Температурная чувствительность тепловизора мк что это

ТЕПЛОВИЗОРЫ TESTO. ТОЧНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Тепловизоры testo имеют один из лучших показателей точности измерения температуры в своём классе. Благодаря этому они идеальны для решения задач из области исследований и разработки, требующих высочайшей точности. Testo гарантирует погрешность измерений ±2 °C или ±2 % у тепловизоров testo. Эти значения применимы не только к одной или двум базисным точкам, но ко всей термограмме и к каждому отдельному измеренному значению. Кроме того, погрешность измерения температуры гарантируется для всего диапазона рабочей температуры от -15 °C до +50 °C. Почему это так?

Детектор

Сенсор — сердце каждого тепловизора. Он состоит из матрицы очень маленьких пикселей, чувствительных к инфракрасному излучению, которые трансформируют воздействующее на них электромагнитное излучение в электрический сигнал. Сигналы от всех пикселей формируют цифровое изображение. На этом псевдоцветном изображении в тепловизоре показывается температура поверхности объекта. Каждому пикселю на псевдоцветном изображении присваивается определённый оттенок цвета в зависимости от шкалы температур и выбранной цветовой палитры. Быстродействие тепловизора зависит от времени, которое требуется на создание отдельного изображения. Частота обновления кадра тепловизоров testo составляет 9 Гц. Детекторы тепловизоров Testo измеряют электромагнитное излучение в спектральном диапазоне от 7,5 до 14 мкм. При температуре окружающей среды 300 K наивысшая интенсивность излучения приходится на длину волны 9,89 мкм (спектр излучения Планка). Поэтому детекторы тепловизоров Testo спроектированы так, чтобы показывать наивысшую чувствительность при длине волны 9,89 мкм.

Температурная чувствительность (NETD)

Помимо перечисленного, сенсор характеризуется температурной чувствительностью. Это наименьшая разница температур, которую детектор способен измерить и визуализировать. Для измерения температурной чувствительности используется показатель Эквивалентная шуму разность температур (NETD), выраженная в милликельвинах (мК). Таким образом, NETD — наименьшее разрешение температур между двумя пикселями. Для улучшения NETD используются объективы с очень большими апертурами. Чем лучше NETD, тем более контрастным и менее шумным получается изображение при том же количестве пикселей.

Компенсация фонового излучения

Детекторы тепловизоров Testo не охлаждаются и используют технологию микроболометра. На детектор влияет не только электромагнитное излучение измеряемого объекта, но и температура окружающей среды. Как показано на иллюстрации, лишь 5 % общего электромагнитного излучения испускается объектом измерения. Чтобы добиться точности измерений, необходимо компенсировать влияние оставшихся 95 %. Поскольку фоновое излучение зависит от температуры окружающей среды, Testo устанавливает в корпусе тепловизоров несколько высокоточных сенсоров температуры. Это позволяет исключить искажение результатов измерений температурой окружающей среды.

Заводская калибровка

Воздействие фонового излучения, измеряемое сенсорами температуры, компенсируется с помощью заводской калибровки. Поэтому тщательная методичная калибровка необходима для высокоточного измерения температуры. При производстве Testo проводит калибровку тепловизоров при температуре окружающей среды от -15 °C до +50 °C. Каждый пиксель тепловизоров testo получает свою подробную сенсорную характеристическую кривую, что гарантирует точность измерений при различных температурах окружающей среды. Итак, причина превосходной точности измерения температуры тепловизоров testo — точно сбалансированное взаимодействие детектора, объектива и заводской калибровки.

Мастерская ГСИ

Статьи

Полезная информация
Внимание! Розыск!
Система MONMOS
Спутниковые геодезические системы
Контроль деформации
Программное обеспечение
Технологии
Электронные тахеометры
Нивелиры
Георадары
Приборы неразрушающего контроля
Страничка истории

Безопасная температура: ключевые шаги для выбора тепловизора

Андрей Лунев

Согласно прогнозам компании Yole Development, глобальный объём рынка инфракрасных камер, а иначе – тепловизоров, превысит $4 млрд к 2022 году. Однако развитие отрасли может превзойти все ожидания: во время пандемии у бизнеса появилась особенно острая потребность в измерении температуры.

