Lentila de termoviziune. Imagine termica

Aveți nevoie de lentile suplimentare pentru o cameră termică?

La achiziționarea unei camere termice, toată lumea își pune această întrebare și îi răspunde singur, ghidându-se de informațiile disponibile. La noi, vom încerca să extindem cantitatea de informații, astfel încât alegerea cumpărătorului să fie mai informată.

Deci, de ce aveți nevoie de lentile/lentile suplimentare?
Calitatea imaginii depinde de mai mulți parametri, dar în primul rând de calitatea matricei de termoviziune, de sensibilitatea și dimensiunea acesteia, precum și de parametrii lentilei.
În primul rând, caracteristicile tehnice ale matricei de termoviziune și ale lentilei sunt cele care determină calitatea imaginii. De regulă, nu este posibilă schimbarea matricei cu una mai mare, așa că rămân doar lentile interschimbabile sau suplimentare care îmbunătățesc calitatea imaginii. Sunt destul de sceptic cu privire la afirmațiile conform cărora deficiențele matricei și ale lentilei pot fi rezolvate cu ajutorul unei procesări software suplimentare și, prin urmare, obținem mai mult decât este posibil pe baza hardware-ului.

De exemplu:
Matricea de 384x288 cu o lentilă de 20⁰ oferă rezoluție spațială: 0,91 mrad. O matrice de 160x120 cu aceeași lentilă de 20⁰ oferă o rezoluție de 2,2 mrad.
Cu alte cuvinte, la o distanta de 100 de metri, o termocamera cu o matrice de 384x288 poate distinge un obiect care masoara 9,1x9,1 cm, in timp ce pentru o matrice de 160x120 obiectul minim trebuie sa aiba dimensiuni de minim 22x22 cm!
Posibilitatea de a obține o rezoluție de 9x9 cm sună foarte optimist, în ciuda faptului că calitatea originalului, chiar și a sutelor de fotografii, nu este mai bună de 22x22 cm.
Evident, opțiunea „super rezoluție” poate îmbunătăți ușor calitatea imaginii, mai ales în cazul strângerii mâinii „naturale”, dar capacitatea de a face un miracol prin dublarea rezoluției rămâne cel puțin îndoielnică.

Aceasta lasă o modalitate naturală de a extinde raza efectivă sau zona de fotografiere - lentile suplimentare. Pentru obiectivul standard, sunt oferite două lentile opționale - unghi larg și unghi îngust.

Lentile cu unghi larg, de regulă, este utilizat atunci când este necesar să fotografiați o zonă mare de la o distanță relativ mică. Nu este la fel de popular ca un obiectiv cu unghi îngust, deoarece puteți combina întotdeauna o serie de fotografii standard într-o imagine panoramică, mai ales că un obiectiv cu unghi larg extinde zona de fotografiere reducând detaliile, iar acest lucru se potrivește puținor persoane.

Obiectiv cu unghi îngust (teleobiectiv). utilizat în cazurile în care detaliile ridicate sunt importante pentru un obiect relativ mic situat la o distanță considerabilă. Aici, niciun truc software nu poate rezolva problema - aveți nevoie lentila speciala. In practica mea a existat un caz in care a fost necesar sa fotografiem o conducta TEC5 (inaltime peste 200m), in acest caz un astfel de obiectiv era pur si simplu necesar.

Clădire (distanta aproximativ 150 de metri)	Termocamera Ti175	Termocamera Ti175
	Termocamera Ti395	Termocamera Ti395 cu matrice (384x288), obiectiv cu unghi îngust de 45 mm
Acoperiş (distanta aproximativ 50 de metri)	Termocamera Ti175 cu matrice (160x120), obiectiv standard	Termocamera Ti175 cu matrice (160x120), obiectiv cu unghi îngust 45 mm
	Termocamera Ti395 cu matrice (384x288), obiectiv standard	Cameră termică

Lentila de termoviziune este realizată folosind un design cu două lentile cu suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea ermetică în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Distanța focală a lentilei (20 mm) este destul de mică și majoritatea obiectelor observate pentru obiectiv sunt la infinit. Acest obiectiv nu necesită ajustare a clarității. Claritatea bazată pe cei mai buni indicatori ai funcției de transfer este setată de producător și nu se modifică în viitor. Claritatea este reglată prin rotirea lentilei de-a lungul firului. Obiectivul a fost produs în serie din 2010.

Lentila pentru imagini termice cu deschidere mare este realizată folosind un design cu două lentile cu două suprafețe asferice. Designul lentilei oferă posibilitatea instalării ermetice în dispozitiv folosind o flanșă în partea frontală a lentilei cu o garnitură de etanșare. Obiectivul are o deschidere mare (0,8) și, în consecință, un raport de deschidere mare. Obiectivul este conceput pentru a detecta și recunoaște obiectele cu contrast redus. Claritatea este reglată de un motorreductor. Motorul electric este alimentat de 7–12 V. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Obiectivul a fost produs în serie din 2010.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila pentru imagini termice cu deschidere mare este realizată folosind un design cu două lentile cu două suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea ermetică în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Obiectivul are o deschidere mare și, în consecință, un raport mare de deschidere. Obiectivul este conceput pentru a detecta și recunoaște obiectele cu contrast redus. O deschidere mare crește cantitatea de energie pe care o colectează obiectivul de la obiectele aflate la distanțe mari. Claritatea este reglată de un motorreductor. Motorul electric este alimentat de 7–12 V. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Obiectivul a fost produs în serie din 2010.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila pentru imagini termice cu deschidere mare este realizată folosind un design cu două lentile cu două suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea etanșă ermetic în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Obiectivul are o deschidere mare și, în consecință, un raport mare de deschidere. Obiectivul este conceput pentru a detecta și recunoaște obiectele cu contrast redus. O deschidere mare crește cantitatea de energie pe care o colectează obiectivul de la obiectele aflate la distanțe mari. Claritatea este reglată de un motorreductor. Alimentarea motorului este de 7–12 VDC. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Obiectivul a fost produs în serie din 2009.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila pentru imagini termice cu deschidere mare este realizată folosind un design cu două lentile cu două suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea ermetică în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Obiectivul are o deschidere mare și, în consecință, un raport mare de deschidere. Obiectivul este conceput pentru a detecta și recunoaște obiectele cu contrast redus. O deschidere mare crește cantitatea de energie pe care o colectează obiectivul de la obiectele aflate la distanțe mari. Claritatea este reglată de un motorreductor. Alimentarea motorului electric este de 7–12 VDC. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Obiectivul a fost produs în serie din 2011.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila pentru imagini termice cu deschidere mare ASTRON-100F14 este realizată folosind un design cu două lentile cu două suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea ermetică în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Obiectivul are o deschidere mare (1,4) și, în consecință, o deschidere mai mare în comparație cu cele utilizate de obicei. Obiectivul este conceput pentru a detecta și recunoaște obiecte cu contrast redus la distanțe mari. O deschidere mare crește cantitatea de energie pe care o colectează obiectivul de la obiectele cu contrast redus. Datorită deschiderii mari, intervalul de detectare și recunoaștere crește, iar caracteristicile de contrast ale obiectelor observate cresc. Claritatea este reglată de un motorreductor. Alimentarea motorului electric este de 7–12 VDC. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Lentila ASTRON-100F14 a fost produsă în serie din 2009.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila pentru imagini termice cu deschidere mare ASTRON-120F14 este realizată folosind un design cu două lentile cu două suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea ermetică în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Obiectivul are o deschidere mare (1,4) și, în consecință, o deschidere mai mare în comparație cu cele utilizate de obicei. Obiectivul este conceput pentru a detecta și recunoaște obiecte cu contrast redus la distanțe mari. O deschidere mare crește cantitatea de energie pe care o colectează obiectivul de la obiectele cu contrast redus. Datorită deschiderii mari, intervalul de detectare și recunoaștere crește, iar caracteristicile de contrast ale obiectelor observate cresc. Claritatea este reglată de un motorreductor. Alimentarea motorului electric este de 7–12 VDC. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Lentila ASTRON-120F14 a fost produsă în serie din 2009.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila de termoviziune cu deschidere mare ASTRON-200F14 este realizată după un design cu trei lentile cu trei suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea etanșă ermetic în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Lentila este special concepută pentru a înlocui sistemele de termoviziune răcite cu altele nerăcite bazate pe FPU-uri cu microbolometru. Permite detectarea obiectelor de tip RF la distante mai mari de 5 km, si recunoasterea la distante de pana la 3 km cu modulele ASTRON-640V17. O deschidere mai mare crește cantitatea de energie pe care o colectează obiectivul de la obiectele cu contrast redus și crește diferența minimă de temperatură rezolvabilă. Claritatea este reglată de un motorreductor. Alimentarea motorului electric este de 7–12 VDC. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Obiectivul ASTRON-200F14 a fost produs în serie din 2016.

