Тепловизор для охоты: особенности устройства и применения

Содержание материала

Категории тепловизоров

Тепловизоры делятся на две категории: стационарные и переносные. Стационарные – это, как правило, тепловизоры третьего поколения, на основе матриц полупроводниковых приемников, для нормального функционирования которых часто используется азотное охлаждение.

Переносные – это наиболее современные тепловизоры, на базе неохлаждаемых микроболометров. Они более эффективны и во многом превосходят по функциональности стационарных собратьев.

Болометр – это тепловой приемник оптического излучения, который был изобретен в 1878 г. американским астрономом, физиком, пионером авиации Сэмюэлем Припонтом Лэнгли (1834–1936 гг.) Принцип действия прибора основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания его под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии.

Проще говоря, главным компонентом болометра является очень тонкая, затемненная для лучшего эффекта поглощения пластинка, проводящая электрический ток. Эта пластинка из-за своей малой толщины довольно быстро нагревается под воздействием электромагнитного излучения, и ее сопротивление повышается. На основе болометра базируется большинство современных тепловизоров.

Неохлаждаемые инфракрасные детекторы делятся на классы: микроболометры, ферроэлектрики и другие типы. В свою очередь, микроболометры делятся на два подкласса – это микроболометры на оксиде ванадия (VOx), используемые в основном в США, и микроболометры на аморфном кремнии (a-Si). Ферроэлектрики также подразделяются на два подкласса – использующие толстопленочную технологию (Thick Film BST) и тонкопленочную технологию (Thin Film PLZT). К другим типам неохлаждаемых инфракрасных детекторов можно отнести Poly-SiGe и приемники на солях свинца.

Микроболометры на оксиде ванадия более чувствительные и работают при более низких температурах, их используют, как правило, для измерительных приборов. Пожарным и спасательным подразделениям высокая точность получаемой температуры не так важна, как высокая частота снимаемой информации, и для этой роли идеально подходят микроболометры с аморфным кремнием. Ферроэлектрики же значительно проигрывают микроболометрам.

К сожалению, тепловизор является довольно дорогостоящим оборудованием. Это, пожалуй, его единственный минус, около 90% стоимости прибора приходятся на объектив и инфракрасный сенсор. Производство неохлаждаемых инфракрасных чувствительных элементов – очень наукоемкий и высокотехнологичный процесс. А в объективах используются редкие и дорогие материалы, такие как германий (Ge). В отличие от стекла германий обладает прозрачностью в инфракрасной области спектра, поэтому металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики.

Именно поэтому в мире существует немного производителей, которые могут себе позволить содержать такое производство. Еще меньше компаний-производителей, специализирующихся непосредственно на пожарных тепловизорах, и этому есть ряд причин.

Пожарные тепловизоры: особенности и применение на практике

Специфика работы в экстремальных условиях пожарных и спасательных подразделений накладывает определенные требования на тепловизионные устройства, например: пылевлагозащищенность, ударопрочность, стойкость к воздействию высоких температур, вместе с тем важным условием является портативность, легкость, более расширенный диапазон фиксируемых температур, получение тепловизионного изображения в режиме реального времени и т.д.

Самый первый пожарный тепловизор EEVP 4428 появился в американском пожарном ведомстве в 1980 г. Это был довольно громоздкий переносной прибор, в комплект которого входила тяжелая аккумуляторная батарея с ремнем для ношения на груди. Его с трудом можно было удержать в одной руке.

Со временем устройства становились более компактными, легкими и технически совершенными. Первые портативные пожарные тепловизоры появились в 1990 г. Сегодня пожарные тепловизоры по размеру и весу будут немногим больше обычного фотоаппарата.

Каким же образом пожарные и спасатели используют тепловизоры при возникновении пожаров, аварий и прочих ЧС?

