Тепловизор – это оптико-электронный прибор, который дает возможность определения излучения, невидимого взгляду человека. Тепловизоры хорошо работают независимо от погодных условий и степени освещенности территории, позволяя обнаружить любые объекты – людей, зверей, оборудование, огонь или транспортные средства.
Обнаружение производится по принципу излучения тепла объектом. Тепловизор также станет помощником для идентификации тепла и, к примеру, следов на заснеженном покрытии. В условиях высокой степени запыленности или большого количества дыма именно тепловизор становится необходимым для изучения помещений внутри и снаружи.
Тепловизор может представлять собой переносной прибор или стационарное устройство.
Принцип работы тепловизора
Как правило, приборы для видения ночью дают возможность усиливать свет, который отражается от объектов. Тепловизор же действует иначе – он видит отличия между температурой самого объекта и температурой его фона. Часто он может использоваться даже в дневное время или же при ярком свете. За счет принципа работы «ослепить» такое устройство практически невозможно.
Конструкция состоит из объектива, приемника инфракрасного света, качественного дисплея, устройств для настройки управления и тепловизором, на котором и будет храниться информация. Объектив необходим для фокусирования излучения на матрице, электроника же качественно обрабатывает данные. Пользователь видит картинку, которая позволяет идентифицировать объекты.
Тепловизор и его основные элементы
Матрица – это устройство, которое является основной деталью тепловизора. Это своего рода приемник теплового излучения, который трансформирует это излучение в электрический сигнал. Производится, как правило, на основе оксида ванадия или уже аморфного кремния. Такие матрицы могут иметь отличия в зависимости от собственного размера, чувствительности к температуре или же разрешения. Чаще всего в тепловизорах, которые доступны в Европе и России используется ванадий.
Матрица может быть охлаждаемой и неохлаждаемой
Неохлаждаемая матрица – это деталь переносных тепловизоров. Она имеет небольшие размеры и легко поддается ремонту. Такая матрица запускается почти мгновенно и легко обнаруживает цель даже в условиях задымленности или осадков. Эффективность гарантируется большой длиной волны. Устройство работает со светосильной оптикой и имеет большую дальность действия.
Охлаждаемая матрица для тепловизора работает в основном на устройствах стационарного типа. Как правило, она работает в диапазоне короткой волны и имеет высокую термочувствительность при большой дальности наблюдения (показатель составляет 8-10 километров). Недостатком таких тепловизоров является его массивность, большое потребление энергии и небыстрый запуск.
Объектив
Тепловизор имеет объектив, который выполняется из германиевой линзы, имеющей высокую степень проницаемости для инфракрасного излучения. От того, какой диаметр имеет такая деталь относительно отверстия и светопропуская в инфракрасном диапазоне и зависит то, насколько качественной будет термочувствительность оборудования. Также это будет важным показателем для четкости изображения. Чем больше диаметр и меньше значение F, тем более информативным будет изображение.
Дисплей – это небольшой экран, на который и переводится картинка. Чем выше показатель разрешения такого оборудования – тем лучше будет картинка. Как правило, изображение может быть цветным или же иметь градации серого. Также есть и другие популярные решения – это горячий и черный, горячий и белы, горячий и красный. Дисплей также может иметь несколько режимов. Это полноэкранный, экран в кадре, увеличение.
Разновидности тепловизоров в зависимости от размера
Миниатюрные – это самые маленькие тепловизоры, которые могут весить до 10 граммов. Такие устройства отлично показывают себя при установке на автомобили и летающие механизмы, многие из них имеют многоядерные процессоры.
Карманные тепловизоры – это устройства, которые имеют большое количество модификаций. Это могут быть чехлы, насадки или другие аксессуары, которые дают возможность превратить классический гаджет в тепловизионное устройство. Сегодня существует большое количество моделей, которые являются мини-приставками. Они демонстрируют отличное качество работы.
Компактные тепловизоры – это широкий класс оборудования для переносного использования. К ним, к примеру, относятся тепловизоры-монокуляры. Обратите внимание на широкие линейки таких приборов. Как правило, такие насадки демонстрируют отличные показатели качества в условиях работы на небольшом и среднем расстоянии. Также вместе с прицелом насадка подходит для монтажа на оружие нарезного типа или же гладкоствольное оружие.
