Как выбрать тепловизор
Тепловизор - это специальный прибор, используемый для наблюдения за тепловым излучением подвижных и неподвижных объектов. Сфера применения тепловизоров сегодня необычайно широка
Строительство. Тепловизоры помогают выявить источники теплопотерь, дефекты, допущенные при строительстве зданий и сооружений. Также, с их помощью можно проверить надежность теплоизоляционных материалов, качество монтажа окон и других конструкций.
Медицина. С помощью тепловизоров можно выявлять заболевания, которые сложно диагностировать иными способами (к примеру, злокачественные опухоли). Также, широкое применение тепловизоры получили в местах массового скопления людей, таких как вокзалы и аэропорты, где сотрудники медицинских служб с их помощью находят в толпе людей, температура тела которых повышена. Они могут быть носителями опасных вирусов гриппа и других вирусных инфекций.
Охота. Найти в лесу дичь - непростая задача. Однако с помощью тепловизора даже в самой глухой чаще не составит труда найти источник живого тепла. Домой с пустыми руками Вы точно не вернетесь.
Вооруженные силы. Очевидно, что солдаты всех стран давно в совершенстве освоили мастерство маскировки. Однако современная техника позволяет обнаружить неприятеля в любое время суток и независимо от наличия или отсутствия камуфляжа.
Выбор тепловизора: на что обратить внимание?
Вопрос «Какой тепловизор купить?» беспокоит любого человека, который впервые сталкивается с этим устройством. По сути, тепловизор - это высокоточный прибор для бесконтактного измерения температуры объектов. Высокая стоимость тепловизоров обусловлена сложностью их производства и использованием дорогостоящих технологий и материалов. На что нужно обратить внимание в первую очередь?
1. Размер матрицы в пикселях (чем он больше, тем дороже прибор). Этот показатель влияет на четкость картинки и удобство работы с ней.
2. Диапазон измеряемых температур. Его выбор напрямую зависит от области применения тепловизора. Если Вы приобретаете прибор для охоты или энергоуадита, то вряд ли Вам понадобится аппарат с диапазоном от -40 до +500 градусов. А вот промышленные стационарные тепловизоры могут измерять температуры до +2000 градусов.
3. Точность измерения. Чем меньше погрешность, тем легче найти источник теплопотери или наоборот, область опасного повышения температуры.
4. Дальность.
Кроме того, обратите внимание на наличие дополнительных функций. Некоторые приборы позволяют записывать видео, масштабировать картинку и даже измерять уровень влажности. Какой тепловизор купить - зависит в первую очередь от стоящей перед Вами задачи. Контроль за электрическим оборудованием, двигателями, промышленным производством, а также проведение научно-исследовательских работ требует использования высокоточных приборов. Энергоаудит позволяет применять более простые, легкие и экономичные модели.
Рейтинг тепловизоров
К сожалению, провести корректное сравнение тепловизоров вряд ли возможно. Каждый прибор обладает множеством характеристик и технических показателей, и сопоставить их весьма сложно. Это связано с тем, что каждый тепловизор предназначен для решения определенных задач и использования в конкретных условиях. Согласитесь, не имеет смысла наделять тепловизор для охоты такой же чувствительностью, как и прибор для контроля над высоковольтным оборудованием. Равно как и стационарный тепловизор не должен быть столь же легким, компактным и эргономичным, как переносной.
Однако выбор тепловизора - это непростая задача. Мы советуем отдавать предпочтение продукции тех производителей, которые хорошо зарекомендовали себя.
Это американская компания, более 50 лет занимающаяся производством и разработкой тепловизионной техники. Огромный опыт и узкая специализация позволили фирме стать одним из мировых лидеров в своем сегменте рынка.
Компания с 1948 года производит тепловизоры для профессионалов. Ее штаб-квартира находится в г. Эверетт в США. Продукция пользуется популярностью в более чем 100 странах по всему миру.
Эта японская компания является лидером рынка промышленных и медицинских тепловизоров.
