Стартовая >> Архив >> Краткая характеристика современных тепловизоров

Краткая характеристика современных тепловизоров

В отечественной литературе встречаются три термина, обозначающих технику дистанционной регистрации и визуализации тепловых полей: "тепловидение", "термовидение" и "термография". Соответствующим англоязычным термином является "ИК термография" (IR thermography).
Эксперименты в области тепловидения с использованием различных физических эффектов, в частности, эвапорографии, проводились еще до второй мировой войны, в том числе и в России. Часто считают, что прообразом современных тепловизоров с оптико-механическим сканированием явился бортовой тепловизор фирмы "Barnes" (США), разработанный в 1954 г. и положивший начало так называемым "впередсмотрящим" ИК системам (Forward Looking Infrared — FLIR), которые размещают на летательных аппаратах. В этих тепловизорах предусмотрена только строчная развертка сцены, поскольку кадровую развертку осуществляют за счет перемещения летательного аппарата относительно поверхности Земли. В начале 60-х годов шведская фирма "AGEMA Infrared Systems" (тогда AGA, сейчас "FLIR Systems") разработала первый настоящий ИК тепловизор для военных целей. Его гражданская модификация модель Thermovision-650 больше напоминала телескоп из-за использования оптики большого диаметра. Следующая коммерческая модель — Thermovision-665 весила 35 кг, требовала охлаждения приемника жидким азотом и также была далека от последующих портативных приборов (интересно отметить, что именно эта модель послужила прототипом известного отечественного прибора ТВ-03, который выпускался без особых изменений до начала перестройки). Прибор Thermovision-680 (1968 г.) со сменной оптикой стал первым коммерческим тепловизором, получившим широкое распространение.
Введение аккумуляторного питания в следующую модель — Thermovision-750 превратило ее в портативный измерительный тепловизор, который однако требовал размещать в поле зрения температурный эталон. В 1978 г. была разработана модель Thermovision-780, в которой был использован встроенный эталон температуры, а запись термоизображений производили на видеопленку. В 1986г. фирма отказалась от охлаждения ИК приемника жидким азотом и ввела в модель Thermovision-870 термоэлектрическое охлаждение наряду с процессором Хаски для расчета температуры и калибровки в реальном времени. В 1988 г. на рынке появился тепловизор Thermovision-400 массой около 7 кг, который в течение многих лет оставался непревзойденным прибором для полевой ИК съемки. В 1995 г. начат выпуск нового поколения тепловизоров серии Thermovision-500, в котором применены мозаичные детекторы, устанавливаемые в фокальной плоскости (Focal Plane Array — FPA). В ряде моделей этой серии термоэлектрический холодильник, обеспечивающий относительно невысокий уровень охлаждения, заменен компрессором Стерлинга, с помощью которого ИК приемник охлаждается до -200 °С. Новейшими приборами фирмы "FLIR Systems" являются тепловизоры ThermaCam Е2 и ThermaCam Р60. Близкие по техническим параметрам тепловизоры выпускаются рядом других фирм: "Raytheon" (США), "Indigo" (США), "Santa Barbara Focalplane" (США), "Mikron" (США), "AIM" (Германия), "CEDIP" (Франция), "NEC" (Япония). В 2002 г. на мировом рынке заявили о себе китайские производители тепловизоров (фирма "Guangzhou Sat Infrared Technology"), использующие импортные детекторы излучения.
Серийные российские тепловизоры отстают по техническим показателям от западных приборов. В современных портативных тепловизорах широко применяют неохлаждаемые болометрические матрицы, что фактически означает появление ИК телевидения. Наибольшее пространственное и температурное разрешение достигается в приборах, использующих матричные детекторы, работающие по принципу квантовых ловушек (QWIP детекторы), однако эти детекторы требуют охлаждения до температуры — 200 °С. Следует заметить, что FPA матрицы зарубежного производства, как правило, входят в список стратегических изделий, и их поставка в Россию требует оформления лицензий соответствующих ведомств (в США — Департамента торговли или Госдепартамента). Тепловизоры, используемые в промышленной технической диагностике, подразделяют на показывающие и измерительные; соответственно их заводская стоимость находится в пределах 7 — 17 тыс. и 25 — 50 тыс. дол. США. В последние годы получили распространение так называемые тепловизионные модули, которые включают в себя мозаичный детектор излучения, электронный блок обработки сигнала и объектив. Модули имеют стандартный видеовыход (PAL или NTSC) и при подключении монитора превращаются в показывающие тепловизоры.