Стандартные тепловизоры – это устройства, которые имеют значительно улучшенную дальность действия и несколько усовершенствованную начинку. Их корпус может иметь длину до 30 сантиметров. Приборы имеют возможность подключаться к лазерному дальномеру и находить цели на большом расстоянии – до 2100 метров.
Стационарные/перевозимые тепловизоры – это целая категория устройств, которые закрепляются на технику военного предназначения и комплексы оружия. Для применения в нестабильных и сложных условиях создаются модели, которые имеют самую высокую дальность работы – до 6 километров. Оборудование может выдержать не только работу в сложных условиях, но и выстрелы, которые попадут в них.
Классы тепловизионных устройств
Наблюдательное тепловизоры – это очень большой класс устройств, к которым принадлежит любительская, охранная техника, которая применяется для охраны и военных задач. Она имеет высокую чувствительность в диапазоне с большой длиной волны. Устройство автоматически определяет температуру обнаруженного предмета и фиксирует его излучение. После этого излучение преобразовывается в картинку, которая формируется с применением градиентов цветов. Устройство также оснащается объективом с выбранным диаметром и углами обзора. Также оборудование может дополнительно иметь дальномер для вычисления дальности местонахождения объекта. Цель может быть обнаружена на расстоянии до трех километров.
Измерительные тепловизоры – это приборы для специального использования. Они дают возможность визуализировать инфракрасное излучение и полностью бесконтактно измерить температуру помещения, предмета или поверхности, исследование которых проводится. Такие устройства дополняются матрицей с возможностью калибровки и специальными программами. Они имеют возможности для регулирования параметров, которые могут отдельно устанавливаться пользователями.
Тепловизоры дают возможность создавать поправки в зависимости от условий работы, и изменять их, ориентируясь на местонахождение предмета исследования, температуру воздуха, его влажность. Оборудование может быть применено для проведения диагностических действий, качественного анализа процессов на производстве. Одно из дополнительных назначений – нахождение утечки тепла в комнате.
Наблюдательные тепловизоры: виды, применение, параметры
Тепловизионные монокуляры
Относятся к переносным компактным. Их особенностью является наличие одного объектива и окуляра. Применяются любителями и профессионалами. Часто используются военными. Они есть в арсенале у охранников и силовиков. Матрицы с разрешением 160х120, равно как и 384х288 пикселей используются наиболее часто. Самые продвинутые устройства имеют позволяют наблюдать с дистанции 1500 метров и обладают матрицей с разрешением 640 х480.
Тепловизионные очки
Удобны более чем монокуляры или бинокли, поскольку крепятся на изголовье, а руки при этом остаются полностью свободными. Их применяют в своей работе спасатели. Заслуженной популярностью они пользуются у охотников и в армии. Большинство очков увеличивает в один-шесть раз. Их оснащают матрицами, обладающими высоким разрешением. а объективы могут иметь диаметры начиная от 13 миллиметров до 10 сантиметров используется для создания таких приспособлений. Есть приборы, с помощью которых можно видеть с расстояния 2400 метров.
Тепловизионные бинокли
За счет их универсальности, применение биноклей позволяет решать самые разнообразные задачи. Охотничьи тепловизионные бинокли работают на дистанции 1800-2000 метров, есть приборы с увеличенной до 3000 метров дальностью. На таких приспособлениях может присутствовать дальномер, чтобы можно было определить расстояние до наблюдаемого объекта. Чтобы отследить цель, которая перемещается, нужно использовать бинокли с частотой не менее 50 Гц.
Тепловизионные прицелы
Эти тепловизионные монокуляры при помощи кронштейнов крепятся на оружие. Их используют как на стрелковом так и на пневматике. Могут иметь различные прицельные сетки. Также они характеризуются наличием профилей пристрелки в нескольких вариантах. В отличие от простых монокуляров они выносят существенные ударные нагрузки. Это позволяет работать им в условиях с большой отдачей от оружия. Их могут оснащать лазерным дальномером. Приборы оснащаются матрицами с Разрешением 384х288, а также 640х480 пикселей характерно для этих приспособлений, так как позволяет прицельно стрелять с расстояния от тысячи метров до одного километра трехсот метров.