В результате компании из самых разных направлений обратили внимание на устройства для видеонаблюдения с тепловой радиометрией. И здесь возникает вопрос: как выбрать тепловизор, который действительно поможет обеспечить безопасность – а не просто покажет стандартное значение 36.6, которое хочет видеть заказчик?

Шаг 1. Определитесь с функциями

В первую очередь при выборе тепловизора важно определиться с характеристиками, которым должно обладать устройство. В целом большинство производителей предлагает схожие функции: это связано с тем, что компании используют одни и те же основные комплектующие. Например, это одни и те же микроболометры – чувствительные элементы, которые обнаруживают инфракрасное длинноволновое изображение.

Сейчас во всём мире работает всего несколько производителей микроболометров: они получили широкое распространение совсем недавно. Но именно эти уникальные устройства и становятся «сердцем» тепловизоров. Получается, что ключевая деталь всех камер оказывается у всех почти идентичной.
Однако разные модели всё же могут сильно отличаться друг от друга по целому ряду параметров. Рассмотрим основные из них.

Главный параметр – температурная чувствительность или эквивалентная шуму разность температур (NETD, noise equivalent temperature difference). Этот показатель характеризует качество тепловизионного сенсора и измеряется в миликельвинах (мК).
Во время работы тепловизионная камера фиксирует не только тепловое излучение от объекта, но и посторонние помехи. И параметр NETD определяет, как много помех оказывается в кадре.

С одной стороны, чем ниже температурная чувствительность, тем меньше шумов тепловизор выдаёт на итоговой картинке: когда показатель NETD находится на высоком уровне, детектор плохо различает небольшую разницу в температурах. С другой стороны, при слишком низкой чувствительности тепловизор не распознаёт изначальное тепловое излучение от объекта – оно начинает сливаться с фоном и перестаёт быть различимым.

Таким образом, значение показателя должно оставаться на среднем уровне – это примерно от 40 до 80 мК. Но всё зависит от сценария применения тепловизора. Например, для определения утечки газа в трубах индекс температурной чувствительности должен оставаться на минимальном уровне, а при мониторинге температуры людей он может колебаться в пределах 40-50 мК.

Ещё одна важная характеристика – размер матрицы, самого дорогостоящего компонента тепловизора. В видеонаблюдении матрица помогает регистрировать свет, который проходит через объектив. Она состоит из множества светочувствительных элементов или иначе – пикселей.

В первую очередь количество пикселей влияет на размер картинки – а следовательно, и размер защищаемой площади. Тепловизор с большой матрицей имеет широкий обзор и в своём объективе может охватывать крупные области – причём без потери информации и снижения качества. Например, устройство с маленькой матрицей (например, 160*120 пикселей) подойдёт для мониторинга температуры людей, проходящих через один турникет; в то время как тепловизор с более высоким разрешением сможет транслировать картинку сразу с трёх турникетов. Таким образом, выбирая камеру, обладающую матрицей с большим объёмом пикселей, заказчик может экономить на количестве устройств.

Но некоторые продвинутые модели «знают» температуру в каждом пикселе. В таком случае чем больше размер матрицы в тепловизоре, тем больше в ней находится пикселей, которые могут регистрировать температуру объекта. И это значит, тем более качественную и объёмную картинку будет показывать устройство. Например, камера с разрешением 160*120 транслирует изображение из 19,2 тысячи чувствительных элементов, а 640*480 содержит картинку с уже более чем 307 тысячами пикселей.

Параметр, который выходит на первое место при выборе тепловизора, подходящего для мониторинга температуры людей, – это способ её измерения. Именно от него зависит, насколько точными будут показатели. Сегодня нередко происходят ситуации, когда бесконтактные градусники или тепловизоры выдают неестественно низкие значения. И их причина – проблематика измерения температуры.

Основная трудность в том, что наше тело может иметь разную температуру. На это влияет большое число факторов: не только проблемы со здоровьем, но и курение, слишком хорошее или плохое настроение, стресс, физическая активность, время дня – температура всегда немного поднимается ближе к вечеру. Большую роль здесь играют и погодные условия. Если человек долго работает на улице в холодную ветреную погоду, температура его кожи может упасть даже до 32 градусов. При этом с его здоровьем всё будет в порядке, а человек будет чувствовать только то, что он сильно замёрз.