Тепловизор — компактный и универсальный прибор для наблюдения за распределением температуры на обследуемой поверхности. С помощью тепловизора можно «заглянуть внутрь» ограждающих строительных конструкций, выявить в них мостики холода и дефекты, обнаружить наличие и источник аномального нагрева или охлаждения, проверить герметичность новых зданий и сооружений, а также оценить работу электросетей, систем отопления и вентиляции. Все это выполняется методом дистанционного неразрушающего контроля. Результаты отображаются на экране прибора или сохраняются во встроенной памяти для дальнейшего использования. Например, для анализа конструкций или предъявления обоснованных претензий к строителям.
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
Прежде чем начать рассказ о возможностях тепловизора, а также разобраться в вопросе выбора необходимого прибора, сделаем небольшой экскурс в теорию и историю. Как известно, все тела излучают электромагнитные волны с разной длиной. За тепловое излучение «отвечает» инфракрасная часть спектра, которую обнаружил в 1800 году английский астроном Уильям Гершель. Открытие он совершил, «расщепив» солнечный свет призмой и поместив термометр в область, расположенную за красной полосой видимого спектра. Поэтому излучение получило название инфракрасного, от латинской приставки infra-, означающей «ниже чего-то», «расположенной под чем-то». В данном случае ниже полосы красного спектра. Открытие английского астронома стало фундаментом термографии — получения тепловых изображений. Однако от открытия инфракрасного излучения до практического применения термографии и появления тепловизоров прошло немало времени.
Первые тепловизоры появились, разумеется, у военных. Например, в СССР одним из первых относительно массовых тепловизионных приборов стал разработанный в 30-е годы XX века теплопеленгатор «Солнце-1», предназначенный для обнаружения и сопровождения надводных целей (кораблей) в темное время суток. К сожалению, прибор не получил распространения как из-за сложности изготовления, так и из-за недостатков, к числу которых специалисты отнесли ограниченные поисковые возможности (прибор обнаруживал суда на очень малой дистанции) и отсутствие индикации. Источник теплового излучения выявлялся оператором по повышению шума в наушниках при последовательном осмотре горизонта.
НАШИ ДНИ
Устройство современных тепловизоров отличается от их военных прародителей и больше напоминает цифровые фото- и видеокамеры: в едином корпусе установлены все основные части прибора — объектив, матрица (сенсор), аккумуляторные батареи, цветной экран (дисплей) и разъемы для подключения к компьютеру и зарядному устройству. Объектив «собирает» тепловое излучение и фокусирует его на матрице. Полученные данные о распределении температуры на исследуемой прибором поверхности обрабатываются электроникой и отображаются на экране тепловизора в виде цветной картинки (называемой термограммой), где определенный цвет соответствует определенной температуре. Нагретые объекты отображаются теплыми цветами (красный, желтый), холодные — холодными цветами (синий и фиолетовый).
Обычное стекло плохо пропускает инфракрасное излучение, поэтому для изготовления элементов объективов тепловизоров используют специальные материалы, в частности германий. Оптические детали, изготовленные из данного материала, достаточно дорогие, поэтому объектив вносит значительный вклад в общую стоимость тепловизора. Основными характеристиками объектива являются возможность фокусировки (ручной фокус, автофокус и свободный/фиксированный фокус) и угол зрения. Объектив с ручной фокусировкой и автофокусом можно настроить на любой выбранный объект и гарантированно получить его четкое и контрастное изображение. Работая с тепловизорами без автофокуса, получить четкое изображение можно, лишь устанавливая прибор на определенном расстоянии от обследуемой поверхности. Для тепловизионной съемки больших по размеру конструкций с близкого расстояния (например, в цеху) используют широкоугольные объективы с полем зрения более 40°. Для работы с удаленными объектами используются, наоборот, длиннофокусные объективы (телеобъективы), которые позволяют с больших расстояний «рассмотреть» детали обследуемой поверхности. Однако у таких объективов небольшой угол зрения — как правило, около 10-12°. Объектив тепловизора бывает сменным или несменным. В первом случае имеется возможность устанавливать объективы с разными углами зрения, выбирая необходимый под текущие условия работы. Однако это достаточно дорогостоящее решение, и потому на многих приборах, особенно начального ценового уровня, объективы несменные.