Тепловизионные насадки
Данные приборы применяют вместе с оптическими прицелами для дневного применения. Их используют для ведения стрельбы в экстремальных погодных условиях и темноте. Установить насадку можно в любой момент, в том числе в поле.. Этот процесс происходит быстро и беззвучно. У прицела при этом средняя точка попадания не изменяется. Устанавливать насадку можно двумя способами:• с использованием адаптеров на объектив оптического прицела; • перед ним на планку оружия.Набор с насадкой обладает большей кратностью, если сравнивать его с обычным ночным прицелом. Также применение такого прибора дает большее удаление выходного зрачка, что обеспечивает более безопасную стрельбу. Как правило, тепловизионные насадки не обладают собственным увеличением.
Интегрированные тепловизоры
Для охраны определенного периметра и обеспечения его безопасности часто используются специальные приборы с интегрированными в них тепловизорами. Также такие приборы применяются во время проведения разведки и поисковых операций. Они называются комплексными системами наблюдения. Использование возможностей тепловизора позволяет увеличивать потенциал оптических приборов. Более функциональными с ними становятся и камеры наблюдения.
Для чего применяются наблюдательные тепловизоры
Охота
При пасмурной погоде и в темное время суток использование тепловизоров позволяет обнаруживать добычу с вышки или из засады. Они применяются при охоте на большого зверя: медведя и лося, кабана и волка. С данными приборами легче найти раненую добычу в чащах и густых травах, тем более, если для охоты не используются собаки. В том случае, если собаки участвуют в охоте и увлекаются погоней, то их также проще найти с помощью тепловизора, точно также как и людей, охотников и нет. Это позволяет избегать лишних и опасных выстрелов. Для варминтинга применяются тепловизионные приборы, у которых разрешение матрицы высоко. Также для этой цели важна частота обновления кадров. Ведь именно тепловизоры с высокими показателями в таких параметрах позволяют роще обнаружить и поразить небольшую цель.
Охрана
Применение тепловизионных приборов для охраны периметра и важных объектов является общепринятой практикой. Их использование позволяет предотвращать несанкционированное проникновение на территорию, поэтому их часто интегрируют в комплексные охраны. Они позволяют различать людей и животных, замечают людей в камуфляже, с их помощью можно обнаружить людей, которые передвигаются в траве ползком. Во всем вышеперечисленном они выигрывают у приборов ночного видения.
Силовые структуры
Во всем мире военные и полицейские используют тепловизоры. Они приняты на вооружение в разных видах: как монокуляры, как бинокли и как прицелы. С их помощью можно обнаружить технику на расстоянии до 2-3 км, а людей на дистанции 1,5-2 км. Также есть стационарные военные тепловизоры, при помощи которых можно наблюдать с расстояния 7-8 км. Подобными сильными приборами оснащают технику: морские суда, танки, самолёты, бронетехнику, а также беспилотные аппараты. Имеются боевые ракеты, применяемые для теплового захвата цели, их головки оснащены тепловизорами.
Поиск
Катаклизмы природного и техногенного характера часто сопровождаются сильным задымлением или высокой плотностью пыли в воздухе. В таких условиях вести эффективный поиск людей невозможно без тепловизора. Часто для проведения поисковых операций используют вертолеты с установленными на них тепловизорами. С такой же целью применяют квадрокоптеры. Также с его помощью можно обнаружить людей потерявшихся в походах в любых природных зонах.
Охрана природы
Применение тепловизоров позволяет отслеживать места возгорания и непотушенные костры и предупредить их дальнейшее распространение. Дикие звери в большинстве своем являются представителями ночного образа жизни. Тепловизор просто необходим для их обнаружения. То есть эти приборы позволяют следить за популяцией зверей. Их применяю для нахождения: раненых животных, браконьеров, людей, пробравшихся на запрещенную территорию
Туризм, быт, досуг
Использование тепловизоров помогает заядлым пенйтболистам и страйболистам обнаруживать соперников в сумерках и темноте и адекватно реагировать на них. Туристам и рыбакам от также пригождается. В частности для более эффективного поиска кемпинга, дороги к трассе или жилью. Дома тепловизором проверяется насколько велика теплоотдача стен и какова герметичность стеклопакетов, выполняет ли свою функцию утеплитель. Он позволит своевременно реагировать на изменение данных характеристик.