Прежде всего, тепловизор – неоценимый помощник в поиске и спасении пострадавших людей

Неважно, день за окном или ночь, высока ли степень задымления, велика ли исследуемая площадь (леса, ангары и т.п.), – тепловизор всегда поможет отыскать человека, так как современные алгоритмы цифровой обработки инфракрасных изображений специально настраиваются на то, чтобы фигуры людей и их температура тела контрастно выделялись на фоне любых объектов

С помощью тепловизора пожарные подразделения производят поиск очагов возгорания, особенно актуально это в условиях сильного задымления. При этом тепловизор дистанционно позволяет определить температуру пламени или находящихся рядом объектов, конструкций. Все это значительно повышает скорость принятия оперативных решений.

Тепловизоры не позволяют «смотреть через стены», но они способны улавливать так называемые «косвенные тепловые признаки», то есть тепловое излучение, которое остается на поверхности от прикосновения более теплых предметов (след от руки или тела). Если интенсивное тепловое воздействие есть в каком либо помещении, вентиляционном канале, в пустотах между стен, то это тепловое проявление можно заметить и на наружных поверхностях. Таким образом пожарные быстрее находят скрытые очаги горения, быстрее локализуют пожары, тратят меньше времени на поиски возгораний и демонтаж строительных конструкций, и, следовательно, в значительной степени снижается общий ущерб от пожара.

Используя тепловизор, пожарные и спасатели также оценивают состояние несущих конструкций здания во время пожара, производят поиск утечек газа из трубопровода, определяют интенсивность горения и распространение пожара, оценивают безопасность путей эвакуации и многое другое.

Необходимо заметить, что в работе тепловизионного оборудования есть своя специфика, например оно не дает изображения через стекло, воду или блестящие объекты, так как эти поверхности действуют как зеркала в системе. Хотя управление и эксплуатация пожарных тепловизионных устройств очень просты, все же рекомендуется проводить обучающие и тренировочные мероприятия.

К недостаткам тепловизора, как мы уже говорили выше, следует отнести высокую стоимость оборудования, что существенно усложняет его принятие на вооружение пожарными и спасательными подразделениями в России. Поэтому такие устройства не всегда встретишь в перечне табеля положенности пожарных и спасательных автомобилей. Подводя итог, необходимо заметить, что тепловизоры уже весьма успешно зарекомендовали себя и стали неотъемлемым предметом снаряжения для многих спасателей. Популярность данного оборудования уверенно набирает темп.

Опубликовано: Каталог «Пожарная безопасность»-2016Посещений: 7943

Автор

В рубрику «Пожарная безопасность» | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Виды тепловизионных приборов

Проверка частного дома на теплопотери ИК-камерой дает возможность провести максимально точные измерения и качественный анализ всех температурных показателей. А после этого, на основе оперативно полученных данных, грамотно выполнить ремонтные работы и/или модернизацию жилого объекта.

Для тепловизионной диагностики задействуют два типа устройств:

стационарные тепловизоры;
портативные инфракрасные камеры.

Стационарные приборы используют в основном на производственных предприятиях. Они предназначены для регулярной проверки состояния электросетей и постоянного мониторинга сложного техоборудования. Стационарные системы тепловидения выполнены на полупроводниковых матрицах фотоприемников.

При помощи портативных тепловизоров проводят энергоаудит жилых многоквартирных зданий и частных построек. Эти устройства используют как для одноразовой локальной проверки, так и для комплексной диагностики домов.

Переносные тепловизоры разработаны на основе кремниевых неохлаждаемых микроболометров и отлично подходят для применения в труднодоступных местах.

Тепловизионная съемка – эффективный бесконтактный метод обследования, который целесообразно совмещать с применением аэродвери для измерения и контроля воздухопроницаемости зданий

В зависимости от функциональных возможностей различают три вида тепловизоров:

Наблюдательные приборы — обеспечивают только визуализацию различных теплоконтрастных объектов, часто в монохромном виде.
Измерительные устройства — создают графическое изображение в пределах инфракрасного излучения и присваивают каждой точке светового сигнала определенное значение температуры.
Визуальные пирометры — предназначены для бесконтактных температурных измерений и визуализации теплового поля конкретных объектов с целью обнаружить зоны с отклонениями от нормальных показателей.

Цена на хорошие функциональные приемники теплового излучения стартует от 3000 долларов. Их покупка для одноразового обследования дома просто нерентабельна. Многие компании сегодня предлагают строительные тепловизоры в аренду на сутки. Это очень удобная услуга.