Наиболее технологически сложным (и, как следствие, самым дорогим) элементом тепловизора является матрица. Ее стоимость может составлять 40-60% от общей стоимости прибора. Назначение матрицы — преобразовывать полученное через объектив тепловое излучение в электрический сигнал. В современных тепловизорах используются твердотельные матрицы разных технологических поколений. Самые «продвинутые» невосприимчивы к «засвечиванию» солнечными лучами.
Одной из важнейших характеристик матрицы является разрешение. Чем оно больше, тем крупнее получается термограмма, и на ней лучше различимы небольшие детали, например мостики холода. Однако разрешение матрицы напрямую влияет на цену прибора: чем оно больше, тем выше стоимость. Размер матриц приборов начального уровня — 80×60 точек, наиболее совершенных — 1024×768 точек. Приборы среднего уровня имеют матрицы от 120×160 до 240×180 точек.
Еще одной принципиальной характеристикой прибора является допустимый температурный диапазон применения. У бюджетных приборов он составляет от -20 до +250…300 °С. Профессиональные тепловизоры имеют более широкий температурный диапазон: от -40 до +1200 °С и более. Это позволяет использовать тепловизоры не только для работы на стройках, но и в промышленности.
Ключевым элементом любого тепловизора является аккумуляторная батарея (АКБ). Часть производителей устанавливает в приборы аккумуляторы формата АА, а часть — собственного, оригинального форм-фактоpa. К числу последних относится, например, компания Fluke. Достоинством АКБ формата АА является доступность и распространенность. Но аккумуляторы оригинального форм-фактора удобнее вписываются в конструкцию тепловизора, их емкость, как правило, рассчитана на более продолжительную работу прибора — в течение рабочей смены. Некоторые производители снабжают свои тепловизоры зарядным устройством, действующим от автомобильной сети 12 В. Полученное тепловизором изображение выводится на встроенный жидкокристаллический экран, который может быть жестко зафиксирован в корпусе или вращаться на шарнире, подобно встроенному экрану видеокамеры. Размер экрана (как правило, его диагональ составляет от 3 до 6 дюймов) никак не связан с размером матрицы, и судить по нему о размере и качестве матрицы не стоит.
Хранение термограмм осуществляется либо во встроенной памяти прибора, либо на карте памяти. Объем встроенной памяти большинства приборов ограничен и рассчитан на хранение небольшого количества термограмм, как правило, это несколько десятков снимков, а основная запись ведется на стандартную SD-карту. Разные производители комплектуют свои приборы картами памяти разного объема: от 10 до 128 Гб. SD-карта — решение не самое новое, ведь сегодня на рынке представлены карты памяти с меньшими размерами, но для использования на стройке подобная миниатюрность скорее вред, чем польза, так как потерять, к примеру, карту формата микро-SDHC очень просто. Некоторые модели тепловизоров имеют дополнительные USB-разъемы, посредством которых можно подсоединить к прибору стандартные флеш-накопители. Многие тепловизоры оснащены дополнительной встроенной фотокамерой со своим объективом и матрицей. Такое конструктивное решение позволяет с одной точки выполнить съемку двух типов — в видимом и инфракрасном спектре. Дальнейшее наложение этих снимков друг на друга облегчает расшифровку и интерпретацию термограммы.
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ЧЕРТЫ
Наибольшее распространение тепловизоры получили в энергетике и при строительстве в районах со сложными климатическими условиями, например в Сибири и зонах вечной мерзлоты. В таких районах самые жесткие требования к качеству построек, и прежде всего к их теплозащитным свойствам, что обусловливает применение тепловизионного контроля на разных этапах возведения здания. Это позволяет определить возможные проблемные места и ликвидировать их с наименьшими потерями.