Lentila motorizata pentru imagini termice

Lentila de termoviziune cu deschidere mare ASTRON-275F14 este realizată după un design cu trei lentile cu trei suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea etanșă ermetic în dispozitiv printr-o flanșă în partea de mijloc a lentilei cu o garnitură de etanșare. Se poate schimba scaunul in functie de cererea clientului. Lentila este special concepută pentru a înlocui sistemele de termoviziune răcite cu altele nerăcite bazate pe FPU-uri cu microbolometru. Permite detectarea obiectelor de tip RF la distante mai mari de 10 km, si recunoasterea la distante de pana la 5 km cu modulele ASTRON-640V17. Raza maximă de vizualizare a fost atinsă cu acest obiectiv și este de peste 34 km. Claritatea este reglată de un motorreductor. Alimentarea motorului electric este de 7–12 VDC. Direcția de mișcare depinde de direcția polilor tensiunii aplicate. Lentila ASTRON-275F14 a fost produsă în serie din 2017.

JSC OKB ASTRON este singura întreprindere din Rusia care are ciclu complet producția de optice pentru imagini termice de la creșterea monocristalelor de germaniu până la sisteme optice complete. Optica pentru sistemele de imagistică termică este proiectată pentru domeniul spectral cu o lungime de undă de 3–5 μm sau 7–14 μm. În domeniul undelor lungi de radiație electromagnetică, principalul material pentru optică este un singur cristal de germaniu. Monocristalele de germaniu sunt cultivate folosind metoda Czochralski. În Rusia, doar două întreprinderi au tehnologia pentru creșterea acestor cristale, dar numai întreprinderea noastră crește cristale de calitate optică cu indicatori stabili de indice de refracție optică. De asemenea, OKB ASTRON dispune de o tehnologie de cultivare a monocristalelor de germaniu cu indicatori dN/dT stabili, modificând indicele de refracție al germaniului în funcție de temperatura ambiantă. Fără capacitatea tehnologică de a crește germaniul cu acești indicatori, este imposibil să se dezvolte și să se producă lentile atermale în care planul focal nu își schimbă poziția atunci când temperatura se schimbă pe întregul interval de temperatură de funcționare.

Compania noastră este singurul producător în serie de lentile de termoviziune pentru uz civil din Rusia. Producția comercială a obiectivelor cu o distanță focală de 100 mm și mai mare depășește 1000–1200 de unități pe an.

Designul optic al majorității lentilelor este realizat conform unui design tradițional cu două lentile folosind una sau două suprafețe asferice. Utilizarea suprafețelor lentilelor asferice face posibilă reducerea numărului de lentile din lentilă, îmbunătățirea performanței și eliminarea aberațiilor și astigmatismului.

JSC OKB ASTRON este una dintre puținele întreprinderi din Rusia capabile să producă optică asferică în infraroșu și are propria sa linie automată de la Optoteh GmbH.

Prezentat în secțiune lentile de termoviziune produs în serie din 2010. Volumul total de lentile prezentate în această secțiune depășește 11 mii la sfârșitul anului 2018.

Alegerea unei camere termice se reduce adesea la alegerea rezoluției senzorului și a distanței focale a obiectivului pentru a obține o anumită gamă de detecție a țintei. De exemplu, în cerinte tehnice indica: o camera termica cu o rezolutie de 640x480 pixeli si un obiectiv de 100 mm.

Să luăm în considerare situația reală a alegerii unei camere termice, când toți senzorii propuși au rezoluția necesară de 640x480 pixeli pe baza tehnologiei siliciului amorf (aSi), un pas al pixelilor de 17 μm și o sensibilitate termică (NETD) de 50 mK - acești parametri sunt tipici pentru microbolometrele moderne cu lungime de undă lungă. De asemenea, toate lentilele propuse au distanta focala 100 mm, dar diferă în deschiderea relativă F. Parametrii obiectivului sunt următorii:

Luând în considerare parametrii specificați de deschidere și transmisie a luminii în domeniul IR (de la 8 la 12 μm), puteți calcula câte procente de lumină va trece prin lentilă:

Iluminare pe matrice cu o lentilă F1.6 și transmisie a luminii 88% = (1/1.6)2 x 0.88 = 34%

Iluminare pe matrice cu o lentilă F1.4 și transmisie a luminii 88% = (1/1.4)2 x 0.88 = 49%

Iluminare pe matrice cu o lentilă F1.2 și transmisie a luminii 88% = (1/1.2)2 x 0.88 = 61%

În consecință, se poate demonstra că sensibilitatea termică a sistemului de termoviziune + obiectiv se va schimba de la plăcuța de identificare 50mK la

	Transmisie de lumină IR	sisteme NETD
Lentila 1	34%	147 mK
Lentila 2	49%	102 mK
Lentila 3	61%	82 mK

Astfel, sensibilitatea nominală a unei camere termice de 50 mK depinde în mare măsură de transmisia luminii a lentilei, iar în exemplul nostru, în cel mai bun caz este de 82mK (lentila 3) și în cel mai rău caz – 147mK (lentila 1). Adică, ca rezultat, camera termică nu va putea „vede o diferență de temperatură” de 0,05 grade, ci doar 0,08 ~ 0,15 grade, ceea ce pare a fi, de asemenea, foarte bun.