Также можно заказать полное профессиональное тепловизионное обследование коттеджа/дома. Средняя стоимость съемки тепловизором составляет 5 долларов за 1 метр квадратный площади частного жилого объекта.

Как правило, стоимость тепловизоров является показателем их функциональности. Но даже бюджетные модели эффективно выполняют инфракрасную диагностику. А потому при выборе стоит ориентироваться на базовые технические характеристики и умение решать конкретные задачи.

Функциональные возможности тепловизионных камер зависят от разрешения инфракрасного датчика, его чувствительности и рабочего диапазона температур

Большой плюс – наличие дополнительных функций, а именно: цифровое масштабирование, лазерный указатель, составление аннотаций к термограммам, настраиваемая цветовая сигнализация, определение участков с максимальными и минимальными температурными показателями.

Значительно упростят тепловизионную диагностику дома и различные аксессуары – съемные оптические широкоугольные объективы для рассмотрения общего плана и телеобъективы для детализации критических участков, раскладные штативы, контейнеры для хранения аккумуляторов.

Как укрыться от тепловизора — самый простой способ

Если между человеком и тепловизором находится преграда, которая медленно нагревается, прибор не сможет распознать объект. Но так происходит далеко не всегда (рисунок 2).

На самом деле скрыться от тепловизора можно, причем весьма легким и доступным способом.

Как бы парадоксально это не звучало, но самая простая и доступная защита от прибора — это костюм Гилли. Отечественные военные называют его «лешим» или «кикиморой». Обычно такая экипировка используется снайперами для маскировки на местности.

Так почему человека в таком костюме нельзя заметить на тепловизоре? Все дело в том, что в костюме Гилли, кроме основы, прилегающей к телу, есть наружная маскировочная мишура. Она крепится к основе, но напрямую с телом не контактирует. Именно этот наружный слой и будет скрывать человека от инфракрасного излучения, так как маскировка не соприкасается с телом и не нагревается.

Рисунок 2. Маскировочный костюм Гилли — один из простых способов укрыться от тепловизора

Многие считают этот тезис спорным, хотя на практике все зависит от модели и степени новизны тепловизора, а также качества самого маскировочного костюма.

Альтернативные варианты

Все остальные альтернативные варианты маскировки основаны на использовании материалов, которые либо не поглощают тепло, либо отражают его (рисунок 3).

Рисунок 3. Альтернативные варианты маскировки работают не всегда

На открытой местности в качестве защиты используют несколько вариантов. Первый — фольга. Этот вариант хоть и имеет право на существование, но все же существенно уступает костюму Гилли. Многие тепловизоры распознают фольгу, но вот увидеть под ней человека не смогут. Эти данные использовал один американец, который создал специальный маскировочный плащ со слоем фольги. Правда, практические испытания этого изобретения еще не до конца завершены, поэтому и эффективность способа не подтверждена.

Второй вариант используют военные. Его суть заключается в ношении специального защитного костюма, созданного по новейшим технологиям. Принцип «работы» костюма можно сравнить с хамелеоном, но он подстраивается под окружающую среду не по цвету, а по температуре. За счет этого граница между прохладным окружением и теплом человеческого тела становится размытой, и тепловизор не видит объект.

Еще больше информации о тепловизорах и способах укрытия от них можно узнать из видео.

2.12.2020
1 896

Как выбрать хороший тепловизор

Мобильный тепловизор представляет из себя компактное устройство, которое подключается к смартфону и соответственно, передает картинку на его экран. Большую часть вычислений берет на себя процессор смартфона, ведь он по мощности не уступает процессорам современных компьютеров.

Фишка в том, что изначально такие гаджеты стали производится на китайских заводах. Качество подобных устройств было соответствующим – отвратные дисплеи с низким разрешением и отсутствие адекватной гарантии.

Между тем, именно качество картинки и надежность – основные параметры, на которые стоит обращать при покупке. Никому не нужен тепловизор, который видит только с 5 метров, показывает мутное изображение и работает месяц.

Появление на рынке продукции Seek Thermal стало глотком свежего воздуха.