Однако сегодня и в средней полосе России тепловизионное обследование здания стало распространенной практикой как для крупных строительных организаций, так и для небольших фирм, дорожащих своей репутацией. В частности, оно широко практикуется в малоэтажном строительстве — при сооружении стен и перекрытий каркасных домов или утепленных скатных (мансардных) крыш. В этом случае теплоизоляцию, обычно в виде волокнистых плит или матов, укладывают в пространство между деревянными балками, и зачастую по небрежности строителей или в силу сложной геометрии утепляемой конструкции, требующей кропотливой подрезки плит или матов, могут оставаться промерзающие участки конструкции. Промерзание чревато снижением комфорта для обитателей дома и увеличением затрат на обогрев здания в холодное время года. Своевременное тепловизионное обследование таких конструкций на этапе строительства позволит предотвратить появление мостиков холода, а если речь идет об уже построенном доме, то оно поможет их устранить.
Сложность устройства современных строительных конструкций, большой объем выполняемых строителями работ, а также высокая цена их ошибки объясняют тот факт, что даже в условиях кризиса на рынке существует спрос на достаточно сложные и дорогие тепловизоры. Например, Fluke и FUR. Приборы этих компаний имеют матрицы (сенсоры) последнего поколения, невосприимчивы к засветке солнцем. Большой размер матриц и наличие автофокуса позволяют проводить дистанционную съемку с наименьшими трудозатратами.
В качестве примера таких приборов можно привести Fluke Ti400. Он имеет сменный объектив, автофокус и матрицу 320×240 точек, что, по мнению специалистов, является минимальным набором характеристик для прибора, предназначенного для профессионального использования. Помимо фото- и тепловизионной съемки такой прибор позволяет выполнять видеосъемку в видимом и ИК-диапазоне спектра излучения, а также сохранять результаты термографии в файлах популярного формата AVI. Это упрощает анализ результатов.
К числу достоинств прибора относится наличие слота для карты памяти и USB-разъема для флеш-накопителей. При термографии нескольких объектов можно записывать информацию о каждом из них на свой накопитель и хранить его отдельно.
Надо сказать, что приборы Fluke традиционно отличаются надежностью и эргономичностью. Так, компания гарантирует сохранение работоспособности своей техники после падения с двухметровой высоты. Отдельного упоминания заслуживает пластиковое кольцо, предназначенное для защиты объектива, и оригинальная крышка объектива. Она откидывается на шарнире таким образом, что не мешает работе с прибором. Потерять такую крышку тоже невозможно. При постоянной работе с тепловизором рука человека напрягается, поэтому очень облегчает работу фирменный ремешок, позволяющий в процессе работы, не выпуская тепловизор из рук, расслабить пальцы. В комплекте поставки тепловизора имеется два аккумулятора, которых при полной зарядке хватает на полный рабочий день (8 часов).
Другой подход к конструированию тепловизоров можно увидеть в приборах testo, например, в модели 872. Прежде всего, обращает на себя внимание цена тепловизора — относительно невысокая при том же, что и у моделей конкурентов, разрешении матрицы (320×240 точек) и аналогичном оснащении. Особенностью приборов testo является технология testo SuperResolution, которая за счет создания серии последовательных снимков (сделанных естественным движением руки) и их математической обработки увеличивает размер изображения. В случае модели 872 разрешение термограмм увеличивается до 640×480. Встроенный в тепловизор модуль беспроводной связи Bluetooth/WLAN и бесплатное приложение testo Thermograhy Арр для мобильных устройств позволяют устанавливать связь с планшетом или смартфоном и дистанционно управлять тепловизором: создавать и пересылать компактные отчеты, а также сохранять их в Сети. Для повышения информативности термограмм имеется возможность работы в контакте с некоторыми другими приборами. Например, по Bluetooth в тепловизор автоматически могут передаваться данные измерений с токоизмерительных клещей и термогигрометра. Также testo 872 имеет дополнительные функции автоматического определения коэффициента излучения (функция testo — Assist) и сравнения термограмм (testo ScaleAssist). Последняя помогает избежать ошибки при интерпретации термограмм, вызванных неверной оценкой шкалы температур. Подобные приборы востребованы у предприятий ЖКХ, управляющих компаний и небольших строительных фирм.