Cum va afecta acest lucru rezultatul observației? Dacă contrastele de temperatură sunt mari, iar obiectul observat diferă semnificativ ca temperatură față de fundal, atunci toate camerele vor arăta obiectul la fel de bine. Dar dacă situația devine mai complicată, rezultatele vor începe să difere. Complicarea situației de observare poate fi înțeleasă ca: contrast termic scăzut între țintă și fond, precipitații atmosferice.

Vedere externă a configurației de testare asamblate. Toate lentilele cu o distanță focală de 100 mm, dar cu un F diferit (lentile de la stânga la dreapta): F1.2, F1.4, F1.6. Puteți vedea cum învelișurile antireflex/protectoare de pe lentile diferă în culoarea de reflexie.

Pentru a efectua testarea, a fost nevoie de ceva timp pentru a prinde diferite condiții meteorologice și a efectua fotografierea corespunzătoare.

Vedere a zonei de observare în spectrul vizibil. Ploaie. Imaginile au fost făcute pe vreme uscată și caldă. Lentile 100 mm, respectiv F1.6 – F1.4 – F1.2.

Se poate observa că, în general, toate lentilele oferă o calitate suficientă a imaginii pentru observare. În același timp, obiectivul F1.4 nu oferă multă claritate în câmpul apropiat. Cea mai detaliată imagine este cu obiectivul F1.2 - asta se vede în detaliul firelor din fundal și în detaliile de pe acoperișul clădirii din fundal. În această situație, diferența dintre lentile nu este critică.

Când plouă, imaginea se schimbă. Lentile 100 mm, F1.6 – F1.4 – F1.2:

Pe ploaie, există două efecte negative pentru observare în spectrul IR. În primul rând, ploaia creează un „obstacol” în calea luminii IR, iar în al doilea rând, apa compară temperatura mediu inconjurator, reducând astfel contrastul termic.

Este posibil să observați următoarele:

• cu o deschidere relativă mai mică F1.6, contrastul imaginii este redus semnificativ;
• obiectele cu contrast termic scăzut sunt greu de distins – stâlpi pe fundal aproape invizibil;
• vizual, imaginea de la F1.2 este mai înțeleasă de operator decât F1.6 sau F1.4.
• imaginea este semnificativ mai proastă decât pe vreme senină.

O altă perspectivă pe vreme uscată și însorită. Lentile 100 mm, respectiv F1.6 – F1.4 – F1.2:

Există o mică diferență în imagine, dar în general aceasta nu afectează percepția și analiza imaginii termice.

Pentru a reprezenta pe deplin diferența dintre lentile, nu a existat suficient eșantionare în diferite condiții meteorologice.

Cu toate acestea, puteți face urmatoarele concluzii:

• Sensibilitatea (NETD) a unei camere termice este întotdeauna mai mică decât sensibilitatea unui microbolometru;
• suficiente contraste de temperatură oferă imagini de înaltă calitate chiar și atunci când deschiderea relativă a obiectivului se schimbă de la F1,2 la F1,6;
• Calitatea imaginii termice este redusă semnificativ în condiții meteorologice nefavorabile, dar un obiectiv cu o deschidere mare oferă totuși o imagine mai bună în comparație cu o diafragmă mai mică.

Dezvoltarea, proiectarea și producerea de lentile în infraroșu (IR) pentru sisteme de termoviziune care funcționează în intervalele 3...5 și 8...12 microni, precum și pentru senzori optici care funcționează în domeniul IR, reprezintă o activitate importantă. al companiei. Compania proiectează și produce lentile cu infraroșu (IR) (inclusiv lentile termice), ambele în serie în versiuni standard și specificatii tehnice client și, de asemenea, efectuează calcule și producție de alte ansambluri optice pentru echipamente IR, inclusiv:

• lentile de termoviziune pentru camere termice nerăcite bazate pe matrici microbolometrice în intervalul 8…12 µm. Acesta este cel mai des întâlnit tip de sistem, datorită intervalului spectral care este eficient pentru transmiterea imaginilor termice, caracterului practic optim al receptoarelor cu matrice care nu necesită răcire și o diafragmă rece, precum și prețului relativ scăzut al unui astfel de dispozitiv;
• Lentile de termoviziune pentru camere termice răcite care funcționează în intervalul de 3…5 microni. Pe baza unor astfel de sisteme, camerele termice sunt create cu o combinație sporită de cerințe pentru caracteristici și design. Acesta este cel mai complex tip de sisteme cu infraroșu, dar în același timp are cele mai bune oportunități privind detectarea și identificarea obiectelor de supraveghere;
• Lentile IR pentru senzori cu un singur și mai multe elemente care funcționează în intervalele medii și apropiate IR, în principal 3...5 µm. În mod obișnuit, acestea sunt sisteme simple constând din optică IR simplă și un senzor, a căror sarcină principală este de a genera un semnal și nu de a transmite o imagine.

Lentilele cu infraroșu își găsesc aplicația în sistemele de termoviziune de diferite clase:

• apărare (aparate termice portabile și staționare, obiective de termoviziune, stații optice de localizare, dispozitive de desemnare a țintelor și obiective pentru vehicule terestre);
• tehnologice (dispozitive de control termic pentru scopuri tehnologice și de construcții, pirometre);
• pentru securitate (camere termice pentru control perimetral, granițe, sisteme de protecție împotriva incendiilor).

În funcție de sarcinile atribuite, dezvoltăm lentile cu infraroșu (IR) din toate clasele specificate, printre care se remarcă lentilele IR atermice. Optica IR pentru camerele termice cu rază medie și lungă de acțiune are propriile sale specificități, exprimate în caracteristicile termo-optice ale materialelor optice utilizate, cum ar fi monocristale de germaniu, siliciu, selenidă policristalină și sulfură de zinc, monocristale de fluoruri metalice. În cele mai multe cazuri, lentila IR conține lentile din germaniu, care are un coeficient de temperatură ridicat și neliniar al indicelui de refracție. Din această cauză, optica IR este susceptibilă la defocalizare atunci când temperatura se schimbă, iar o soluție la problemă este un design compensat cu temperatură care mută o lentilă sau un grup de lentile în raport cu receptorul, în funcție de temperatură. Puține companii oferă lentile termice datorită designului complex necesar, adesea folosit în medii dure mecanice și șoc. Pe baza specificațiilor dumneavoastră tehnice, vom calcula și dezvolta o lentilă IR atermică personalizată. Optica pentru camerele termice este dezvoltată și fabricată în diferite modele, folosind în special hard acoperiri de protectie, versiune OEM, cu un design ușor.

