Тепловізори: що вибрати?

Сьогодні термін “тепловізори” (який має ще іншу назву – “інфрачервона тепловізійна камера”) – один із найпопулярніших в інтернеті: за цим ключовим запитом Google видає 7 млн. 220 тис. результатів. І це не дивно, адже цей прилад бачення, в основі дії якого лежить уловлювання і вимірювання тепла, що випромінюється спостережуваними об’єктами, у буквальному сенсі рятує життя його власникам завдяки своєчасному виявленню загрози. Це актуально насамперед для українських військових, які захищають Україну від російських загарбників. Нерідко волонтерські організації, небайдужі люди та безпосередньо самі бійці звертаються з проханням допомогти придбати тепловізор або тепловізійний приціл. Зробити це можна, наприклад, на сайті https://grand-pulsar.com.ua/teplovizory, що належить офіційному представнику компанії “Pulsar” в Україні. Зазначимо, що литовська компанія “Pulsar” понад десять років працює на ринку приладів спостереження, лазерних далекомірів, прицілів різного типу і за ці роки зарекомендувала себе як надійний, перевірений на практиці виробник зазначених видів оптичної техніки.

Сфера застосування тепловізорів

Коли згадана вище компанія починала свою діяльність, вона адресувала свою продукцію переважно мисливцям і спортсменам. Війна росії з Україною кардинально змінила маркетингові плани не тільки литовського, а й багатьох інших провідних виробників приладів бачення. Відтепер основний ринок збуту таких пристроїв – військовий.

Однак спробуємо абстрагуватися від війни. Автор статті живе в місті Суми, розташованому всього за 40 км від кордону з росією, і не з чуток знає, як це – жити в прикордонному регіоні. Війна не може тривати вічно. Україна як носій добра, свободи і справедливості неодмінно переможе державу-агресора, і настане довгоочікуваний мир. Цілком можливо, що тоді тепловізори отримають “друге дихання” і будуть затребуваними в зовсім інших сферах життя. Наприклад, ці прилади бачення знадобляться для того, щоб спостерігати:

• За птахами і звірами в їхніх природних умовах проживання (це особливо актуально для натуралістів і фотомисливців);
• За поплавком під час нічної риболовлі;
• За трояндами, що розпускаються серед ночі;
• За своїм садом/городом, щоб спіймати грабіжників на гарячому і захистити врожай;
• За своїм невірним чоловіком/дружиною, які вирушили на таємне побачення;
• За учасниками нічного квесту, перегонів на електросамокатах, дискотеки тощо.

Зрозуміло, цей список – фантазія автора, яка пройнята гумором та іронією. А ще – мрією про якнайшвидший мир в Україні. Головне, щоб настав мир, а застосування тепловізорам та іншим приладам бачення ми завжди знайдемо.

Із чого складається інфрачервона тепловізійна камера

Конструкція тепловізорів, таких, наприклад, як ті, що представлені на сторінці https://grand-pulsar.com.ua/teplovizory/telovizory-pulsar, містить такі компоненти:

• Оптична система – складається з лінз, дзеркал та інших оптичних елементів і слугує для збирання, фокусування та передавання інфрачервоного випромінювання зі спостережуваного об’єкта на інфрачервоний детектор;
• Інфрачервоний детектор – призначений для вимірювання інтенсивності інфрачервоного випромінювання, яке направляє на детектор оптична система. Різні об’єкти випромінюють різну кількість тепла залежно від їхньої температури. Таким чином, детектор отримує інформацію про різні температури об’єктів, що потрапили в поле зору тепловізора. На основі цих вимірювань тепловізор створює теплове зображення, де різні кольори або відтінки відповідають різним температурним значенням на поверхні спостережуваних об’єктів;
• Електроніка та процесори – призначені для обробки сигналів, отриманих від інфрачервоного детектора. У процесі цієї обробки дані про вимірювання температури спостережуваних об’єктів перетворюються в цифрові показники, на основі яких створюється теплове зображення;
• Дисплей – слугує для відображення інфрачервоного зображення, завдяки чому користувач тепловізора може розглянути об’єкт, що спостерігається, в умовах низької видимості або в повній темряві;
• Корпус і система управління – призначені для захисту компонентів приладу від зовнішнього впливу та управління тепловізором, яке може здійснюватися за допомогою кнопок, сенсорного екрану або інших інтерфейсів.

Принцип дії тепловізора

Отже, послідовність роботи інфрачервоної тепловізійної камери має такий вигляд (коротко):

1. Оптична система збирає інфрачервоне випромінювання зі спостережуваних об’єктів і фокусує його на інфрачервоному детекторі;
2. Інфрачервоний детектор реагує на інфрачервоне випромінювання, перетворюючи його в електричний сигнал;
3. Електроніка тепловізора обробляє електричний сигнал і створює теплове зображення, яке виводиться на екран. Це зображення дає змогу візуалізувати інфрачервоне випромінювання, представляючи теплову картину об’єктів.

Типи інфрачервоних детекторів

Болометричні детектори

Цей тип детектора складається з термоелектричного матеріалу (напівпровідника), який нагрівається, коли інфрачервоне випромінювання потрапляє на нього. Зміна температури призводить до зміни електричного опору матеріалу детектора, який можна виміряти. Дані про зміну опору використовують для створення теплового зображення об’єктів, які є джерелами інфрачервоного випромінювання.

