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.)*

* 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.