Radiația infraroșie este cauzată de vibrațiile sarcinilor electrice care fac parte din orice substanță care alcătuiește obiectele de natură vie și neînsuflețite, și anume electroni și ioni. Vibrațiile ionilor care alcătuiesc substanța corespund radiațiilor de joasă frecvență (radiații infraroșii) datorită masei semnificative a sarcinilor oscilante. Radiația rezultată din mișcarea electronilor poate avea și o frecvență înaltă, care creează radiații în regiunile vizibile și ultraviolete ale spectrului.

Electronii fac parte din atomi și sunt ținuți în apropierea poziției lor de echilibru (ca parte a moleculelor sau a rețelei cristaline) de forțe interne semnificative. Odată puse în mișcare, experimentează o inhibiție neregulată, iar radiația lor capătă caracterul pulsurilor, adică. caracterizat printr-un spectru de lungimi de undă diferite, printre care se numără unde de joasă frecvență și anume radiația infraroșie.

Radiația infraroșie este radiația electromagnetică care ocupă regiunea spectrală dintre capătul regiunii roșii a luminii vizibile (cu o lungime de undă (λ) egală cu 0,74 μm și radiația radio cu microunde cu o lungime de undă de 1...2 mm.

În domeniul infraroșu există zone în care radiația IR este absorbită intens de atmosferă datorită prezenței dioxidului de carbon, a ozonului și a vaporilor de apă în ea.

În același timp, există așa-numitele „ferestre de transparență” (o gamă de lungimi de undă ale radiației optice în care există o absorbție mai mică a radiației IR de către mediu în comparație cu alte intervale). Mulți sisteme cu infraroșu(inclusiv unele NVG și camere termice) sunt eficiente tocmai datorită existenței unor astfel de „ferestre de transparență”. Iată câteva intervale (lungimile de undă sunt indicate în micrometri): 0,95...1,05, 1,2...1,3, 1,5...1,8, 2,1...2,4, 3,3...4,2, 4,5...5, 8. ..13.

Interferența atmosferică (ceață, ceață, precum și opacitatea atmosferei din cauza fumului, smogului etc.) afectează diferit radiația infraroșie în diferite părți ale spectrului, dar pe măsură ce lungimea de undă crește, influența acestor interferențe scade. Acest lucru se datorează faptului că lungimea de undă devine comparabilă cu dimensiunea picăturilor de ceață și a particulelor de praf, astfel încât radiația care se propagă este mai puțin împrăștiată de obstacole și se îndoaie în jurul lor din cauza difracției. De exemplu, în regiunea spectrală de 8...13 microni, ceața nu creează interferențe serioase cu propagarea radiațiilor

Orice corp încălzit emite un flux de radiații infraroșii, adică radiații optice cu o lungime de undă care este mai mare decât lungimea de undă a radiației vizibile, dar mai mică decât lungimea de undă a radiației cu microunde.

Exemplu. Temperatura corpului uman este de 36,6°C, radiația sa spectrală este în intervalul 6...21 microni, o tijă metalică încălzită la 300°C emite în intervalul de unde de la 2 la 6 microni. În același timp, o spirală de filament de wolfram încălzită la o temperatură de 2400°C are o radiație de 0,2...

1. microni, afectând astfel regiunea vizibilă a spectrului, care se manifestă ca o strălucire strălucitoare.

Domenii de aplicare civilă a imaginilor termice

Dispozitivele de termoviziune pentru uz civil sunt împărțite în mod convențional în două grupuri mari - dispozitive de observare și instrumente de masura. Prima include echipamente pentru sisteme de securitate și suport Siguranța privind incendiile, sisteme de termoviziune pentru securitatea transporturilor, aparate și obiective de termoviziune de vânătoare, aparate de termoviziune utilizate în criminalistică etc. Termofotografiile de măsurare sunt utilizate în medicină, energie, inginerie mecanică și activități științifice.

Cateva exemple. Conform statisticilor care sunt valabile pentru majoritatea regiunilor cu o rețea de transport dezvoltată, timp întunecat zilele reprezintă mai mult de jumătate din accidentele mortale, în ciuda faptului că majoritateașoferii folosesc mașina în timpul zilei. Nu întâmplător s-a răspândit în ultimii ani practica dotării mașinilor cu o cameră de termoviziune, transmițând către un display situat în cabină imaginea de temperatură a situației rutiere din fața mașinii. Astfel, camera termică completează percepția șoferului, care nu este ideală din multe motive (întuneric, ceață, faruri care se apropie) în condiții de noapte. La fel, camerele termice sunt folosite în supravegherea video de securitate în paralel cu noaptea camere digitale(sistem hibrid de supraveghere video), care oferă o imagine mult mai completă a naturii și comportamentului obiectelor din cadru. Ministerul Situațiilor de Urgență folosește camere termice în caz de incendiu - în condiții de fum în cameră, o termocamera ajută la depistarea persoanelor și a surselor de ardere. Examinarea cablajului electric vă permite să detectați un defect de conectare. Scanarea cu imagini termice a pădurilor din aer ajută la determinarea sursei incendiului.

În cele din urmă, camerele termice portabile purtabile sunt utilizate cu succes în vânătoare (detecția animalelor, căutarea eficientă a animalelor rănite fără câine), la efectuarea recensămintelor cantitative ale animalelor etc. În viitor, vom lua în considerare camerele de termoviziune din grupul de dispozitive de observare în primul rând pentru vânătoare.

Principiul de funcționare al unei camere termice

În practica ingineriei, există conceptele de obiect și fundal. Obiectul sunt de obicei obiectele care trebuie detectate și examinate (persoană, vehicul, animal etc.), fundalul este tot ce nu este ocupat de obiectul de observație, spațiul din câmpul vizual al dispozitivului (pădure, iarbă, clădiri etc.)

Funcționarea tuturor sistemelor de termoviziune se bazează pe înregistrarea diferenței de temperatură dintre perechea „obiect/fond” și convertirea informațiilor primite într-o imagine vizibilă pentru ochi. Datorită faptului că toate corpurile din jur sunt încălzite neuniform, se dezvoltă o anumită imagine a distribuției radiației infraroșii. Si ce mai multa diferenta intensitatea radiației infraroșii a obiectului și a corpurilor de fond, cu atât mai distinsă, adică contrastantă, va fi imaginea obținută de camera termică. Dispozitivele moderne de termoviziune sunt capabile să detecteze contraste de temperatură de 0,015…0,07 grade.

În timp ce marea majoritate a dispozitivelor de vedere pe timp de noapte care funcționează pe baza convertoarelor electro-optice (IOC) sau a matricelor CMOS/CCD, captează radiația infraroșie cu o lungime de undă în intervalul de 0,78...1 microni, care este doar puțin mai mare decât sensibilitatea ochiului uman, principala Domeniul de operare al echipamentului de termoviziune este de 3...5,5 microni (infraroșu cu undă medie sau MWIR) și 8...14 microni (infraroșu cu undă lungă sau LWIR). Aici straturile de suprafață ale atmosferei sunt transparente la radiația infraroșie, iar emisivitatea obiectelor observate cu temperaturi de la -50 la +50ºС este maximă.