Таблица 1. Технические параметры отечественных и зарубежных тепловизоров (данные по состоянию на апрель 2002 г.)*


Модель, фирма, страна

Диапазон
измеряемых
температур,
•с

Температурная чувстви-тельность, °С

Спектральный диапазон, мкм

Формат кадра и битность цифрового представ-ления

Частота кадров, Гц

Рабочая температура,
•с

Система
записи
термограмм

Масса, кг

Цена, тыс. дол.

Отечественные тепловизоры (СНГ)

ТВ-04, "Исток"

10 ++100

0,15

3,5 -г- 5,5

128х128

1/3

-

Через компьютер

3

-

Радуга-4, AOM3, Украина

25 + +50

0,2

 

140х132

25

-

Через компьютер

-

-

ТК1-9301,МВП "Т-П-Т"

 

0,1

8-5-13

175x200

6

-30 + +40

 

8,4 (2 блока)

 

Метис-2 (военн.),
гипо

Показывающий прибор

-

8-5-13

-

-

-50 + +60

-

11

-

Сосна, "Метрон"

Показывающий прибор -20 + +200

0,1

3-5-5

4 8-элементный детектор

25

-20 + +40

-

зд

-

ИРТИС-200, "Ир- тис"

-20 + 350

0,05

3 -5-5; 8-5-12

256x256

1/1,5

-10+ +45

Через компьютер

1,8 (камера)

18

ИСКРА, ГИПО

-10 + 40

0,1

-

-

-

-

31 термограмма в RAM

-

-

TKBp-ИФП, ИФП

20 + 41 (медицина)

0,03

2,9

128х128

-

-

-

5

20

Тепловизор "Сыч"

Показывающий прибор

0,1

8-5-12

Микро болометр

-

-15+ +45

Отсутствует

2,8

-

ТН-4604МП, "Спектр", Москва

Измерение в локальной зоне

0,15

8+ 13

320 х 240 (не- охл.)

25

-

Ввод в компьютер

2,7

25

Зарубежные тепловизоры и передающие ПК камеры

ThermaCAM 545, FSI, США

Показывающий прибор -20 + +350

ОД

7,5* 13

320 х 240 (неохл.)

50 (60)

-15+ +50

PCMCIA карта, 8 бит, PAL

1,9

27,5

ThermaCAM 695, FSI, США

Измерительный прибор -40 + 2000

ОД

7,5+ 13

320 х 240 (неохл.)

50 (60)

-15+ +50

PCMCIA карта, 14 бит, PAL, запись звука

1,9

48,9

 

Измерительный прибор

 

 

 

 

 

PCMCIA

 

 

ThermaCAM SC 3000, FSI, США

для научных исследований
-20 - +2000

0,02

8 + 9 GaAs QWIP

320 х 240

50 (60)

-15+ +50

карта, 14 бит, PAL, запись звука

3,2

81,7

ThermaCAM PM 390, FSI, США

Измерительный прибор - 10-5- +2000 (2000)

0,07

3,4 + 5PtSi FPA

256x256

50 (60)

-15+ +50

PCMCIA
карта, 12
бит,
PAL

1,7

56,8

ThermaCAM E2, FSI, США

Измерительный прибор -20 - +250

0,12

7,5+ 13

320 х 240 (не- охл.)

NTSC

-15+ +45

Флэш- карта, до 50 изображений JPEG

0,7

28 13
(показывающая версия)

ThermaCAM P60, FSI, США

Измерительный прибор -40 +2000

0,06

7,5+ 13

320 х 240 (не- охл.)

NTSC, PAL

-15+ +45

Флэш- карта, 128 Мбайт

2

-

Jadell.CEDIP, Франция

Измерительный прибор До 1200

0,02-0,1 в зависимости от модели

8+ 143 + 5
7,5 + 9,6

320 х 240 (не- охл.)

150

-

Вывод на PC

2

-

TVS-620, Nippon Avionics, Япония

Измерительный прибор -20 + +900

0,1

8+14

320x240 12 бит

30

0 + +40

PAL, NTSC, RS-2326, флоппи- диск

2

-

MiKroScan-7200, "Mikron",CLUA NEC, Япония

Измерительный прибор -10 + +200

0,1

3 + 5,2

255 x233

2; 22

-10+ +50

PCMCIA карта

2,5

26

MiKroScan-7200, "Mikron", США NEC, Япония

Измерительный прибор -40 + +2000

0,1

8 + 14

320 х 240 {не- охл.)

30(?)

-

PCMCIA карта

1,8

35

ExplorlR, "Raytheon", США

Измерительный прибор -20 + +900

0,15

8+14

320 х 240 (не- охл.)