Организации, осуществляющие электро-технические и электромонтажные работы, используют тепловизоры для контроля нагрева и состояния электропроводки и электрооборудования под нагрузкой. Поставленные задачи обычно не требуют матриц больших размеров и высокого разрешения, а вот стоимость приборов для таких организаций играет принципиальную роль. Поэтому предпочтение отдается, как правило, тепловизорам с небольшой матрицей. Часто тепловизоры применяют совместно с токоизмерительными клещами. Это позволяет не только обнаружить нагрев электропроводки, но и определить, при каких условиях он происходит. Впрочем, во многих случаях для электротехнических работ предпочтительнее более дорогие, но и более совершенные приборы. Так, выпускаются мультиметры с тепловизорами, например Fluke 279. Прибор имеет жидкокристаллический дисплей 3,5 дюйма и позволяет измерять напряжение переменного/постоянного тока, сопротивление, целостность цепи, емкость конденсатора, выполнять проверку диодов и проч. Встроенный тепловизор с матрицей 80×60 точек позволяет быстро и безопасно выявлять аномальный нагрев электроцепей или электрооборудования.
Альтернативой комбинированному прибору может стать более доступный мультиметр и тепловизор. Например, мультиметр testo 760-1 и тепловизор testo 865. Мультиметр позволяет решить все наиболее важные электротехнические измерительные задачи. К его особенностям относятся использование функциональных кнопок вместо стандартного поворотного переключателя и автоматическое распознавание подключенного щупа. Это обеспечивает удобство эксплуатации и исключает риск выбора некорректных настроек. Тепловизор имеет матрицу с раз- решением 160×120 пикселей, широкий температурный диапазон от -20 до +280 °С и возможность настройки коэффициента излучения материала.
ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ ПРИСТАВКИ ДЛЯ СМАРТФОНОВ
Популярность современных тепловизоров привела к появлению нового класса приборов: тепловизионных приставок для смартфонов (или планшетов) на базе iOs и Android. Пока такие устройства представлены ограниченным числом моделей, выпускаемых компаниями FUR и Seek Thermal.
Подобная приставка представляет собой небольшой тепловизор массой около 40 г, который при помощи разъема USB OTG крепится на смартфоне. Собственного монитора и встроенной памяти прибор не имеет, изображение выводится на экран мобильного устройства. Разрешение матрицы небольшое и составляет 160×120 пикселей у приставки FLIR и 206×156 пикселей у Seek Thermal. Объектив имеет фиксированный фокус. Бесппатное программное обеспечение позволяет производить с помощью приставки фото- и видеосъемку в инфракрасном режиме. Достоинствами таких приставок являются небольшие размеры и сравнительно невысокая цена, сопоставимая со стоимостью смартфона. Однако, по мнению специалистов, такие приборы существенно уступают специализированным тепловизорам по точности измерений, функционалу, удобству работы. Приставки не внесены в Государственный реестр средств измерений РФ и в настоящее время не подходят для профессионального использования.
ВОПРОС ВЫБОРА
Как мы видим, тепловизоры — это большая группа приборов с разным техническим уровнем и с разными возможностями. Проблематично найти универсальный прибор который подойдет для всех случаев применения. При выборе прибора стоит определиться, какие именно задачи с его помощью придется решать. Если тепловизор предполагается использовать для обследования крупных объектов, то необходим прибор с большой матрицей (минимум 320×240 точек), выдерживающей засветку солнцем, и набором сменных объективов, а также АКБ большой емкости с возможностью замены в полевых условиях. Такой прибор позволит уменьшить перемещение по объекту и увеличить производительность труда.
Для применения в строительстве, когда количество термограмм не столь велико, можно использовать прибор попроще, с матрицей, имеющей сравнительно небольшое количество пикселей. Впрочем, матрицу с разрешением менее чем 160×120 точек не имеет смысла брать, поскольку ограниченные возможности прибора скажутся на термограмме: невозможно будет «увидеть» весь объект целиком и различить мостики холода. Приборы с минимальной матрицей востребованы электриками.