O cameră termică este un dispozitiv electronic de observare care creează o imagine a diferenței de temperatură în regiunea observată a spațiului. Baza oricărui aparat de imagine termică este o matrice bolometrică (senzor), fiecare element (pixel) al cărei măsurătoare măsoară temperatura cu o precizie ridicată.

Avantajul camerelor termice este că nu necesită surse externe iluminare - senzorul termofotografiei este sensibil la radiația proprie a obiectelor. Ca rezultat, camerele termice funcționează la fel de bine zi și noapte, inclusiv în întuneric complet. După cum s-a menționat mai sus, condițiile meteorologice nefavorabile (ceață, ploaie) nu creează interferențe insurmontabile cu un dispozitiv de termoviziune, făcând, în același timp, dispozitivele obișnuite de noapte complet inutile.

Simplificat, principiul de funcționare al tuturor camerelor termice este descris de următorul algoritm:

• Lentila camerei termice formează pe senzor o hartă a temperaturii (sau o hartă a diferenței de putere de radiație) a întregii zone observate în câmpul vizual
• Microprocesorul și alte componente electronice ale designului citesc datele din matrice, le procesează și formează o imagine pe afișajul dispozitivului, care este o interpretare vizuală a acestor date, care este vizualizată direct sau prin ocular de către observator.

Spre deosebire de dispozitivele de vedere pe timp de noapte bazate pe convertoare electron-optice (să le numim analogice), aparatele de termoviziune, precum dispozitivele digitale de vedere pe timp de noapte, vă permit să implementați un număr mare de setări și funcții de utilizator. De exemplu, ajustarea luminozității și contrastului imaginii, schimbarea culorii imaginii, introducerea diferitelor informații în câmpul vizual (ora curentă, indicarea bateriei descărcate, pictograme ale modurilor activate etc.), zoom digital suplimentar, imagine- Funcția în imagine (permite separarea unei mici „fereastră” pentru a afișa în câmpul vizual o imagine suplimentară a întregului obiect sau a unei părți a acestuia, inclusiv una mărită), oprirea temporară a afișajului (pentru a economisi energie și a masca observatorul prin eliminarea strălucirii afișajului de lucru).

Pentru a capta imagini ale obiectelor observate, înregistroarele video pot fi integrate în camerele termice. Puteți implementa funcții precum transferul fără fir (canal radio, WI-FI) de informații (foto, video) către receptoare externe sau controlul de la distanță al dispozitivului (de exemplu, cu dispozitive mobile), integrarea cu telemetrul laser (cu introducerea informațiilor de la telemetru în câmpul vizual al dispozitivului), senzori GPS (capacitatea de a fixa coordonatele obiectului observat), etc.

Obiectivele de imagine termică au, de asemenea, o serie de caracteristici distinctive în legătură cu obiectivele de noapte „analogice” pentru vânătoare. Marca de țintire din ele este de obicei „digitală”, adică. Imaginea marcajului în timpul procesării semnalului video este suprapusă peste imaginea observată pe afișaj și se mișcă electronic, ceea ce face posibilă excluderea din vedere a unităților de intrare de corecție mecanică care fac parte din cele analogice de noapte sau de zi. obiective opticeși necesitând o mare precizie în fabricarea pieselor și asamblarea acestor unități. În plus, acest lucru elimină un astfel de efect precum paralaxa, deoarece imaginea obiectului de observare și imaginea reticulului vizat sunt în același plan - planul de afișare.

Stocarea memoriei poate fi implementată în obiective digitale și termice cantitate mare vizualizarea reticulelor cu diferite configurații și culori, repunere la zero convenabilă și rapidă folosind funcțiile „one-shot zeroing” sau „zeroing in Freeze mode”, funcție de corecție automată la modificarea distanței de tragere, stocarea coordonatelor de repunere la zero pentru mai multe arme, indicarea de înclinare (înclinare) vedere și multe altele.

Dispozitiv de termoviziune.

Obiectiv. Cel mai comun, dar nu singurul material pentru fabricarea lentilelor pentru dispozitivele de termoviziune este germaniul monocristalin. Mai mult-mai puțin, debitului Safirul, seleniura de zinc, siliciul și polietilena au, de asemenea, proprietăți în gamele MWIR și LWIR. Ochelarii de calcogenă sunt, de asemenea, folosiți pentru a face lentile pentru dispozitivele de termoviziune.

Germaniul optic are un randament mare și, în consecință, un coeficient de absorbție scăzut în intervalul 2...15 microni. Merită să reamintim că această gamă acoperă două „ferestre de transparență” atmosferice (3...5 și 8...12 microni). Majoritatea senzorilor utilizați în dispozitivele de termoviziune civile funcționează în acest interval.

Germaniul este un material scump, deci sisteme opticeîncearcă să le facă dintr-o cantitate minimă de componente de germaniu. Uneori, pentru a reduce costul construcției lentilelor, se folosesc oglinzi cu suprafețe sferice sau asferice. Pentru a proteja suprafețele optice externe de influențele externe, se utilizează o acoperire pe bază de carbon asemănător diamantului (DLC) sau analogi.

Sticla optică clasică nu este utilizată pentru fabricarea de lentile pentru dispozitive de termoviziune, deoarece nu are o capacitate de transmisie la o lungime de undă mai mare de 4 microni.

Designul lentilei și parametrii săi au un impact semnificativ asupra capacităților unui anumit dispozitiv de imagistică termică. Asa de, distanta focala a obiectivului afectează direct mărirea dispozitivului (cu cât focalizarea este mai mare, cu atât este mai mare, toate celelalte lucruri fiind egale, mărirea), câmpul vizual (scade pe măsură ce focalizarea crește) și intervalul de observare. Diafragma relativă a obiectivului, calculat ca raportul dintre diametrul luminos al lentilei și punctul focal, caracterizează cantitatea relativă de energie care poate trece prin lentilă. Indicele de deschidere relativ afectează sensibilitatea, precum și rezoluția temperaturii unui dispozitiv de termoviziune.

Efectele vizuale precum vignetarea și efectul Narcis se datorează, de asemenea, designului lentilelor și sunt comune în diferite grade în toate dispozitivele de termoviziune.

Senzor. Elementul fotosensibil al unui dispozitiv de imagistică termică este o matrice bidimensională cu mai multe elemente de fotodetectoare (FPA), realizată pe baza diferitelor materiale semiconductoare. Există destul de multe tehnologii pentru producerea de elemente sensibile la infraroșu, dar în dispozitivele de termoviziune pentru uz civil se poate observa superioritatea covârșitoare a bolometrelor (microbolometre).

Un microbolometru este un receptor de energie de radiație IR, a cărui acțiune se bazează pe o modificare a conductibilității electrice a elementului sensibil atunci când este încălzit datorită absorbției radiației. Microbolometrele sunt împărțite în două subclase, în funcție de materialul sensibil la IR, oxid de vanadiu (VOx) sau siliciu amorf (α-Si).

