Infrared thermography at thermal imaging

Ang pagsukat ng temperatura sa ibabaw sa pamamagitan ng pagtatala ng mga parameter ng radiation ng init na ibinubuga nito gamit ang mga electro-optical na aparato ay tinatawag na infrared thermography. Tulad ng maaari mong hulaan, sa kasong ito ang init ay inililipat mula sa napagmasdan na ibabaw - sa aparatong pagsukat, sa anyo infrared electromagnetic waves.

Ang mga modernong electro-optical device para sa infrared thermography ay maaaring masukat ang daloy ng infrared radiation at, batay sa data na nakuha, kalkulahin ang temperatura ng ibabaw kung saan nakikipag-ugnayan ang kagamitan sa pagsukat.

Siyempre, nararamdaman ng isang tao ang infrared radiation at nararamdaman pa nga ang mga pagbabago sa temperatura sa loob ng daan-daang degree na may mga nerve ending sa ibabaw ng balat. Gayunpaman, na may ganoong mataas na sensitivity, ang katawan ng tao ay hindi iniangkop upang makita ang medyo mataas na temperatura sa pamamagitan ng pagpindot nang hindi nakakapinsala sa kalusugan. Sa pinakamahusay, ito ay puno ng mga pinsala sa paso.

At kahit na ang sensitivity ng tao sa temperatura ay naging kasing taas ng mga hayop na may kakayahang makakita ng biktima sa pamamagitan ng init sa ganap na kadiliman, maaga pa rin ay kakailanganin niya ng mas sensitibong instrumento na maaaring gumana sa mas malawak na hanay ng temperatura kaysa sa natural na pisyolohiya. pinapayagan...

Pagkatapos ng lahat, ang gayong tool ay binuo. Sa una ang mga ito ay mga mekanikal na aparato, at kalaunan ay mga hypersensitive na electronic. Ngayon, ang mga device na ito ay tila ang karaniwang mga katangian kapag ang thermal control ay kailangang isagawa upang malutas ang alinman sa napakaraming teknikal na problema.

Ang mismong salitang «infrared», o pinaikling «IR», ay tumutukoy sa posisyon ng mga heat wave na «sa likod ng pula», ayon sa kanilang lokasyon sa sukat ng pinakamalawak na spectrum ng electromagnetic radiation. Tulad ng para sa salitang "thermography", kabilang dito ang "thermo" - temperatura at "graphic" - imahe - temperatura na imahe.

Ang pinagmulan ng infrared thermography

Ang pundasyon ng linya ng pananaliksik na ito ay inilatag ng German astronomer na si William Herschel, na nagsagawa ng pananaliksik na may spectra ng sikat ng araw noong 1800. Sa pamamagitan ng pagpapadala ng sikat ng araw sa pamamagitan ng isang prisma, inilagay ni Herschel ang isang sensitibong mercury thermometer sa mga lugar na may iba't ibang kulay kung saan bumabagsak ang sikat ng araw. sa prisma, ay hinati.

Sa kurso ng eksperimento, nang ang thermometer ay inilipat sa kabila ng pulang linya, natagpuan niya na mayroon ding ilang hindi nakikita, ngunit may kapansin-pansing epekto ng pag-init, radiation.

Ang radiation na naobserbahan ni Herschel sa kanyang eksperimento ay nasa rehiyong iyon ng electromagnetic spectrum na hindi nakikita ng tao bilang anumang kulay.Ito ang rehiyon ng "invisible heat radiation", bagaman ito ay tiyak na nasa spectrum ng electromagnetic waves, ngunit sa ibaba ng nakikitang pula.

Nang maglaon, natuklasan ng German physicist na si Thomas Seebeck ang thermoelectricity, at noong 1829 ang Italian physicist na si Nobili ay lumikha ng isang thermopile batay sa unang kilalang thermocouples, ang prinsipyo nito ay ibabatay sa katotohanan na kapag nagbabago ang temperatura sa pagitan ng dalawang magkaibang metal, ang naaayon sa isang potensyal na pagkakaiba ay lumitaw sa mga dulo ng circuit na binubuo ng mga ito...

Malapit nang mag-imbento si Meloni ng tinatawag na Ang isang thermopile (mula sa mga thermopile na naka-install sa serye), at sa pamamagitan ng pagtutok ng mga infrared wave dito sa isang tiyak na paraan, ay makaka-detect ng pinagmumulan ng init sa layo na 9 metro.

Thermopile — serial connection ng mga thermoelement para makakuha ng mas malaking kuryente o cooling capacity (kapag gumagana sa thermoelectric o cooling mode, ayon sa pagkakabanggit).

Natuklasan ni Samuel Langley noong 1880 ang isang baka sa init sa layo na 300 metro. Gagawin ito gamit ang isang balometer, na sumusukat sa pagbabago sa electrical resistance na hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa isang pagbabago sa temperatura.

Ang kahalili ng kanyang ama, si John Herschel, noong 1840 ay gumamit ng isang evaporograph, kung saan nakuha niya ang unang infrared na imahe sa masasalamin na liwanag salamat sa mekanismo ng pagsingaw sa iba't ibang bilis ng thinnest film ng langis.

Sa ngayon, ang mga espesyal na device ay ginagamit para sa malayuang pagkuha ng mga thermal na imahe — mga thermal imager, na nagbibigay-daan sa pagkuha ng impormasyon tungkol sa infrared radiation nang walang kontak sa mga kagamitan na sinisiyasat at agarang visualization. Ang mga unang thermal imager ay batay sa mga photoresistive infrared sensor.