Важный элемент любого тепловизора — это объектив. Необходимо его подбирать таким образом, чтобы с доступных точек съемки охватить весь объект. Если обследование сооружений и сетей топливно-энергетического комплекса или работа в цеху не предполагаются, то можно ограничиться несменным объективом без автофокуса со стандартным полем зрения около 30°. Такой тепловизор позволит выполнить термограмму небольшого дома или коттеджа и получить «портрет» дома в ИК-спектре. Стоит обращать внимание на второстепенные по отношению к размеру матрицы и оптическим характеристикам объектива характеристики и свойства прибора. Например, тип и емкость аккумуляторных батарей. Привычные АКБ формата АА — простое и доступное решение, но оно не подходит для профессионального использования: не хватает емкости. Поэтому придется носить большое количество сменных аккумуляторов или покупать недешевые щелочные батареи.
Здравствуйте.
Тепловизор - штука предельно полезная любому, кто любит что-то делать своими руками, что-то изучать и т.д. Но долгие годы они были недоступны по цене. К счастью, прогресс постепенно исправляет эту ситуацию.
Несколько месяцев назад я устраивал сравнительный тест недорогих тепловизоров Fluke VT04, FLIR TG165 и прототипа FLIR C2. Потом немного потестил серийный FLIR C2. Ну а сейчас подумал: а почему я до сих пор не написал про это на Geektimes?..
В принципе, все результаты тестов я тогда сразу же выкладывал на YouTube, так что те, кому лень читать, могут посмотреть видео. Но предупреждаю, там суммарно минут 40-45. Кому больше интересен текст - тем эта статья. Кому всё это скучно - для тех в конце статьи котики
.
Статья делается на основе видео, так что разбита в точности по ним на следующие части:
1 - общий обзор;
2 - технические характеристики;
3 - тест, обследование электроники;
4 - тест, обследование электрооборудования;
5 - тест точности измерений;
6 - тест, обследование помещения.
Итак, пункт 1: общий обзор.
Для начала цены, раз уж в заголовке стоит «недорогих». Я взял цены на момент написания статьи у одного первого попавшегося продавца, у которого есть все три модели. Возможно, что-то можно купить и дешевле. Что интересно, цены оказались такими же, как и несколько месяцев назад…
Итак:
- Fluke VT04 - 35 000 рублей;
- FLIR TG165 - 40 000 рублей;
- FLIR C2 - 64 000 рублей.
Там, в ЮЭсЭй, VT04 - $500, TG165 - $500, а C2 - $700.
Теперь берём в руки.
Fluke VT04 совершенно разочаровал. Я не имею ничего против Fluke вообще, у меня на работе их тепловизор и он был куплен по моей рекомендации. Но в данном случае складывается ощущение, что его корпус и эргономику проектировали с целью подтолкнуть покупателя купить что-то по-дороже…
Его рукоятка очень широкая, неудобная. Хотя в основном всё покрыто резиной, рукой берёшься за жёсткий неприятный пластик, причём переход с голого пластика на покрытый резиной - это весьма большая ступенька, которая давит на пальцы.
Спусковая клавиша VT04 - просто творение Сатаны… Она узкая, скользкая и требует большого усилия чтобы снять кадр, да ещё расположена под таким углом, что палец соскальзывает и нажимает на неё самым краем. В результате при активном пользовании прибором указательный палец реально начинает болеть!
Панели корпуса подогнаны плохо: где зазор, где резиновое покрытие поднимается от сжатия.
SD-карта ничем не прикрыта, при активной эксплуатации легко можно ею за что-то зацепиться и сломать. Плюс она держится только на трении, так что ещё и потерять можно…
FLIR TG165 после этого - просто небо и земля…
Корпус обрезинен полностью, все панели подогнаны идеально, рукоятка предельно удобной формы и размера, спусковая клавиша тоже «для людей». Ну и, разумеется, SD-карта держится на защёлке и прикрыта резиновой заглушкой, так что ничего с ней не станется ни при каких обстоятельствах. В добавок TG165 заметно компактнее.
FLIR C2 - это уже нечто совсем другое… Он сделан в форм-факторе… смартфона!