Materialul sensibil absoarbe radiația infraroșie, drept urmare, conform legii conservării energiei, zona sensibilă a pixelului (un singur fotodetector în matrice) a microbolometrului se încălzește. Conductivitatea electrică internă a materialului se modifică, iar aceste modificări sunt înregistrate. Rezultatul final este o vizualizare monocromă sau color a imaginii temperaturii pe afișajul dispozitivului. Este de remarcat faptul că culoarea în care este afișată imaginea temperaturii pe afișaj depinde în întregime de funcționarea părții software a dispozitivului de termoviziune.

Pe imagine: matricea microbolometrului (senzor) de la Ulis

Producerea matricelor de microbolometre este un proces costisitor, de înaltă tehnologie și intensiv în cunoștințe. Există doar câteva companii și țări în lume care își permit să mențină o astfel de producție.

Producătorii de senzori de termoviziune (microbolometre), în documentele lor care reglementează calitatea senzorilor, permit prezența pe senzor atât a pixelilor individuali, cât și a acumulărilor acestora (clustere), care au abateri în semnalul de ieșire în timpul funcționării normale - așa-numitele pixeli „morți” sau „spărți” . Pixelii „morti” sunt comuni pentru senzorii de la orice producător. Prezența lor se explică prin diverse abateri care pot apărea în timpul fabricării unui microbolometru, precum și prezența impurităților străine în materialele din care sunt fabricate elementele sensibile. Când funcționează un dispozitiv de imagistică termică, temperatura proprie a pixelilor crește, iar pixelii care sunt instabili la creșterea temperaturii („spărți”) încep să producă un semnal care poate diferi semnificativ de semnalul de la pixelii care funcționează corect. Pe afișajul unui dispozitiv de termoviziune, astfel de pixeli pot apărea ca puncte albe sau negre (în cazul pixelilor individuali) sau pete de diferite configurații, dimensiuni (în cazul clusterelor) și luminozitate (foarte luminoase sau foarte întunecate). Prezența unor astfel de pixeli nu afectează în niciun fel longevitatea senzorului și nu este un motiv pentru ca parametrii săi să se deterioreze pe măsură ce este utilizat în viitor. De fapt, acesta este doar un defect „cosmetic” al imaginii.

Producătorii de camere termice utilizează diverși algoritmi software pentru procesarea semnalului de la pixelii defecte pentru a minimiza impactul acestora asupra calității și vizibilității imaginii. Esența procesării este înlocuirea semnalului de la un pixel defect cu un semnal de la un pixel învecinat (cel mai apropiat) funcțional normal sau un semnal mediu de la mai mulți pixeli vecini. Ca urmare a acestei prelucrări, pixelii defecte, de regulă, devin aproape invizibili în imagine.

În anumite condiții de observare, este încă posibil să se vadă prezența pixelilor defecte corectați (în special clustere), de exemplu, atunci când granița dintre obiectele calde și reci cade în câmpul vizual al unui dispozitiv de termoviziune și, astfel, atunci când această limită exact se încadrează între un grup de pixeli defecte și pixeli care funcționează în mod normal. Când aceste condiții coincid, un grup de pixeli defecte este vizibil ca o pată care strălucește în culori albe și închise și seamănă cel mai mult cu o picătură de lichid din imagine. Este important de reținut că prezența unui astfel de efect nu este un semn al unui dispozitiv de termoviziune defect.

Unitate electronică de procesare. De obicei, unitatea electronică de procesare constă dintr-una sau mai multe plăci (în funcție de aspectul dispozitivului), pe care sunt amplasate microcircuite specializate care procesează semnalul citit de la senzor și transmit în continuare semnalul către afișaj, unde o imagine a se formează distribuția temperaturii zonei observate. Principalele comenzi ale dispozitivului sunt amplasate pe plăci și este implementat și circuitul de alimentare, atât pentru dispozitivul în ansamblu, cât și pentru circuitele individuale.

Microdisplay și ocular. Datorită faptului că majoritatea aparatelor de termoviziune de vânătoare folosesc microdisplay-uri, pentru a observa imaginea se folosește un ocular, care funcționează ca o lupă și vă permite să vizualizați confortabil imaginea cu mărire.

Cele mai utilizate afișaje cu cristale lichide (LCD) sunt de tip translucid (partea din spate a afișajului este iluminată de o sursă de lumină) sau afișajele OLED (când sunt transmise). curent electric materialul de afișare începe să emită lumină).

Utilizarea afișajelor OLED are o serie de avantaje: capacitatea de a opera dispozitivul la temperaturi mai scăzute, luminozitate și contrast mai ridicate ale imaginii, un design mai simplu și mai fiabil (nu există nicio sursă pentru iluminarea de fundal a afișajului, ca în ecranele LCD) . În plus față de afișajele LCD și OLED, pot fi folosite microdisplay-urile LCOS (Liquid Crystal on Silicone), care sunt un tip de afișaje cu cristale lichide de tip reflectorizant.

PARAMETRII PRINCIPALI AI DISPOZITIVELOR DE IMAGINARE TERMICA

CREȘTE.Caracteristica arată de câte ori imaginea unui obiect observat în dispozitiv este mai mare în comparație cu observarea obiectului cu ochiul liber. Unitate de măsură - multiplă (desemnare„x”, de exemplu, „2x” - „de două ori”).

Pentru dispozitivele de termoviziune, valorile tipice de mărire variază de la 1x la 5x, deoarece Sarcina principală a dispozitivelor de noapte este să detecteze și să recunoască obiectele în condiții de lumină scăzută și vreme nefavorabilă. O creștere a măririi dispozitivelor de imagistică termică duce la o scădere semnificativă a deschiderii totale a dispozitivului, drept urmare imaginea obiectului va fi mai puțin contrastantă față de fundal decât într-un dispozitiv similar cu o mărire mai mică. Scăderea raportului de deschidere odată cu creșterea măririi poate fi compensată prin creșterea diametrului luminos al lentilei, dar aceasta, la rândul său, va duce la o creștere a dimensiunilor totale și a greutății dispozitivului și la o optică mai complicată, ceea ce reduce ușurința în utilizare a dispozitivelor portabile și crește semnificativ prețul unui dispozitiv de termoviziune. Acest lucru este deosebit de important pentru lunete, deoarece utilizatorii trebuie să țină în plus arma în mâini. La o mărire mare, apar și dificultăți în găsirea și urmărirea obiectului de observație, mai ales dacă obiectul este în mișcare, deoarece pe măsură ce mărirea crește, câmpul vizual scade.

Mărirea este determinată de distanțele focale ale obiectivului și ale ocularului, precum și de factorul de zoom (K), egal cu raportul dintre dimensiunile fizice (diagonalele) afișajului și senzorului:

Unde:

fdespre- distanta focala a obiectivului

fBine- distanta focala a ocularului

LCu- dimensiunea diagonalei senzorului

Ld- dimensiunea diagonalei afisajului.