Американская компания специализируется на выпуске компактных самостоятельных «приборов ночного видения» (с дисплеем и батареей), не требующих подключения к смартфону, а также мобильных тепловизоров.

Здесь сразу несколько преимуществ: Seek Thermal обладают тепловыми матрицами высокого разрешения. Именно такие применяются в дорогих промышленных устройствах.

В теории, тепловизор должен показывать точную температуру тела, но это не так

Для понимания, у дешевых китайских разрешение матрицы всего 60 на 60 точек в то время, как даже в самой простой версии тепловизора от Seek Thermal установлена матрица с разрешением 206х156 точек.

В устройствах американской фирмы установлены халькогенидные линзы, которые позволяют увидеть излучение в диапазоне от 7 до 13 микрон при температурах от -40 до 330 градусов (в зависимости от модели).

Тепловизооры Seek Thermal могут похвастаться высокопрочными магниевыемыми корпусами. За надежность устройств можно не беспокоиться.

Наконец, устройства Seek Thermal собираются в солнечной Калифорнии (США), а не где-то в непонятных подвалах китайских заводов.

Другими словами, продукция отвечает высоким требованиям, которые можно предъявить к подобным гаджетам.

Тепловидение и зимняя рыбалка

Зимняя рыбалка – это достаточно опасное и экстремальное занятие, особенно это касается рыбалки в ночное время. В первую очередь, опасность зимней рыбалки связана со льдом, в частности рыбак может затеряться на площади, покрытой льдом. Как известно, такие места лишены какого-либо источника освещения, как искусственного, так и естественного – и зимнее время не является исключением. Тогда на помощь придет тепловизор, который способен в условиях ограниченного освещения или полного отсутствия источника света определить человека, а точнее – его ИК тепловой фон, который мы не сможем увидеть самостоятельно.

Таким же образом можно определить следы человека на снегу, который относительно недавно проходил по этому пути. Так, вы сможете отследить, где находится рыбак не только если он потерялся на льду, но и по его следам на снегу.

Помимо поиска рыбаков на льду и по снегу, с помощью тепловизора возможно определить слабые места льда, то есть вы сможете найти места с трещинами во льду, примерзшими лунками и рыхлым льдом. Использование тепловизора существенно увеличивает вашу безопасность во время зимней рыбалки, как ночной, так и дневной.

Напоследок

Тепловизионные технологии становятся незаменимой частью деятельности тех, кто так или иначе связан с водой. В частности, тепловидение становится все более распространенным среди рыбаков, так как эти приборы позволяют не только повысить результативность рыбалки, а еще и спасти жизнь рыбака, особенно в зимнее время. Подробная информация о тепловизорах указана на сайтах производителей этих измерительных приборов, в том числе и на сайте Pulsar – одного из наиболее популярных и надежных производителей оптических и оптико-электронных приборов. На сайте вы сможете ознакомиться с актуальным модельным рядом и подобрать устройство, которое будет точно отвечать вашим целям.

Выбор значения сигнализации по температуре

Это один из важнейших инструментов правильной настройки тепловизора. Логика подсказывает, что требуется установить значение 37 градусов, однако иногда пороговое значение придется устанавливать в пределах +-1 или 2 градуса . На значение температуры открытых участков кожи влияет множество параметров:

Если измерение проводится при входе в здание, температура открытых участков кожи может быть ниже из-за погодных условий, сильный ветер, снег и дождь уменьшают температуру кожи на некоторое время, тепловое излучение солнца или инфракрасного обогревателя — увеличивают.
Очки и головные уборы. Очки являются НЕПРОЗРАЧНЫМИ в инфракрасном диапазоне, но очень хорошо отражают тепло. Поэтому при измерении температуры нужно попросить снять очки. Головной убор так же может вносить искажения в измеренное значение, но из-за большого количества нюансов мы не будем их рассматривать, головной убор тоже необходимо снять.

Как просто выбрать правильное значение сигнализации — провести первое измерение на заведомо здоровом человеке, выбрав значение цветовой сигнализации таким образом, чтобы при превышении этого порога появлялась цветовая сигнализация.