Noong 1918, ang American Keys ay nagsasagawa ng mga eksperimento sa mga photoresistor, kung saan nakatanggap siya ng mga signal dahil sa kanilang direktang pakikipag-ugnayan sa mga photon. Kaya, nilikha ang isang sensitibong detektor ng thermal radiation, na nagtatrabaho sa prinsipyo ng photoconductivity.

IR thermography sa modernong mundo

Sa panahon ng mga taon ng digmaan, ang mga malalaking thermal imager ay nagsilbi pangunahin sa mga layuning militar, kaya ang pag-unlad ng teknolohiya ng thermal imaging ay pinabilis pagkatapos ng 1940. Nalaman ng mga Germans na sa pamamagitan ng paglamig ng photoresistor receiver, maaari mong mapabuti ang mga katangian nito.

Pagkatapos ng 1960s, lumitaw ang unang portable thermal imager, sa tulong kung saan nagsasagawa sila ng mga diagnostic ng mga gusali. Sila ay maaasahang mga tool ngunit may mahinang kalidad ng mga imahe. Noong 1980s, nagsimulang ipakilala ang thermal imaging hindi lamang sa industriya, kundi pati na rin sa medisina. Ang mga thermal camera ay na-calibrate upang magbigay ng isang radiometric na imahe-ang mga temperatura ng lahat ng mga punto sa imahe.

Ipinakita ng mga unang thermal camera na pinalamig ng gas ang larawan sa isang black-and-white na CRT screen na may cathode ray tube. Kahit na noon ay posible na mag-record mula sa screen papunta sa magnetic tape o papel ng larawan. Ang mga mas murang modelo ng mga thermal camera ay nakabatay sa mga vidicon tubes, hindi nangangailangan ng paglamig at mas compact, kahit na ang thermal imaging ay hindi radiometric.

Noong 1990s, naging available ang mga matrix infrared na receiver para sa paggamit ng sibilyan, kabilang ang mga arrays ng rectangular infrared receiver (sensitive pixels) na naka-install sa focal plane ng lens ng device. Ito ay isang makabuluhang pagpapabuti sa unang pag-scan ng mga IR receiver.

Ang kalidad ng mga thermal na imahe ay bumuti at ang spatial na resolusyon ay tumaas. Ang mga modernong matrix thermal imager ay may mga receiver na may resolusyon na hanggang 640 * 480 — 307,200 micro-IR receiver. Maaaring magkaroon ng mas mataas na resolution ang mga propesyonal na device — higit sa 1000 * 1000.

Ang teknolohiya ng IR matrix ay umunlad noong 2000s. Lumitaw ang mga thermal imager na may mahabang wavelength na operating range — sensing wavelength mula 8 hanggang 15 microns at medium wavelength — na idinisenyo para sa mga wavelength mula 2.5 hanggang 6 microns. Ang pinakamahusay na mga modelo ng mga thermal imager ay ganap na radiometric, may overlay na function ng imahe at sensitivity na 0.05 degrees o mas mababa. Sa nakalipas na 10 taon, ang presyo para sa mga ito ay bumaba ng higit sa 10 beses, at ang kalidad ay bumuti. Ang lahat ng mga modernong modelo ay maaaring makipag-ugnayan sa isang computer, pag-aralan ang data mismo at magpakita ng mga maginhawang ulat sa anumang naaangkop na format.

Mga insulator ng init

Kasama sa thermal isolator ang ilang karaniwang bahagi: lens, display, infrared receiver, electronics, mga kontrol sa pagsukat, storage device. Ang hitsura ng iba't ibang bahagi ay maaaring mag-iba depende sa modelo. Gumagana ang thermal imager bilang mga sumusunod. Ang infrared radiation ay nakatutok sa pamamagitan ng optika papunta sa receiver.

Ang receiver ay bumubuo ng isang senyas sa anyo ng isang boltahe o variable na pagtutol. Ang signal na ito ay ipinadala sa electronics, na bumubuo ng isang imahe - isang thermogram - sa screen.Ang iba't ibang kulay sa screen ay tumutugma sa iba't ibang bahagi ng infrared spectrum (bawat lilim ay tumutugma sa sarili nitong temperatura), depende sa likas na katangian ng pamamahagi ng init sa ibabaw ng bagay na sinuri ng thermal imager.

Karaniwang maliit ang display, may mataas na liwanag at contrast, na nagbibigay-daan sa iyong makita ang thermogram sa iba't ibang kondisyon ng pag-iilaw. Bilang karagdagan sa imahe, ang display ay karaniwang nagpapakita ng karagdagang impormasyon: antas ng singil ng baterya, petsa at oras, temperatura, sukat ng kulay.

Ang IR receiver ay gawa sa isang materyal na semiconductor na bumubuo ng isang de-koryenteng signal sa ilalim ng impluwensya ng mga infrared ray na bumabagsak dito. Ang signal ay pinoproseso ng electronics na bumubuo ng isang imahe sa display.

Para sa kontrol, may mga button na nagbibigay-daan sa iyong baguhin ang hanay ng mga sinusukat na temperatura, ayusin ang color palette, reflectivity at background emission, pati na rin ang pag-save ng mga larawan at ulat.

Ang mga digital na imahe at mga file ng ulat ay karaniwang naka-save sa isang memory card. Ang ilang mga thermal imager ay may function ng pag-record ng boses at maging ng video sa visual spectrum. Ang lahat ng digital na data na na-save habang pinapatakbo ang thermal imaging camera ay maaaring matingnan sa isang computer at masuri gamit ang software na ibinigay kasama ng thermal imaging camera.

Tingnan din:Pagsukat ng temperatura na hindi nakikipag-ugnay sa panahon ng pagpapatakbo ng mga de-koryenteng kagamitan