DEPENDENȚE:

Cu cât este mai mare distanța focală a obiectivului, dimensiunea afișajului, cu atât spor mai mult.

Cu cât distanța focală a ocularului este mai mare, cu atât dimensiunea senzorului, cu atât cresterea este mai mica.

LINIA DE VEDERE. Caracterizează dimensiunea spațiului care poate fi vizualizat simultan prin intermediul dispozitivului. De obicei, câmpul vizual în parametrii dispozitivelor este indicat în grade (unghiul câmpului vizual din figura de mai jos este desemnat ca 2Ѡ) sau în metri pentru o anumită distanță (L) până la obiectul de observație (liniar câmpul vizual din figură este desemnat ca A).

Câmpul vizual al dispozitivelor digitale de vedere pe timp de noapte și al dispozitivelor de termoviziune este determinat de focalizarea lentilei (fob) și de dimensiunea fizică a senzorului (B). De obicei, lățimea (dimensiunea orizontală) este luată ca dimensiune a senzorului atunci când se calculează câmpul vizual, rezultând câmpul vizual unghiular orizontal:

Cunoscând dimensiunea senzorului pe verticală (înălțime) și pe diagonală, puteți calcula și câmpul vizual unghiular al dispozitivului pe verticală sau în diagonală.

Dependenta:

Cu cât este mai mare dimensiunea senzorului sau cu atât focalizarea obiectivului este mai mică, cu atâtcâmp vizual mai mare.

Cu cât câmpul vizual al dispozitivului este mai mare, cu atât este mai confortabil să observați obiectele - nu este nevoie să mutați în mod constant dispozitivul pentru a vizualiza partea de spațiu de interes.

Este important să înțelegeți că câmpul vizual este invers proporțional cu mărirea - pe măsură ce mărirea dispozitivului crește, câmpul său vizual scade. Acesta este, de asemenea, unul dintre motivele pentru care nu sunt produse sisteme cu infraroșu (în special camere termice) cu mărire mare. În același timp, trebuie să înțelegeți că pe măsură ce câmpul vizual crește, distanța de detectare și recunoaștere va scădea.

RATA DE ACTUALIZARE CADRU. Una dintre principalele caracteristici tehnice ale unui dispozitiv de termoviziune este rata de actualizare a cadrelor. Din punctul de vedere al utilizatorului, acesta este numărul de cadre afișate pe afișaj într-o secundă. Cu cât este mai mare rata de reîmprospătare a cadrelor, cu atât efectul de „lag” al imaginii generat de dispozitivul de termoviziune este mai puțin vizibil în raport cu scena reală. Astfel, la observarea scenelor dinamice cu un dispozitiv cu o rată de reîmprospătare de 9 cadre pe secundă, imaginea poate apărea neclară, iar mișcările obiectelor în mișcare pot apărea întârziate, cu „smucituri”. În schimb, cu cât este mai mare rata de reîmprospătare a cadrelor, cu atât va fi mai lină afișarea scenelor dinamice.

PERMISIUNE. FACTORI CARE AFECTEAZĂ REZOLUȚIA.

Rezoluția este determinată de parametrii elementelor optice ale dispozitivului, senzor, afișaj, calitatea soluțiilor de circuit implementate în dispozitiv, precum și algoritmii de procesare a semnalului utilizați. Rezoluția unui dispozitiv de imagistică termică (rezoluția) este un indicator complex, ale cărui componente sunt temperatura și rezoluția spațială. Să ne uităm la fiecare dintre aceste componente separat.

Rezoluția temperaturii(sensibilitate; diferență de temperatură minimă detectabilă) este raportul de limită dintre semnalul obiectului de observație și semnalul de fundal, ținând cont de zgomotul elementului sensibil (senzor) al camerei termice. Rezoluția la temperatură ridicată înseamnă că un dispozitiv de termoviziune va putea afișa un obiect cu o anumită temperatură pe un fundal cu o temperatură similară, iar cu cât diferența dintre temperaturile obiectului și fundal este mai mică, cu atât rezoluția temperaturii este mai mare.

Rezolutie spatiala caracterizează capacitatea dispozitivului de a descrie separat două puncte sau linii apropiate. ÎN specificatii tehnice dispozitiv, acest parametru poate fi scris ca „rezoluție”, „limită de rezoluție”, „rezoluție maximă”, care, în principiu, este același lucru.

Cel mai adesea, rezoluția dispozitivului este caracterizată de rezoluția spațială a microbolometrului, deoarece componentele optice ale dispozitivului au de obicei o marjă de rezoluție.

De obicei, rezoluția este specificată în linii (linii) pe milimetru, dar poate fi specificată și în unități unghiulare (secunde sau minute).

Cu cât este mai mare valoarea rezoluției în linii (linii) pe milimetru și cu cât rezoluția este mai mică în valori unghiulare, cu atât rezoluția este mai mare. Cu cât rezoluția dispozitivului este mai mare, cu atât imaginea pe care o vede observatorul este mai clară.

Pentru a măsura rezoluția camerelor termice, se utilizează un echipament special - un colimator, care creează o imagine simulată a unui obiect special de testare - o țintă termică de linie. Examinând imaginea obiectului de testat prin intermediul dispozitivului, se judecă rezoluția camerei termice - cu cât liniile lumii pot fi văzute clar separat una de cealaltă, cu atât rezoluția dispozitivului este mai mare.

Imagine: Diverse opțiuni lume termică (vedere printr-un dispozitiv de termoviziune)

Rezoluția dispozitivului depinde de rezoluția lentilei și a ocularului. Lentila formează o imagine a obiectului de observare în planul senzorului, iar dacă rezoluția lentilei este insuficientă, îmbunătățirea în continuare a rezoluției dispozitivului este imposibilă. În același mod, un ocular de calitate scăzută poate „strica” cea mai clară imagine formată de componentele dispozitivului de pe afișaj.

Rezoluția dispozitivului depinde și de parametrii afișajului pe care se formează imaginea. Ca și în cazul senzorului, factorul determinant este rezoluția afișajului (numărul de pixeli) și dimensiunea acestora. Densitatea pixelilor din afișaj este caracterizată de un indicator precum PPI (prescurtare de la „pixeli pe inch”) - acesta este un indicator care indică numărul de pixeli pe inch de zonă.

În cazul transferului direct de imagine (fără scalare) de la senzor la afișaj, rezoluțiile ambelor trebuie să fie aceleași. În acest caz, se elimină o scădere a rezoluției dispozitivului (dacă rezoluția afișajului este mai mică decât rezoluția senzorului) sau utilizarea nejustificată a unui afișaj scump (dacă rezoluția afișajului este mai mare decât cea a senzorului).