Наверное тем, кто привык снимать смартфоном, он будет предельно удобным. Но мне было, как минимум, непривычно: я привык снимать фотоаппаратами, ну в крайнем случае тепловизорами-пистолетами, а смартфона у меня вовсе нет. На мой взгляд стоило бы форму корпуса немного поменять, чтобы можно было держать C2 и как фотоаппарат-мыльницу. Но, увы, сделали его так, что только как смартфон, иначе либо на тачскрин не по делу нажимаешь, либо перекрываешь объектив, либо до кнопки спуска не дотянешься.
Но к качеству сборки сложно подкопаться даже у прототипа, а серийная модель оказалась и вовсе идеальной.
Пункт 2: технические характеристики.
Стоит начать с того, что Fluke VT04 позиционируется вовсе не как тепловизор, а как «визуальный инфракрасный термометр». В чём это заключается с технической точки зрения? В том, что в обычных тепловизорах стоит матрица, называемая микроболометр, состоящая из терморезисторов, а здесь установлена матрица пироэлектрических элементов. Пироэлектрические датчики характерны для инфракрасных термометров (пирометров), но там стоит один датчик. Тут же сделали матрицу 31x31 датчик, что позволило получить какое-никакое, а тепловое изображение.
Чтобы компенсировать очень малое разрешение, прибор получил относительно небольшой угол обзора 28°x28° и камеру видимого диапазона, чьё изображение смешивается с тепловым в различных соотношениях, в зависимости от пожеланий пользователя. Мы можем сначала в чисто ИК-диапазоне найти тёплое/холодное пятно, а потом постепенно перейти к видимому изображению и точно понять, какому реальному объекту оно соответствует. Сохраняя картинку в собственном формате Fluke можно потом на компьютере менять коэффициент смешивания. В альтернативном BMP, естественно, такой возможности нет, просто условный скриншот экрана. Кстати, сохраняет он этот BMP ну очень долго…
Большим минусом VT04 оказалось измерение температуры не по центральному пикселю матрицы (а в идеале - любому пикселю на выбор), что было бы логичным, раз уж число пикселей нечётное, а усреднёно по квадрату 7x7 пикселей. Учитывая малое разрешение матрицы, получаем весьма большую область, температуру небольшого объекта точно уже не измеришь:
Серые уголки показывают область усреднения. Как видно, температура получилась заметно ниже той, которую ждёшь от пальца… Кстати, не на столько ниже, на сколько можно ожидать с учётом усреднения по такой области. Но об этом в пункте 5.
Сохранение картинки в собственный формат Fluke ничего не меняет: на компьютере всё также можно посмотреть только усреднённую температуру большого квадрата в центре. Скорее всего это из-за очень больших шумов матрицы, которые в разы больше, чем у микроболометра.
Но, конечно, нельзя сказать, что у прибора одни минусы. Есть и серьёзный плюс!
Его можно поставить на штатив и настроить автоматическую съёмку. Либо интервальную, либо по превышению критической температуры. Так что для задачи длительного наблюдения за статичным объектом он может оказаться лучшим выбором.
FLIR TG165 тоже позиционируется не как тепловизор, а как «тепловизионный инфракрасный термометр». Но тут техническая сторона совсем иная, нежели у Fluke. Он создаёт тепловизионную картинку с помощью обычного тепловизионного модуля FLIR Lepton с микроболометром разрешением 80x60 пикселей. Но этот микроболометр для экономии не калиброван, температуру не измеряет! Вместо этого в прибор встроен отдельный пирометр, который измеряет температуру примерно по центру обзора тепловизора. Для более точного определения области измерений встроен двойной лазерный указатель, который показывает не только само место (середина отрезка, соединяющего две точки от лазеров), но и диаметр области усреднения (расстояние между точками). Кстати, этот диаметр втрое меньше стороны квадрата, по которому усредняет температуру VT04, так что небольшие объекты измеряются куда точнее:
Обратите внимание, что тут больше угол обзора (50°x38°) и куда меньше шумов.