Переваги. Болометричні детектори мають гарну чутливість і здатність виявляти широкий діапазон інфрачервоних довжин хвиль. Ці детектори можуть працювати за кімнатної температури і нижче, що робить їх затребуваними для найрізноманітніших цілей.

Недоліки. Болометричні детектори програють у швидкості опрацювання інформації про об’єкт, за яким ведеться спостереження, і мають більш високий рівень шуму, порівняно з іншими типами детекторів.

Піроелектричні детектори

Зазначений тип детектора складається з кристала або матеріалу, що має піроелектричні властивості – здатність генерувати електричний заряд або змінювати свою полярність під час зміни температури. Під час впливу інфрачервоного випромінювання на піроелектричний детектор він генерує заряд, який використовується для створення теплового зображення об’єкта – джерела інфрачервоного випромінювання.

Переваги. Піроелектричні детектори швидко реагують на зміни інфрачервоного випромінювання, і з цієї причини їх широко використовують у сенсорах руху і тепловізійних камерах.

Недоліки. Ці детектори мають меншу чутливість і працюють у вужчому діапазоні інфрачервоних довжин хвиль порівняно з болометричними і напівпровідниковими детекторами.

Напівпровідникові детектори

В основі роботи напівпровідникових детекторів лежить ефект фотопровідності. Коли інфрачервоне випромінювання потрапляє на напівпровідник, воно викликає генерування вільних носіїв заряду (електронів і дірок), що зі свого боку призводить до зміни провідності матеріалу. Ефект фотопровідності використовується для вимірювання інтенсивності інфрачервоного випромінювання і, в підсумку, для створення теплового зображення досліджуваного об’єкта.

Переваги. Напівпровідникові детектори мають гарну чутливість і швидкий відгук на зміни інфрачервоного випромінювання. Вони здатні працювати при різних діапазонах довжин хвиль і можуть забезпечувати високу роздільну здатність зображення.

Недоліки. Деякі моделі напівпровідникових детекторів потребують охолодження, що ускладнює конструкцію тепловізора і збільшує його вартість. Також слід зазначити, що напівпровідникові детектори мають меншу універсальну чутливість порівняно з болометричними аналогами. З цієї причини напівпровідникові детектори використовуються, як правило, для конкретних діапазонів інфрачервоних довжин хвиль.

Які чинники слід врахувати під час вибору тепловізора

– Роздільна здатність – визначає, наскільки детально ви зможете бачити зображення об’єктів на дисплеї. Роздільна здатність тепловізора залежить як від оптичної системи, так і від інфрачервоного детектора: його типу, розміру і щільності елементів. Пояснюється це тим, що детектори містять пікселі, які реєструють інфрачервоне випромінювання, що випускається об’єктами. Чим більше пікселів і чим щільніше вони розташовані в детекторі, тим вища роздільна здатність тепловізора;

– Частота оновлення (кадрова швидкість) – означає, як швидко тепловізор оновлює зображення;

– Діапазон вимірюваних температур;

– Чутливість – обумовлює здатність тепловізора виявляти слабке інфрачервоне випромінювання. Чим вища чутливість, тим краще тепловізор здатний працювати в умовах низької інтенсивності теплового випромінювання;

– Дальність дії – залежить від кількох чинників: діаметра об’єктива (великий об’єктив дає змогу зібрати більше інфрачервоного випромінювання з об’єкта, що збільшує чутливість і дальність спостереження), оптичного збільшення і стабілізації зображення (вона допомагає уникнути розмиття зображення під час роботи тепловізора на великих відстанях), роздільної здатності, типу інфрачервоного детектора, якості оптики та лінз (оптичні аберації, або спотворення, можуть знизити якість зображення і зменшити дальність спостереження);

– Час роботи від акумулятора – залежить від типу та ємності акумуляторної батареї;

– Вбудовані функції та мультимедіа: запис відео, фотографування, GPS, Wi-Fi тощо;

– Інші чинники: розмір, вага, вартість, бренд, гарантія тощо.

Огляд деяких моделей тепловізорів

Для цього огляду ми вибрали дві тепловізійні насадки бренду Pulsar. Об’єднує їх однакова дальність виявлення об’єкта – 2300 м. Але є й відмінності:

Pulsar Krypton 2 FXG50

• Дисплей – AMOLED 1920×1080 пкс;
• Роздільна здатність – 640×480 пкс;
• Палітри зображення – є;
• Збільшення – 2Х-6Х;
• Вбудована пам’ять – 16 Гб (передбачено вбудований запис);
• WiFi – є;
• Автономна робота – 11 годин;
• Вага – 330 (без батареї), 460 г (з батареєю)

Pulsar Krypton FXG50

• Дисплей – AMOLED 1746×1000 пкс;
• Роздільна здатність – 640×480 пкс;
• Палітри зображення – чорно-біла;
• Збільшення – 1,5Х-6Х;
• WiFi – є;
• Автономна робота – 11 годин;
• Вага – 200 г

Який у підсумку вибрати тепловізор? Орієнтуйтеся на технічні характеристики приладу, його ціну і свої потреби. А якщо виникнуть запитання – зверніться по допомогу до служби підтримки зазначеного інтернет-магазину.