Parametrii senzorului au o mare influență asupra rezoluției dispozitivului. În primul rând, aceasta este rezoluția bolometrului - numărul total de pixeli (specificat de obicei ca produs al pixelilor în termen și în coloană) și dimensiunea pixelilor. Aceste două criterii oferă o evaluare de bază a rezoluției.

Dependenta:

Cu cât numărul de pixeli este mai mare și cu cât dimensiunea lor este mai mică, cu atât este mai marerezoluţie.

Această afirmație este adevărată pentru aceeași dimensiune fizicăsenzori. Un senzor cu o densitate de pixeli pe unitate de suprafațămai mult, are și o rezoluție mai mare.

Dispozitivele de termoviziune pot folosi, de asemenea, diverși algoritmi pentru procesarea semnalului util, care poate afecta rezoluția generală a dispozitivului. În primul rând, vorbim despre „zoom digital”, când imaginea formată din matrice este supusă prelucrare digitalăși este „transferat” pe afișaj cu o oarecare mărire. În acest caz, rezoluția generală a dispozitivului scade. Un efect similar poate fi observat în camere digitale când utilizați funcția de zoom digital.

Alături de factorii de mai sus, este necesar să menționăm alți câțiva care pot reduce rezoluția dispozitivului. În primul rând, acestea sunt diverse tipuri de „zgomot” care distorsionează semnalul util și, în cele din urmă, înrăutățesc calitatea imaginii. Se pot distinge următoarele tipuri de zgomot:

Zgomot de semnal întunecat. Cauza principală a acestui zgomot este emisia de electroni termoionici (emisia spontană de electroni ca urmare a încălzirii materialului senzorului). Cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât semnalul întunecat este mai scăzut, de exemplu. mai puțin zgomot pentru a elimina acest zgomot se utilizează un obturator (cort) și calibrarea microbolometrului.

Citiți zgomot. Când semnalul stocat într-un pixel al senzorului este scos de la senzor, convertit în tensiune și amplificat, zgomotul suplimentar, numit zgomot de citire, este introdus în fiecare element. Pentru a combate zgomotul, sunt utilizați diverși algoritmi software de procesare a imaginii, care sunt adesea numiți algoritmi de reducere a zgomotului.

Pe lângă zgomot, rezoluția poate fi redusă semnificativ de interferențele apărute din cauza erorilor în aspectul dispozitivului (poziția relativă plăci de circuite imprimateși firele de conectare, cablurile din interiorul dispozitivului) sau din cauza unor erori în rutarea plăcilor cu circuite imprimate (poziția relativă a căilor conductoare, prezența și calitatea straturilor de ecranare). De asemenea, erorile în circuitul electric al dispozitivului, selecția incorectă a elementelor radio pentru implementarea diferitelor filtre și alimentarea în circuit a circuitelor electrice ale dispozitivului pot provoca interferențe. Prin urmare, dezvoltarea scheme electrice, scris software Procesarea semnalului și rutarea plăcii sunt sarcini importante și complexe în proiectarea dispozitivelor de termoviziune.

DOMENIUL DE OBSERVAȚIE.

Raza de observare a unui obiect folosind un dispozitiv de termoviziune depinde de combinația unui număr mare de factori interni(parametrii senzorului, părțile optice și electronice ale dispozitivului) și condițiile externe (diverse caracteristici ale obiectului observat, fundal, puritatea atmosferei și așa mai departe).

Cea mai aplicabilă abordare pentru descrierea domeniului de observare este împărțirea acestuia, descrisă în detaliu în diverse surse, în zone de detectare, recunoaștere și identificare conform regulilor definite de așa-numitul. Criteriul Johnson, conform căruia intervalul de observare este direct legat de temperatura și rezoluția spațială a dispozitivului de termoviziune.

Pentru dezvoltare ulterioară subiectul necesită introducerea conceptului de dimensiune critică a unui obiect de observație. Se consideră esențial să se ia în considerare dimensiunea de-a lungul căreia este analizată imaginea unui obiect pentru a identifica caracteristicile sale geometrice caracteristice. Dimensiunea minimă vizibilă a obiectului de-a lungul căruia se efectuează analiza este adesea considerată critică. De exemplu, pentru un mistreț sau un căprior, dimensiunea critică poate fi considerată înălțimea corpului, pentru o persoană - înălțime.

Intervalul la care dimensiunea critică a unui anumit obiect de observare se încadrează în 2 sau mai mulți pixeli ai senzorului de termoviziune este considerat a fi raza de detectare. Faptul de detectare arată pur și simplu prezența acestui obiect la un anumit interval, dar nu oferă o idee despre caracteristicile sale (nu permite să spună ce fel de obiect este).

Fapt recunoaştere obiect, capacitatea de a determina tipul de obiect este recunoscută. Aceasta înseamnă că observatorul este capabil să discerne ceea ce observă acest moment- persoană, animal, mașină și așa mai departe. Este în general acceptat că recunoașterea este posibilă cu condiția ca dimensiunea critică a obiectului să se potrivească cu cel puțin 6 pixeli ai senzorului.

Din punct de vedere al utilizării vânătorii, cea mai mare utilitate practică este domeniul de identificare. Identificarea înseamnă că observatorul este capabil să evalueze nu numai tipul de obiect, ci și să înțeleagă trăsăturile sale caracteristice (de exemplu, un mistreț mascul de 1,2 m lungime și 0,7 m înălțime). Pentru a îndeplini această condiție, dimensiunea critică a obiectului trebuie să fie suprapusă cu cel puțin 12 pixeli senzori.

Este important de inteles ca in toate aceste cazuri vorbim de o probabilitate de 50% de a detecta, recunoaste sau identifica un obiect de un anumit nivel. Cum o cantitate mare pixelii se suprapun pe dimensiunea critică a obiectului, cu atât probabilitatea de detectare, recunoaștere sau identificare este mai mare.

ELEVARE DE IEȘIRE- aceasta este distanța de la suprafața exterioară a ultimei lentile oculare până la planul pupilei ochiului observatorului, la care imaginea observată va fi cea mai optimă (câmp vizual maxim, distorsiune minimă). Acest parametru este cel mai important pentru lunete în care relieful ocular trebuie să fie de cel puțin 50 mm (optim 80-100 mm). Un astfel de relief mare pentru ochi este necesar pentru a preveni rănirea trăgătorului de ocularul lunetei în timpul reculului. De regulă, pentru NVG-uri și camerele termice, relieful ochiului este egal cu lungimea ochiului, care este necesară pentru a masca strălucirea afișajului pe timp de noapte.

CALIBRAREA SENSORULUI DISPOZITIVELOR DE IMAGINARE TERMICA

Calibrarea unui dispozitiv de termoviziune este împărțită în calibrarea din fabrică și calibrarea utilizatorului. Proces de fabricație dispozitivele de termoviziune pe senzori nerăciți necesită calibrarea din fabrică a dispozitivului (perechea lentilă-senzor) folosind echipamente speciale.

Vă puteți familiariza cu noile modele de camere termice PULSAR și puteți face o alegere informată.