Перші тепловізійні системи були створені в кінці 30-х рр. 20 в. і частково застосовувалися в період 2-ї світової війни для виявлення військових і промислових об'єктів.
Загальний принцип пристрою всіх тепловізорів наступний:
Інфрачервоне випромінювання концентрується системою спеціальних лінз і потрапляє на фотоприймач, який вибірково чутливий до визначеної довжини хвилі інфрачервоного спектра. Потрапляє на нього випромінювання призводить до зміни електричних властивостей фотоприймача, що реєструється і посилюється електронною схемою. Отриманий сигнал піддається цифровій обробці і це значення передається на блок відображення інформації. Блок відображення інформації має колірну палітру, в якій кожному значенню сигналу присвоюється певний колір. Після цього на екрані монітора з'являється точка, колір якої відповідає чисельному значенню інфрачервоного випромінювання, яке потрапило на фотоприймач. Сканирующая система (дзеркала або напівпровідникова матриця) проводить послідовний обхід всіх точок в межах поля зору приладу і в результаті ми отримуємо видиму картину інфрачервоного випромінювання об'єкта. Чутливість детектора до теплового випромінювання тим вище, чим нижче його власна температура, тому його поміщають в спеціальний пристрій - "холодильник". Найбільш примітивний, незручний і самий распространеннний вид охолодження за допомогою рідкого азоту. Це, звичайно, дозволяє охолодити детектор до низьких температур,
але носити з собою судини Дюара дуже незручно. Інший вид - за допомогою елементів Пельтьє (напівпровідники, що дають перепад температур (тепловий насос) при пропущенні через них струму). Є ще один вид "неохолоджуваних тепловізорів", які працюють за іншим принципом, але характеристики їх поки помітно гірше, зате вони набагато мобільніші.
Таким чином, на екрані тепловізора ми бачимо значення потужності інфрачервоного випромінювання в кожній точці поля зору тепловізора, відображені згідно заданої колірній палітрі (чорно-білого або кольорового).
Висока чутливість тепловізорів реалізується завдяки наявності високочутливих напівпровідникових приймачів випромінювання з антімоніда індію InSb, ртуть-кадмій-телуру Hg-Cd-Te і ін.
6. Області застосування методів теплобачення
Перспективно використання тепловізорів для знаходження дефектів в різних установках. Природно, коли в якій-небудь установці або вузлі спостерігається підвищення або зниження тепловиділення при якомусь процесі в місцях, де цього не повинно бути, або тепловиділення (теплопоглинання) в подібних вузлах сильно різниться, то проблему можна своєчасно виправити. Іноді деякі дефекти можна помітити тільки за допомогою тепловізора. Наприклад, на мостах і важких опорних конструкціях при старінні металу або нерозрахованих деформаціях починає виділятися більше енергії, ніж повинно. З'являється можливість діагностувати стан об'єкта, не порушуючи його цілісності, хоча можуть виникнути труднощі, пов'язані з не дуже високою точністю, викликаної проміжними конструкціями.
Таким чином, тепловізор можна використовувати як оперативний і, мабуть, єдиний контролер стану безпеки багатьох об'єктів і запобігати катастрофи. Перевірка функціонування димоходів, вентиляції, процесів тепло- і масообміну, атмосферних явищ ставати на порядки зручніше, простіше, інформативніше.
Широке застосування теплобачення знайшло в медицині.
7. Застосування теплобачення в медицині
У сучасній медицині тепловизионное обстеження являє потужний діагностичний метод, що дозволяє виявляти такі патології, які погано піддаються контролю іншими способами. Тепловізійне обстеження служить для діагностики на ранніх стадіях (до рентгенологічних проявів, а в деяких випадках задовго до появи скарг хворого) наступних захворювань: запалення і пухлини молочних залоз, органів гінекологічної сфери, шкіри, лімфовузлів, ЛОР-захворювання, ураження нервів і судин кінцівок, варикозне розширення вен; запальні захворювання шлунково-кишкового тракту, печінки, нирок; остеохондроз і пухлини хребта. Як абсолютно нешкідливий прилад тепловізор ефективно застосовується в акушерстві та педіатрії.
У здорової людини розподіл температур симетрично щодо середньої лінії тіла. Порушення цієї симетрії і служить основним критерієм тепловізійної діагностики захворювань. По ділянках тіла з аномально високою або низькою температурою можна розпізнати симптоми більш 150 хвороб на ранніх стадіях їх виникнення.
Термографія - метод функціональної діагностики, заснований на реєстрації інфрачервоного випромінювання людського тіла, пропорційного його температурі. Розподіл та інтенсивність теплового випромінювання в нормі визначаються особливістю фізіологічних процесів, що відбуваються в організмі, зокрема як в поверхневих, так і в глибоких органах. Різні патологічні стани характеризуються термоасімметріей і наявністю температурного градієнта між зоною підвищеного або зниженого випромінювання та симетричною ділянкою тіла, що відбивається на термографической картині. Цей факт має важливе діагностичне і прогностичне значення, про що свідчать численні клінічні дослідження.
Виділяють два основних види термографії:
Телетермографія заснована на перетворенні інфрачервоного випромінювання тіла людини в електричний сигнал, який візуалізується на екрані тепловізора.
Після розгляду різних методів теплобачення постає питання про способи інтерпретації термографічного зображення. Існують візуальний і кількісний способи оцінки тепловізійної картини.
Візуальна (якісна) оцінка термографії дозволяє визначити розташування, розміри, форму і структуру вогнищ підвищеного випромінювання, а також орієнтовно оцінювати величину інфрачервоної радіації. Однак при візуальній оцінці неможливо точне вимірювання температури. Крім того, сам підйом що здається температури в термограф виявляється залежним від швидкості розгортки і величини поля. Труднощі для клінічної оцінки результатів термографії полягають в тому, що підйом температури на невеликій за площею ділянці виявляється малопомітним. В результаті невеликого за розмірами патологічний осередок може не виявлятися.
Радіометричний підхід вельми перспективний. Він передбачає використання найсучаснішої техніки і може знайти застосування для проведення масового профілактичного обстеження, отримання кількісної інформації про патологічних процесах в досліджуваних ділянках, а також для оцінки ефективності термографії.
8. Деякі застосування тепловізійних пристроїв у промисловості
стан димових труб і газоходів
стан статорів генераторів
перевірка маслонаполненного обладнання