Опубликовано : admin в (Медицинская термография.)

Тепловизор.

Теги: , ,

Для регистрации инфракрасного излучения используются специальные приборы – инфракрасные тепловизоры (термографы).

В мире существует несколько десятков производителей тепловизоров и более ста моделей. Изготовление тепловизора представляет собой сложную задачу и относится к категории Hi-Tech, поэтому производством такого рода техники занимаются только высокоразвитые в технологическом отношении страны, такие как США, Великобритания, Германия, Япония, Китай и Россия.

Несмотря на огромное разнообразие моделей тепловизоров, все они построены по общему принципу (рис.1-8).

Принцип устройства тепловизора

«Глазом» тепловизора является специальный сенсор (2), физический свойства которого изменяются при попадании на него инфракрасного излучения. Сенсор представляет собой очень сложный композитный полупроводниковый элемент (рис.1-9), имеющий слой, избирательно чувствительный к определенному диапазону инфракрасного излучения (обычно 3-5 или 8-12 мкм). Сенсор может быть один (точечный сенсор), но сегодня наибольшее распространение получили матричные сенсоры, представляющие собой двухмерную матрицу фоточувствительных элементов (например, 320 х 240 элементов). Диапазон чувствительности сенсора зависит от технологии его изготовления. Например, сенсоры на основе композита CdHgTe чувствительны в области 8,5-12 мкм, сенсоры на основе сверхрешеток GaAs – 7,5-8 мкм, сенсоры на InSb – 3,5-5 мкм, на InAs – 2,85-3,05 мкм. Диапазон чувствительности сенсора является ключевым параметром и определяет возможную сферу применения тепловизора.

 Поскольку инфракрасное излучение является тепловым, то для нормальной работы сенсор должен иметь постоянную температуру, что достигается его термостатированием. В качестве термостата (3) может использоваться сосуд с жидким азотом (температура кипения жидкого азота около –90 °С), газовый компрессор (до –70 °С), термоэлектрический модуль на основе ячеек Пельтье (до –60 °С) и другие устройства.

Схема строения матричного фотоприемника

Термостат является самой громоздкой частью тепловизора, однако в последние годы появился новый тип сенсора, не требующий охлаждения, что позволило создать миниатюрные тепловизоры размером с обычную видеокамеру и даже цифровой фотоаппарат (рис.1-10).

Тепловизоры

Инфракрасное излучение попадает на сенсор через оптическую систему линз и зеркал (1). Стекло практически непрозрачно для инфракрасного излучения, поэтому оптика изготовлена из кремниевых и германиевых компонентов.

Кванты инфракрасного излучения попадают на сенсоры и изменяют их электропроводимость. Изменение проходя-щего через сенсоры электрического тока регистрируется и измеряется аналого-цифровым преобразователем (3), после чего данные направляются в микропроцессор для после-дующей обработки и запоминания. После опроса всех элементов сенсорной матрицы (или сканирования всего поля зрения для точечных сенсоров) массив данных, предста-вляющий собой цифровые значения мощности инфра-красного излучения для всех точек в пределах поля зрения тепловизора, передается на блок отображения.

Блок отображения (4) хранит в своей памяти цветовую палитру (черно-белую или цветную), в которой каждой величине мощности инфракрасного излучения соответствует свой цвет, т.е. значение мощности – это номер цвета в палитре. На основании этой палитры на экране дисплея отображается картина распределения температур в пределах поля зрения тепловизора – термограмма.

Таким образом, цвета на термограмме – это не реальные цвета температуры, а так называемые псевдо-цвета, зависящие от текущей палитры (рис.1-11). Истинные значения температур при изменении палитры всегда остаются прежними.

Рис.1-11. Одна и та же термограмма в 4 различных палитрах: 1) 256-цветная палитра «Радуга»; 2) - 16-цветная палитра «Радуга »; 3) – черно-белая палитра; 4) – контрастная цветная палитра.

Многие модели тепловизоров не имеют собственного блока отображения и дисплея и эту функцию берет на себя специальная компьютерная программа, написанная для конкретной модели тепловизора.

Все современные тепловизоры имеют модуль сопряжения с компьютером (5) для передачи в него термограмм для хранения и последующей обработки. Некоторые модели тепловизоров имеют и собственные встроенные накопители различного типа и емкости. Это очень удобная опция, поскольку позволяет работать «в отрыве» от компьютера, что очень важно в полевых условиях.

Надеемся, что эта статья была познавательной для вас.

 

рассказать друзьям и получить подарок

Комментарии:

Оставить комментарий