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.
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.
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).
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.
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.
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.
Это изображение, полученное от камеры.
Здесь слишком светло и мало контраста.
Это достаточно контрастно, но слишком тёмное.
То, что надо!