Магистр ДонНТУ Шпарбер Олег Валериевич

Шпарбер Олег Валериевич

Факультет вычислительной техники и информатики
Кафедра электронных вычислительных машин
Специальность: Системное программирование

Библиотека

Как работает инфракрасная термография?

IRIS Associates

Перевод с английского Шпарбер О.В.

Источник: http://www.irisinfrared.com/How Does It Work.htm


Инфракрасная термография - это метод преобразования инфракрасной энергии (излучаемого тепла) в образ, который человек может увидеть и понять. Мы обычно видим всё в видимом свете, но инфракрасный и видимый свет - это не одно и то же, хотя они очень похожи.

Инфракрасное изображение человека

Это инфракрасное изображение может выглядеть странно, потому что обычно Вы смотрите в видимом свете. Здесь же отражено излучение тепла, а не свет. В светлых районах теплее, чем в темных. Обратите внимание на шкалу температуры в левой части изображения.

Обычная видеокамера создаёт изображение на видеомониторе или телевизор. Электроника в камере преобразует световую энергию, которая попадает в объектив, в видеосигнал. Вы видите формы, цвета, текстуры, тени и отражающие поверхности на изображении, так как камера захватывает свет.

Схожим образом инфракрасная камера создаёт изобрадение преобразуя излучаемую тепловую энергию в сигнал, выводимый на монитор.

Интенсивность инфракрасной энергии, испускаемой объектом, прямо пропорциональна его температуре. Поэтому температура может быть точно измерена инфракрасной камерой.

Инфракрасное изображение тарелки и кружки

Это изображение показывает горячую чашку кофе и тарелку с печеньем. Изображение было увеличено, а также добавлен цвет. Вы видете, что цвета не отражают действительный вид вещей, а соответствуют излучаемому теплу. Обратите внимание на температурный масштаб слева от изображения.

Возможность измерения температуры по ИК-изображению называется радиометрией. Это требует сложной и дорогостоящей электроники. Для измерения температуры в любой точке изображения необходима высококачественная камера, например, Flir PM280, которая используется в IRIS Associates.

Инфракрасная камера

Первые портативные инфракрасные камеры, разработанные для полевого использования, появились около 25 лет назад. Мы многое должны понерам-инжинерам и техникам, которые их использовали и сразу поняли ценность, как средства для улучшения производства и обслуживания.

К сожалению, эти первые системы, хотя и портативные, были большие, тяжелые, и довольно громоздкие. Возможности измерения температуры были ограничены, а единственным постоянным изображением была фотография экрана. Конечно, нельзя было проводить анализ не сразу при измерениях.

К счастью, спрос на лучшие инстументы привёл к дальнейшему технологическому совершенствованию. Современные ИК-камеры компактны, надежны, легки, универсальны и позволяют хранить 12-битный динамический диапазон изображения (это аналогично корректировке яркости и контрастности обычного изображения).

Инфракрасная камера

Flir PM280 записывает 12-битные изображения на PC-карте. Возможности камеры позволяют проводить моментальный анализ изображения. В то время как мощное программное обеспечение даёт возможность для более детального исследования, после съёмки.

Цветное инфракрасное изображение

Цветным или чёрно-белым может быть только изображения видимого спектра, цветов не существует в инфракрасном мире.

Используя цвета для представления температурных уровней, a knowledgeable technician adjusts the color image to optimize clarity and best reveal the high temperatures of interest.

Хотя все приведённые ниже изображения несут одну и ту же информацию, они используют 4 разные цветовые палитры, что делает их вид несколько отличным внешне.

Чёрно-белое изображение здания Здание Здание Здание

Одно и то же изображение в чёрно-белом варианте и разных цветовых палитрах.

Обработка изображения для повышения чёткости

Одно из преимуществ технологии 12-битного динамического диапазона заключается в возможности установки верхнего и нижнего уровня видимости температуры для лучшего результата.

По аналогии с обычным изображением, температурный размах соответствует контрасту, а уровни температуры внутри заданного промежутка - яркости.

Дальше приводятся четыре варианта одной термограммы. Первый чёрно-белый снимок получен от ИК-камеры. Остальные три окрашены с использованием одной цветовой палитры. Однако, верхние и нижние температурные границы были настроены по разному для каждого изображения.

Цистерна

Это цистерна, используемая для перевозки горячего металла из домны в кислородную печь. Инфракрасная диагностика широко применяется для обнаружения мест на поверхности цистерны, где температура выше. Это позволяет своевременно предотвратить разрушение металла.

Цистерна. Чёрное белое изображение.

Это изображение, полученное от камеры.

Цистерна. Цветовая палитра 1

Здесь слишком светло и мало контраста.

Цистерна. Цветовая палитра 2

Это достаточно контрастно, но слишком тёмное.

Цистерна. Цветовая палитра 3

То, что надо!