Важные технические характеристики тепловизоров:
Разрешение матрицы
То насколько качественным будет изображение, в первую очередь зависит от этой характеристики. Большее количество температурных точек показывается на экране у тепловизоров с существенным размером и большим разрешением матрицы. Так разрешение в 160х120 пикселей позволяет сформировать термическую картинку, включающую 19 200 точек. Приспособления, обладающие разрешением 320x240, выдают картинку, состоящую из 76800 точек. Тепловизоры максимальным показателем 640х480 пикселей, которые могут выдавать изображение из 307 200 точек, могут приобретать обычные гражданские лица.
Термочувствительность
Этот термин обозначает показатель разницы температур, которые распознаются между соседними точками. Чем выше класс прибора, там меньше улавливаемая разница. Профессиональные тепловизоры способны фиксировать разницу 0,02-0,05C, а любительские 1-1.2C. Средняя чувствительность обозначается как<80 мК, высокая <60 мК, а максимальная <30 мК.
Частота обновления картинки
Параметр показывает, как часто сменяется изображение на экране. Переносные тепловизоры , а вместе с ними и прицелы чаще всего обладают частотой 7.5, 9, 25, 30, 50, 60 Гц. Динамичная охота требует приборов от 30-50 Гц. Даже минимальная частота подойдет, если нужно наблюдать за неподвижными объектами.
Угол обзора
Обозначает ту часть пространства, которая доступна для наблюдения с помощью прибора. Меньший угол зрения позволяет следить за более удаленными объектами. Широкий угол обзора - 45. Он подходит для наблюдения за территорией. Привычные 24 больше подойдут для стрельбы.
Кратность и зум
Чтобы получить четкое и детальное изображение объекта, который располагается на значительном удалении, используют цифровой зум и оптическую кратность. Минимальная кратность гарантирует широкое поле зрения, цель при этом отображается в реальных размерах. Переносные тепловизоры, как правило, имеют кратность не выше 4-5х, а их цифровое увеличение равняется 2х/4х/8х. Максимальный показатель кратности может равняться 20х.
Дальность обнаружения
То на каком расстоянии тепловизор сможет обнаружить цель зависит того насколько велик диаметр его объектива и угол поля зрения. Наибольшую дальность обеспечивает сочетание наименьшего угла и наибольшего диаметра. Так приборы, у которых объектив 100 мм позволяют видеть объекты на расстоянии 3000м, а диаметр объектива 35 мм позволит обнаружить объект на расстоянии 900-1100 метров. Чем больше и контрастнее цель, там проще её обнаружить на дальнем расстоянии.
Защищенность
Переносные приборы защищены от несущественных повреждений, а также влаги и пыли. Их от этого воздействия прикрывают пластиковые корпуса. Есть приспособления изготовленные из ударопрочного пластика. Им под силу выдержать вибрационные нагрузки. Для круглогодичного использования тепловизоров при температурах от -30 до +50C создают металлические корпуса. Чаще всего из алюминия, а также магния.
Работа без подзарядки
То сколько прибор потребляет энергии и батареей какой емкости обладает, влияет на продолжительность самостоятельной работы. Компактные мобильные приборы в основном могут работать от 4 до 6 часов. Когда температура ниже нуля, то срок автономной работы сокращается. В тепловизорах используют как сменные батареи, так и аккумуляторные. Многие из моделей имеют возможность подключения к внешним источникам питания, что продолжает срок их работы.
Ответы на часто задаваемые вопросы о тепловизорах
Получаемое тепловизором изображение
Как далеко видит прибор?
Одним из основных критериев, на который ориентируются потребители при покупке тепловизора, является параметр, определяющий максимальную дистанцию наблюдений. Его показатель зависит от многих факторов, в число которых входит тип и размер матрицы, шаг расположения пикселей, фокусное расстояние объектива и кратности тепловизора, а также индивидуальные параметры рассматриваемого объекта. Дальность тепловизора должна соответствовать его сфере применения. Например, в приборах военного типа важна идентификация типа объекта, в то время как охотничий тепловизор может распознавать наличие цели на расстоянии 1,5-2 км. При такой дальности важно отличать животных от людей и других вероятных источников тепла.
От чего зависит качество изображения?