30

0 + +40

RS-232, PCMCIA, карта 10 Мбайт

2,9

35 (цветн.)

PalmIR 225 Digital, "Raytheon", США

Показывающий прибор

-

7+14

160 х 120 (не- охл.)

30; 25

-20 + +49

-

1,2

7 (ч/б монитор) 18 (цветн.)

Radiometric 500 Digital, "Raytheon", США

Измерительный прибор

0,1

7+ 14

320 х 240 (не- охл.)

50; 60

0 + +40

Запись на флэш-карту 16 Мбайт

2,3

25 (цветн.)

Модель, фирма, страна

Диапазон измеряемых температур,
•с

Температурная чувствительность, °С

Спектральный диапазон, мкм

Формат кадра и битность цифрового представления

Частота кадров, Гц

Рабочая температура, °С

Система записи термограмм

Масса, кг

Цена", тыс. дол.

Galileo, "Amber Raytheon", США

Показывающий прибор

0,025

3 + 5

Охлаждающий FPA детектор 256x256

1400 (при 64 х 64)

0 + +50

12 бит

4,5

90

SAT-HY6800, "Guangzhou Sat Infrared Technology", Китай

Измерительный прибор -10 + +2000

0,08

8+14

320 х 240(не- охл.)

50

-

-

2,5

48

IR913

Измерительный прибор -10 -г+1500

0,06

8+14

320 х 240(не- охл.)

50

-20 + +30

PCMCIA карта 32 Мбайт

2,5

24

ImageIR LC, "Santa Barbara Focalplane", США

Показывающий прибор

0,02

3 + 5

Охлаждающий FPA детектор 256x256

60

-

RS 170, 14 бит

-

40

AEG Infrarot- Module, Германия

Показывающий прибор

0,01

8+10

256x256 QWIP

200

-

-

-

-

VARIOSCAN- 3011, "Jenoptik Laser Op-tik Sys- teme GmbH", Германия

Измерительный прибор -40 + +1200

0,03

8+12

300 X 200 HgCdTe, жидкий азот

0,8; 0,2; 0,4

-10+ +40

Флэш- карта

5

-

VarioTHERM, "Jenoptik Laser Optik Systeme GmbH", Германия

Измерительный прибор -25 + +1200

0,1

3,4 + 5

256 х 256 PtSi, Стирлинг

50

-10+ +50

PCMCI

3,9

-

Alpha, "Indigo Systems", США

Показывающий прибор

-

7,5+13,5

160х128

25 (CCIR) 30(RS170 А)

0 + +45

Монохромный, RS- 170, формат 12-бит, цифровой выход

0,2

15

Omega, "Indigo Systems", США

Показывающий прибор с интервалом до 500 'С

0,085

7,5+13,5

160х128

25 (CCIR) 30(RS170 А)

0 + +40

Монохромный, RS- 170, формат 14-бит, цифровой выход

0,12

9-13 (в зависимости от объектива)

VisIRTi 100, Ti 200, "Indigo Systems and Ther- moteknix Systems", США

Измерительный прибор -50 + 500 °С

0,085

7,5-5-13

160х120(не- охл.)

30

50

14 бит, PCMCI карта

1,6

20-30

MicrolR LTC5506, "BAE Systems", США

Показывающий прибор

0,1

8-5-14

320 х 240(не- охл.)

60

-20 +50

Видеовыход
RS-170, после-довательный интерфейс RS-422

2,5

15 - 25 (в зависимости от объектива)

* Приведены по возможности наиболее представительные модели отдельных серий (использованы материалы выставки "Аэро-Сенс-2002", Орландо). Данные таблицы не носят рекламного или рекомендательного характера и не отражают предпочтений авторов.
** Цены завода-изготовителя. Ряд цен указан на основе частной информации; цена зависит от комплектации аксессуарами. *** Ряд российских тепловизоров не упомянут ввиду малого объема их выпуска.
Основные технические характеристики отечественных и зарубежных тепловизоров приведены в табл. 1. Фирмы-производители применяют гибкую ценовую политику, при которой стоимость тепловизионных систем зависит от их комплектации, в особенности от наличия объективов, фильтров, устройств записи и документирования термограмм, а также программного продукта. В силу интенсивной конкуренции на мировом рынке, тепловизоры одного класса, но выпускаемые различными фирмами, имеют близкие цены. Колебания цен обычно связаны с различным уровнем сервиса в конкретной стране, а также с комплектацией системы всевозможными аксессуарами.

 
« Использование статистических методов для контроля эффективности теоретических занятий   Механизированная пробивка отверстий »
электрические сети