Кроме того, температура на разных участках тела также может различаться – разница может доходить до 1,5-2 градусов. Существует много разных способов измерения, и при каждом из них показатели не будут совпадать. Всем известное значение 36,6 оказывается эталонным, только если замерять температуру обычной градусником под мышкой – в других условиях это далеко не показатель нормы. При этом часто на практике заказчики хотят видеть именно эту цифру, и производители идут к ним навстречу: подводят значения к ней искусственно. В итоге это становится серьёзной причиной недостоверных измерений, и поэтому очень важно избегать «красивых» результатов.

Единственный способ, гарантирующий максимально точные значения температуры – контактный. Но один из бесконтактных способов измерения температуры выделяется среди остальных: он помогает выявлять её повышенные значения, даже если человек курил, нервничал или провёл очень много времени на холоде. Среди бесконтактных способов измерения температуры самые точные результаты показывает мониторинг слёзного канала глаза. Всё дело в том, что при повышении температуры слизистая воспаляется – и показывает более достоверные значения, чем кожа.

Шаг 2. Выберите производителя

Важным этапом является и выбор производителя тепловизионного оборудования. Основным фактором становится репутация поставщика и история его работы – реализованные проекты и кейсы. Если компания является проверенным производителем и уже давно представлена на рынке, дальше можно обратить внимание на более конкретные вопросы. И здесь есть два ключевых аспекта.

Первый аспект – возможности интеграции нового устройства в уже имеющуюся среду заказчика. Одни тепловизоры становятся частью системы видеонаблюдения – например, когда камеры с тепловой радиометрией применяются для предотвращения перегревов оборудования на производстве. Другие же интегрируются в системы контроля управления доступом: такой сценарий распространён, если тепловизор устанавливается на входе и используется для мониторинга температуры людей.

Есть и третий сценарий – когда тепловизор работает только для решения одной конкретной задачи, не объединяясь с другими системами. Чаще всего к нему обращаются небольшие компании, которые, согласно требованиям Роспотребнадзора и СанПиН, также обязаны измерять температуру у сотрудников и посетителей. В таком случае оператору, отвечающему за безопасность, просто выделяется отдельное рабочее место, и он занимается исключительно мониторингом температуры.

В целом вопрос того, с какими системами необходима интеграция, зависит от стоящих перед заказчиком задач. А возможности реализации разных сценариев лучше уточнить у поставщика перед началом работы.

Помимо этого, перед установкой тепловизионного комплекса стоит узнать, какие возможности тестирования предлагает поставщик. Любая техника, используемая на объекте, должна быть протестирована – причём именно в условиях, в которых она потом будет использоваться. Необходимо, чтобы тестирование проходило как минимум в течение недели, а его результаты были подтверждены измерениями.

Например, часто серьёзной сложностью при установке становится конвекция, то есть процесс теплообмена и перемещения масс воздуха. Предварительно можно предусмотреть многие физические параметры – например, удалённость до зоны мониторинга и размер зоны, то есть помещения. Но предсказать, как будут перемещаться воздушные потоки, невозможно. И тестирование помогает учесть именно влияние таких непредсказуемых факторов.

В целом сегодня от тепловизора, установленного в организации, зависит не только выполнение законодательных требований, но и безопасность всех сотрудников и посетителей. И это самый сильный стимул для того, чтобы ответственно подойти к вопросу выбора подходящего устройства.

Как выбрать тепловизор Testo

Выбор тепловизора будет зависеть от того, в какой области он будет применяться. Например, для проведения ежедневных осмотров коммутационных устройств и распределительных шкафов не нужен дорогой прибор с большим количеством функций, а для поиска протечек потребуется тепловизор с высокой чувствительностью (и, соответственно, ценой).

Основными критериями выбора являются:

Разрешение термограммы.
Температурная чувствительность.
Измерительный диапазон.
Наличие специализированных функций.

Инфракрасное разрешение и размер детектора

Чем больше размер детектора, тем лучше тепловизор может измерять небольшие объекты с большого расстояния и получать при этом резкие изображения.

