793963

ترموویژن چیست و عملکرد آن چگونه است “

 

یک دوربین ترموگرافی (یا دوربین مادون قرمز) نور مادون قرمز (حرارت) را که برای چشم انسان غیرقابل دیدن نیست ، تشخیص می دهد. این ویژگی باعث می شود این دوربین ها برای انواع کاربردها از جمله امنیت ، نظارت و کاربردهای نظامی و صنعتی فوق العاده مفید باشند ، که در آن افراد در مناطق تاریک ، دودی ، مه آلود یا گرد و غبار ردیابی می شوند …

تاثیر استفاده از ترموویژن ها و کاربرد های متفاوت آنها:

باستان شناسان دوربین های مادون قرمز (ترموویژن) را در مکان های حفاری مستقر می کنند. مهندسان از آنها برای پیدا کردن نواقص ساختاری استفاده می کنند. پزشکان و تکنسینهای پزشکی می توانند مشکلات بدن را  تشخیص دهند. آتش نشانان به قلب آتش سوزی نگاه می کنند. کارگران شرکت های برق مشکلات که با چشم غیر مسلح قابل تشخیص نیست را در شبکه برق تشخیص می دهند یا در خطوط آب یا گاز نشتی پیدا می کنند. ستاره شناسان برای کشف اعماق فضا از فناوری مادون قرمز استفاده می کنند. دانشمندان از آنها برای طیف گسترده ای از اهداف آزمایشی استفاده می کنند.

انواع مختلفی از دستگاه های تصویربرداری حرارتی برای همه این کارها وجود دارد ، اما هر دوربین برای عملکرد ، به همان مجموعه اصول متکی است. در ادامه بیشتر با نحوه عملکرد آن اشنا خواهیم شد.

چشمان انسان از اعضای به  شگفت انگیز و پیچیده ای است. آنها برای دیدن نور مرئی ساخته شده اند. این نور منعکس کننده اشیاء است و آنها را برای ما قابل مشاهده می کند. نور ، که نوعی تشعشع است ، بیشتر از نوع قابل مشاهده ، تحقق بیشتری می یابد. طیف وسیعی از طیف نور، طیف وسیعی از طیف الکترومغناطیسی را شامل می شود که شامل نور مرئی و نامرئی است ، همچنین اشعه ایکس ، اشعه گاما ، امواج رادیویی ، مایکروویو و نور ماوراء بنفش.

طول موج (همچنین به آن فرکانس گفته می شود) چیزی است که باعث می شود هر یک از این انواع نور از یکدیگر متمایز شوند. به عنوان مثال در یک انتهای طیف ، ما پرتوهای گاما داریم که طول موج بسیار کمی دارند. در قسمت تلگرام ، ما امواج رادیویی داریم که طول موجهای بسیار طولانی تری دارند. در بین آن دو حالت افقی ، یک باند باریک از نور مرئی وجود دارد ، و در نزدیکی آن باند جایی است که طول موج مادون قرمز وجود دارد ، در فرکانس ها از 430 THz (tetrahertz) تا 300 گیگاهرتز

با درک مادون قرمز ، می توانیم از دستگاه های تصویربرداری حرارتی برای تشخیص نشانه گرما تقریباً در مورد هر جسمی استفاده کنیم. تقریباً تمام مواد حداقل کمی گرما ساطع می کنند ، حتی اجسام بسیار سرد مانند یخ. دلیل این امر آن است که اگر این شیء در حد مطلق صفر نباشد (منهای 459.67 درجه فارنهایت یا منهای 273.15 درجه سانتیگراد) ، اتمهای آن هنوز هم در حال جنب و جوش هستند ، به هم برخورد میکنند و گرما تولید می کنند.

بعضی اوقات ، اشیاء آنقدر گرم هستند که نور مرئی را خاموش می کنند – در مورد کویل های قرمز و مشعل گرم روی اجاق گاز برقی یا ذغال سنگ در آتش کمی فکر کنید. در دمای پایین آن اجسام قرمز نمی شوند ، اما اگر قطعاً بتوانید دست خود را در نزدیکی آنها قرار دهید می توانید گرما یا اشعه مادون قرمز را حس کنید ، زیرا به سمت بیرون به سمت پوست شما جریان می یابند.

با این حال ، اغلب پوست ما برای تشخیص مادون قرمز مناسب نیست. اگر یک فنجان را با آب گرم و دیگری با آب خنک پر کردید و آنها را روی یک میز در یک اتاق قرار دادید ، نمی دانید که کدام یک بود. با این وجود یک دوربین تصویربرداری حرارتی دقیقا مشخص میکند.در شرایطی مانند این ، انسانها برای کمک به ابزارهای الکترونیکی تکیه می کنند. در حقیقت ، دستگاه های تصویربرداری حرارتی مانند ضعف بینایی هستند و دامنه دید ما را گسترش می دهند تا علاوه بر نور مرئی ، مادون قرمز نیز ببینیم. با داشتن این اطلاعات بصری گسترده ، ما تبدیل به ابرقهرمانان طیف الکترومغناطیسی می شویم.

اما چگونه یک دستگاه دیجیتالی ممکن است سیگنال های حرارتی نامرئی را انتخاب کند و تصویری را ایجاد کند که به چشم ما معنا پیدا کند؟ در ادامه خواهید دید که چگونه پیشرفت ها در پردازش دیجیتال امکان پذیر است.

