تقوم شركة Shenzhen Detyl Optoelectronics Co., Ltd. ببناء كاميرات التصوير الحراري وأجهزة الرؤية الليلية للانصهار الحراري والمشبك- على الأنظمة ذات قيم NETD المنشورة وخيارات العدسات القابلة للتبديل والأغطية المغلقة للاستخدام الميداني. أرسل لنا مسافة المراقبة ونوع الهدف وبيئة التشغيل، وسيقوم مهندسونا بتحديد المستشعر والعدسة وحزمة المعايرة التي توفر النتيجة التي تحتاجها.