ВАЖНО! Значение порога температурной сигнализации зависит от коэффициента излучения, его значение нужно установить заранее

Варианты адаптации других устройств

В Сети можно найти множество вариантов переделки стандартных видео и фотокамер, чтобы они выполняли функцию тепловизора. Если бы такое было возможно на практике – производители сделали эту опцию базовой для подобного оборудования. Но максимум, что можно достичь – режим ночной съемки с ограниченным расстоянием до 2 м.

Часто встречающиеся варианты переделок стандартных цифровых видеоустройств:

Видео и фотокамеры. По утверждениям «специалистов» достаточно демонтировать особый фильтр и оборудование может превратиться в тепловизор для охоты. Своими руками это можно сделать с помощью паяльника и небольшой доработки конструкции.
Web-камера. Дополнительно приобретаются компоненты, позволяющие устройству работать в ИК диапазоне.
Покупка девайсов для смартфонов.

Для анализа целесообразности подобных переделок следует узнать порядок работы и возможные последствия изменения конструкционной схемы.

О том, как выбрать хороший бинокль для охоты, читайте здесь.

Цифровая камера

Несмотря на схожесть в конструкции, сделать из цифровой камеры полноценный тепловизор очень проблематично. Демонтаж фильтра, работающего в ИК диапазоне не приведет к желаемому результату. Последствия подобной операции – повышение уровень цветового шума при съемке и быстрый выход из строя элементов матрицы.

Дополнительно можно столкнуться со следующими проблемами:

Чувствительность матрицы в фото или видеоустройстве не рассчитана для восприятия инфракрасного диапазона. Т.е. ее нужно будет заменить на соответствующую.
Для работы специальной матрицы необходима особая система охлаждения, которой нет в бытовой технике.
Программное обеспечение не позволит правильно обработать изображение – потребуется перепрошивка.

После учета всех этих нюансов в итоге получится не совсем качественный тепловизор. Дальность его работы будет минимальная, а погрешность изображения на экране не позволит нормально охотиться.

Переделка Web-камеры

Альтернативным вариантом является изготовление устройства, регистрирующего тепловое излучение животных, из Web-камеры. Работоспособность подобной самоделки на практике не проверялась – удалось найти только теоретическую схему.

плата Anduro, преобразующая аналоговый сигнал в цифровой для дальнейшей обработки;
два серводвигателя, необходимых для горизонтального и вертикального смещения камеры;
температурный датчик MLX90614;
лазерная указка и камера.

После сборки устройство будет фиксировать тепловое излучение на небольших расстояниях – до 30 м.

Покупка дополнительного девайса для смартфона

В последнее время стали популярны бытовые тепловизоры, которые пытаются адаптировать для охоты. На практике они могут быть полезны только для поиска следов от подранка, так как имеют ограничение по дальности действия. Чаще всего подобные модели применяют для анализа системы отопления или расчета тепловых потерь в доме.

Ярким примером является миниатюрный тепловизор Seek Thermal, работающий в «тандеме» со смартфоном. Но для анализа актуальности его использования во время охоты необходимо ознакомиться с техническими параметрами устройства:

чувствительность – 70 mK;
задекларированная дальность обнаружения – до 550 м, но при отсутствии тумана и большого количества тепловых объектов;
есть цветовая подсветка.

Стоимость подобной модели составляет 17 500 рублей.

Приобретать профессиональный тепловизор для охоты рекомендуется только в том случае, если он по-настоящему необходим. Попытки изготовления самодельных моделей чаще всего не приводят к успеху.

Военные и полиция

Правоохранительные органы и профессиональные военные пользуются тепловизорами больше всех. Им необходимо видеть потенциальные угрозы без раскрытия своего местонахождения, и данное устройство в этом помогает. Современные модели тепловизоров достаточно прочны, чтобы выдержать излишнюю отдачу, поэтому многие военные и полицейские используют тепловизионные прицелы, например ATN ThOR 640 Thermal Imaging Weapon Sight.

И хотя тепловое видение является чрезвычайно эффективным средством обнаружения людей или животных в жизненно важных ситуациях, главным его недостатком остается опознание объекта. Вы можете видеть человека, стоящего напротив вас, но это не значит, что вы сможете определить, друг он или враг.