دوربین های ترموگرافی دستگاه های پیشرفته و مدرن هستند. اما کشف نور مادون قرمز مدتها و چندی پیش اتفاق افتاد.در سال 1800 ، یک ستاره شناس انگلیسی به نام سر ویلیام هرشل مادون قرمز را کشف کرد. او این کار را با استفاده از یک منشور برای تقسیم یک پرتوی از نور خورشید به طول موجهای مختلف آن انجام داد و سپس دماسنجی را در نزدیکی هر رنگ از نور نگه داشت. او فهمید که دماسنج گرما را حتی در جایی که هیچ نور مرئی وجود ندارد ، تشخیص می دهد – به عبارت دیگر ، در طول موج هایی که مادون قرمز وجود دارد.

در طول سالهای  1800 ، یک سری از متفکران بی پروا با استفاده از موادی که در هنگام قرار گرفتن در معرض گرما تغییر در هدایت می کنند ، آزمایش کردند. این منجر به ایجاد دماسنجهای بسیار حساس به نام بولومتر شد که می توانند اختلاف دقایقی در گرما را از فاصله تشخیص دهند.

با این حال ، پس از جنگ جهانی دوم نگذشت که تحقیقات مادون قرمز واقعاً شروع به گرم شدن کرد. پیشرفت های سریع اتفاق افتاد ، که بخش عمده ای از آن به لطف کشف ترانزیستورها است که باعث شده ساخت وسایل الکترونیکی از بسیاری جهات بهبود یابد.

این روزها ، تکامل دوربین های مادون قرمز به دو دسته با نام مستقیم تشخیص و تشخیص حرارتی تغییر یافته است.تصویربرداریهای تشخیص مستقیم یا فوتو کندانس یا فوتوولتائیک هستند. دوربین های فوتو کندانسار از مؤلفه هایی استفاده می کنند که در اثر برخورد با فوتونهای با طول موج خاص ، در مقاومت الکتریکی تغییر می کنند. از طرف دیگر مواد فتوولتائیک نیز به فوتون ها حساس هستند ، اما به جای تغییر مقاومت ، ولتاژ را تغییر می دهند. هر دو دوربین فوتو ولتاژ و فتوولتائیک هر دو به منظور خنک کردن فوتون به سیستم خنک کننده شدید نیاز دارند.

مهندسان با پلمپ کردن پرونده تصویربرداری و خنک کننده الکترونیکی آن ، احتمال مداخله را کاهش داده و حساسیت و دامنه کلی ردیاب را تا حد زیادی افزایش می دهند. این نوع دوربین ها گران قیمت هستند ، بیشتر در معرض خرابی و برای گران شدن هستند. بیشتر تصویربرداران سیستم خنک کننده یکپارچه ندارند. این امر باعث می شود تا آنها نسبت به همتایان سرد خود کمی دقیق تر باشند ، اما همچنین بسیار کم هزینه تر هستند. با این حال ، فناوری تشخیص حرارتی اغلب در ابزارهایی به نام میکروبولومترها ادغام می شود. آنها فوتون ها را تشخیص نمی دهند. در عوض ، آنها با ایجاد تشعشع حرارتی از یک شیء دور ، اختلافات دما را در نظر می گیرند.

از آنجا که میکروبولومترها انرژی حرارتی را جذب می کنند ، سنسورهای ردیاب آنها در دما افزایش می یابند ، که به نوبه خود مقاومت الکتریکی ماده سنسور را تغییر می دهد. یک پردازنده می تواند این تغییرات مقاومت را تفسیر کند و از نقاط داده برای تولید تصویری در صفحه استفاده کند. این آرایه ها به هیچ سیستم خنک کننده ای دیوانه احتیاج ندارند. این بدان معنی است که آنها می توانند در دستگاه های کوچکتر مانند عینک دید در شب ، دیدنی سلاح ها و دوربین های تصویربرداری حرارتی دستی ادغام شوند.

” تاریخچه جالب نیاز به ترموویژن ها “

در پی بمب گذاری های ماراتن بوستون ، مانیتورینگ برای پایان دادن به تمام مانه ها در جریان بود. فقط یک مشکل وجود داشت – به رغم مزیت گسترده آنها در نیروی انسانی و قدرت شلیک ، به نظر نمی رسید که مقامات عاملان را پیدا کنند.

سرانجام توسط یک صاحب خانه مشکوک ، آنها جست و جو را به یک قایق بزرگ پوشاننده که در یک راهرو نشسته بود محدود کرد. از آنجا که مظنون از دید پنهان شده بود ، آنها نتوانستند موقعیت دقیق او را در قایق تأیید کنند و همچنین نتوانستند ببینند که آیا وی مسلح است. مأموران در تاریکی کار می کردند و نابینای خطر بودند. این زمانی است که یک دوربین ترموگرافی به صرفه جویی در روز کمک می کند.

آن دوربین ، نصب شده بر روی هلیکوپتر که بالای سرش قرار داشت ، به وضوح مردی را نشان داد که در کف قایق دراز کشیده است. همچنین مشخص شد که این فرد زنده و در حال حرکت است. با کمک اطلاعات بصری هلیکوپتر ، یک تیم SWAT سرانجام توانست به قایق نزدیک شود و مظنون را دستگیر کند.

ترموویژن های CEM بر حسب دقت ، محدوده اندازه گیری ، فاصله، ابعاد و رزولوشن صفحه نمایش به چندین مدل تقسم میشوند که برای نیاز های متفاوت در اندازه گیری به کار میروند. شما میتوانید با کارشناسان ما جهت مشاوره و خرید متناسب با فعالیت خود تماس حاصل فرمایید. گروه CEM از همکاری با تمامی ارگان های دولتی و خصوصی استقبال مینماید.