Информативность и качество получаемого изображения во многом зависит не только от факторов окружающей среды, но и от разрешения тепловизора, его термочувствительности и размера пикселей матрицы. Чем выше будут вышеперечисленные показатели, тем лучше будет итоговая картинка. К второстепенным факторам, влияющим на качество изображения, относятся параметры объектива и дисплея, тип цели и ее удаленность, контрастность температур. При этом тепловизоры с более чувствительной матрицей и большим объективом стоят намного дороже, а потому редко используются для бытовых целей.
Работа в разный сезон и время суток
Наилучшая видимость прибора возможна в ночное время суток после полного захода солнца и в зимнее время. В этом случае разница между окружающими предметами и излучающими тепло объектами становится ощутимой, а потому цель легко распознается с помощью тепловизора. В летнее время года контраст температуры тела живого объекта и окружающей природы меньше, а потому определение источников тепла затруднено. Однако, это не мешает использовать тепловизор днем, так как освещение не играет роли. Качество получаемой картинки напрямую зависит от контраста температуры и чувствительности матрицы прибора.
Что не видит тепловизор?
Прибором невозможно распознать тепло, которое излучается от находящихся за сплошными преградами или стенами объектов. Также тепловизор не может распознать живое существо, если оно будет стоять за непроницаемым инфракрасное излучение стеклом. Вопреки бытующему мнению о том, что от тепловизора легко спрятаться под брезентом или в палатке, это не так. Спустя некоторое время такие предметы постепенно копят тепло, выделяемое человеком, а потому на их поверхности начинают проступать контуры.
Маскировочные костюмы также не являются 100% защитой от обнаружения тепловизором, так как они также нагреваются от тела и становятся видимыми. Не поможет скрыться от тепловизора и фольга и другие преграды (сырая грязь и прочее), так как спустя некоторое время они также нагреются.
Особенности работы с тепловизором
Как вести фото- и видеосъемку?
Для записи получаемого с тепловизора изображения используется специальный видеорекордер. Одной из самых популярных моделей является Dedal Mini DVR - рекордер, применяемый для прицелов. Кроме этого многие модели уже оснащены устройствами, помогающими вести запись во время наблюдения за объектом. Некоторые из них дают возможность записывать текстовые или голосовые комментарии.
К дополнительному оснащению тепловизора относится камера видимого диапазона и особенная технология Thermal Fusion. Ее главная особенность в том, что она объединяет видимое человеческим глазом изображение с инфракрасным излучением на одном кадре. Все полученные фотографии и видеозаписи автоматически сохраняются на карте памяти или в системной памяти прибора.
Может ли тепловизор определять координаты?
Подобная функция встроена в профессиональные и военные модели тепловизоров. Они имеют GPS, которое отображает точные координаты наблюдаемого объекта. Особенно такие тепловизоры распространены на военных вертолетах, так как их используют во время поисковых операций или массовой охоты на приносящих вред животных. Подобные тепловизоры помогают осматривать большие территории.
Встроенные в дроны тепловизоры оснащены инфракрасной камерой с встроенным модулем FLIR Vue Pro с GPS. В мощном видеопотоке она может транслировать координаты объекта и передавать их другим участникам. Упрощенные модели имеют встроенный компас, помогающий определять координаты вручную.
Для чего необходим лазерный дальномер?
Дальномер лазерного типа - это дополнительное оснащение тепловизора, которое помогает определять расстояние до выбранной цели. Таким образом можно легко оценить реальную удаленность объекта. Это особенно важно при охоте или в военных операциях, так как информация помогает сделать нужные поправки при стрельбе.
Одной из популярных моделей лазерных дальномеров является Fortuna General LRF, имеющий собственный автономный источник питания.
В продаже имеются и другие модели с интегрированным дальномером. Тепловизионные прицелы помогают определять расстояние до 1 километра в режиме одиночных измерений или непрерывного сканирования.
Как крепить тепловизор на оружие?
Для тепловизионных прицелов имеется специальное крепление, которое позволяет их надежно закреплять как на гладкоствольном, так и на нарезном оружии независимости от страны его производства. Тепловизоры легко закрепляются на оружие, имеющее планку Вивер, Пикатинни, “ласточкин хвост” или Европризма.
У некоторых производителей имеется целая линейка кронштейнов для прицелов. Крепление осуществляется с помощью винтов и шестигранника.