На картинке – ночное видение, справа – тепловое видение. Деревья не помогут человеку спрятаться от тепловизора!

Сферы применения

Применение тепловизоров в военном деле Область применения связана со способностью преобразовывать тепловое излучение в спектр, который воспринимает человеческий глаз, обнаруживать самые незначительные объекты, излучающие электромагнитные волны. Если определить интенсивность излучения, то можно рассчитать температуру исследуемого объекта и предположить, что это. При помощи аппарата определяется разница температур, при отсутствии контакта с объектами, они не реагируют на помехи, не могут быть обнаружены системами слежения, имеют большую дальность действия: от 100 м до 3 км. Эти принципы работы позволяют применять их в самых различных областях.

В военной технике

Новая современная техника поступает сегодня на вооружение, имея в своем арсенале встроенные тепловизорные камеры. Их использование позволяет вести боевые действия в условиях плохой видимости, обнаруживать противника и технику. Помимо этого, устройства устанавливаются на беспилотных самолетах и на технике, управляемой дистанционно.

Возможность «видеть» объекты в ночное время – основной показатель, имеющий значение приборов в военной сфере. Принцип успешной работы аппаратуры заключается в четком обнаружении теплового излучения. Для армии производятся специальные аппараты в виде биноклей, прицелов для оружия, ими оснащаются системы наведения. Они оснащены мощными оптическими механизмами, что увеличивает возможности военных тепловизоров многократно.

В морских приборах

Морской или речной порт является сложным транспортным узлом, и его безопасность может обеспечить только самая совершенная охранная аппаратура. Морские тепловизоры предназначены для обеспечения безопасности водных и прибрежных объектов: портов, причалов, складов, речных вокзалов.

Охота

Тепловизор для охоты – хорошее подспорье для тех, кто увлечен выслеживанием добычи

Использование прибора позволяет отслеживать самого осторожного зверя в любое время суток независимо от погоды и видимости

Обследование зданий

С помощью тепловизорных датчиков есть возможность обследовать любое сооружение, чтобы определить место утечки тепла. Результаты исследования станут весомым аргументом для того чтобы доказать плохое качество теплоизоляции стен. Для коммунальщиков применение тепловизора для обследования зданий – хорошее средство правильно определить проблемные зоны и направить силы на утепление конкретных мест.

Применение тепловизора в медицине

Медицина

Использование тепловизора в медицине производилось еще во времена СССР. Приборы позволяют распознать характер заболевания, а также увидеть инфицированного человека среди здоровых по температуре тела, характерной для той или иной болезни.

Обследование с помощью специальной аппаратуры, реагирующей на электромагнитные волны, помогает обнаружить воспалительный процесс с точностью до микрона и найти область патологии. Использование аппарата позволит определить, болен пациент или здоров, увидеть источник заболевания, поставить диагноз.

Чрезвычайные ситуации и АСР

Пожарные, вооруженные прибором, могут увидеть наиболее безопасный путь выхода из огня, минуя самые горячие участки. Спасатели, вооруженные аппаратом, в самых трудных ситуациях имеют возможность найти человека в зоне плохой видимости.

На эту тему ▼

Тепловизор пожарный ISG К250

Технические характеристики и описание устройства

Помимо перечисленных сфер, где применение измерительной тепловой техники – необходимое условие успешной деятельности, данные приборы используются и в других областях промышленности и в повседневной жизни людей. Поэтому сегодня производится много их разновидностей, и выбор тепловизора зависит только от цели его использования.

Технические характеристики устройства свидетельствуют о том, можно ли использовать его как универсальный или его специализация более узкая. Границы температур, на которые ориентирован прибор – главный критерий при выборе. Чтобы не допустить ошибку при покупке, необходимо учитывать, что температурный диапазон устройства должен быть больше температуры исследуемого объекта как минимум на 25%.

Тепловизор для охоты: советы перед покупкой

Категории тепловизоров

Пожарные тепловизоры: особенности и применение на практике

Виды тепловизионных приборов