Как у цифровых камер, детектор тепловизора фиксирует точки на изображении (пиксели), которые упорядочиваются в виде термограммы в так называемой сенсорной матрице. Сенсорная матрица размером 160×120 пикселей фиксирует 19 200 пикселей, что соответствует 19 200 отдельным измеренным значениям температуры. Тепловизор с детектором 320×240 пикселей (то есть 76 800 пикселей), таким образом, позволяет получить в четыре раза больше измеренных значений.

Температурная чувствительность

Температурная чувствительность или эквивалентная шуму разность температур (Noise Equivalent Temperature Difference, NETD) определяет, какую минимально возможную разность температур может отображать тепловизор. Эта величина обычно даётся в милликельвинах (мК). Например, значение 120 мК означает, что тепловизор может фиксировать разность температур от 120 мК (то есть от 0,12 °C).

Чем меньше значение NETD, тем чувствительнее тепловизор и выше качество измерения.

Измерительный диапазон

Обычно диапазон измеряемых температур у всех тепловизоров более или менее одинаков и равен примерно 250-300 градусам (обычно от −20 до 250 °C). Несколько дороже будут стоить тепловизоры с расширенным диапазоном — от −30 до 500-650 °C. Для очень высоких температур есть специальные тепловизоры, работающие в диапазоне до 1200 °C (но такие тепловизоры, предсказуемо, одни из самых дорогих на рынке).

Наличие специализированных функций

Дополнительные функции облегчают работу, но не всегда нужны конкретному специалисту.

У прибора может быть встроенная цифровая видеокамера: и вы параллельно получите два изображения — теплограмму и реальный снимок оборудования.
К тепловизору можно подключить дополнительные зонды и получать дополнительную информацию во время измерения. Термогигрометр позволяет измерять влажность воздуха (что важно для оценки появления плесени в помещении), а токовые клещи дадут данные о потреблении тока, наличии или отсутствии напряжения, электрической мощности.
Тепловизор может быть оснащён лазерным маркером (на дисплее прибора будет показываться положение луча маркера и точная температура в этой точке) и светодиодной подсветкой (для лучшей освещённости при съёмке реального изображения).
Данные с тепловизора можно отправлять на смартфон в режиме реального времени, это позволяет проводить быстрый анализ термограмм, составление и отправку кратких отчётов или удалённое управление тепловизором.

Компания «НВ-Лаб» предлагает тепловизоры Testo — одного из крупнейший производителей измерительного оборудования. Тепловизоры Testo зарегистрированы как средства измерения, удобны в работе, обладают большим углом видимости и хорошим пространственным разрешением.

Сравнительная таблица характеристик тепловизоров Testo

Параметр	Testo 865	Testo 868	Testo 871	Testo 872	Testo 883
Размер детектора, пиксели	160×120 (19 200)	160×120 (19 200)	240×180 (43 200)	320×240 (76 800)	320×240 (76 800)
Температурная чувствительность (NETD), °C	0,12	0,10	0,09	0,06	< 0,04
Диапазон измерения, °C	-20. +280	-30. +100 0. +650	-30. +100 0. +650	-30. +100 0. +650	-30. +650
Фокусировка избражения	Фиксированный фокус	Фиксированный фокус	Фиксированный фокус	Фиксированный фокус	Ручная фокусировка
Интеграция внешних измерительных приборов	—	—	Термогигрометр, токовые клещи	Термогигрометр, токовые клещи	Термогигрометр, токовые клещи
Подключение к мобильному приложению testo Thermography	—	+	+	+	+
Объектив/поле зрения (FOV)	31°x23°	31° x 23°	35° x 26°	42 ° x 30 °	Стандартный: 30°x23° Телеобъектив: 12° x 9°
Пространственное разрешение (IFOV)	3,4 мрад	3,4 мрад	2,6 мрад	2,3 мрад	Стандартный: 1,7 мрад Телеобъектив: 0,7 мрад
Минимальное фокусное расстояние	< 0,5 м	< 0,5 м	< 0,5 м	< 0,5 м	Стандартный: < 0,1 м Телеобъектив: < 0,5 м
Встроенная цифровая камера	—	+	+	+	+
Лазерный маркер	—	—	—	+	+