Однако функционал прибора абсолютно минимален: только показывать тепловую картинку, измерять температуру в одной точке и сохранять «скриншоты» экрана в BMP. Но в абсолютном большинстве случаев другого и не нужно! Так что на мой взгляд для большинства людей эта модель будет оптимальной.
Вот FLIR C2 - это уже тепловизор без всяких оговорок. Тоже модуль FLIR Lepton с микроболометром разрешением 80x60 пикселей, но уже калиброванный, мы измеряем температуру непосредственно по изображению. Сохранив картинку в единственно возможный «радиометрический JPEG» (JPEG скриншот с прикреплёнными данными с АЦП микроболометра и исходником картинки с видимой камеры) и открыв специальной программой (бесплатно скачивается с сайта FLIR) мы можем узнать температуру любой точки, смотреть распределения температуры и т.д.
Увы и ах, температуры выше 150°C Lepton принципиально не понимает… Если TG165, например, измеряет от -25°C до +380°C, то тут у нас только от -20°C до +150°C. В большинстве случаев хватит, но не всегда.
Ещё минус - время автономной работы. Гарантируют только два часа. Два прошлых прибора работают не меньше восьми.
Но далее огромный плюс - технология FLIR MSX. Нагляднее всего её можно понять из этого короткого видео:
На изображении с камеры видимого диапазона выявляются контуры, которые затем добавляются на тепловое изображение, позволяя решительно повысить его детализацию. Я не встречал ничего лучше в плане объединения тепловой и видимой картинки. Причём MSX лидирует с огромным отрывом, предоставляя одновременно максимум информации из обоих диапазонов.
Плюс угол обзора тут, на мой взгляд, ближе к оптимальному: 41°x31°.
Наконец, что очень радует, C2 можно подключить к компьютеру и он опознается как веб-камера, передавая в реальном времени изображение.
Пункт 3: тест, обследование электроники.
В качестве тестового объекта выступает открытый системный блок.
Fluke VT04 показывает, что с такой работой справляется вполне.
Но есть ряд трудностей:
- совмещение видимого и теплового изображения из-за параллакса не точное;
- приходится постоянно переключать режимы смешивания видимого и теплового изображения чтобы понять, что там у нас греется;
- кадры сохраняются ну очень долго, если есть задача потом кому-то ещё показать увиденное, то это сильно тормозит работу;
- матрица «тормозная», картинка реально может смазываться при быстрых движениях;
- приходится довольно долго «сканировать» из-за не самого большого угла обзора, есть риск что-то пропустить;
- как уже говорилось выше, температуру мелких объектов точно измерить не получится.
FLIR TG165 справляется с работой заметно лучше. Хоть у него и нет дополнительной камеры видимого диапазона, относительно большое разрешение тепловой картинки позволяет и так понять, на что мы смотрим. Большой угол обзора позволяет сразу осмотреть большую площадь. Ну и в плане измерения температуры небольших объектов он куда лучше. Хотя, конечно, совсем мелкие детали им не измерить.
Наконец, FLIR C2. Увы, с совмещением теплового и видимого изображения на близких дистанциях у него всё ещё хуже, чем у VT04. На дистанции менее 1 м он в этом плане не рассчитан. Приходится MSX отключать, иначе только мешает. Причём это можно было бы исправить программно, расширить диапазон компенсации параллакса на малые дистанции, но этого не было ни в прототипе, ни в серийной модели.
Тем не менее C2 всё равно лучше, чем TG165, справляется с этой работой: в добавок ко всем плюсам 165-го он ещё и умеет измерять температуру самых мелких деталей на плате.
Пункт 4: тест, обследование электрооборудования.
В целом результаты такие же, как и в прошлом тесте.
Но есть важное отличие: из-за увеличенного расстояния (лезть вплотную под 380 вольт желания как-то нет) FLIR C2 тут уже вполне работает с MSX. Думаю, на картинках ниже его значимость будет ясна. Особенно порадовал встроенный в прибор фонарик подсветки, который позволяет максимально эффективно работать даже в тёмном помещении. У Fluke из-за плохого освещения камера видимого диапазона стала заметно менее эффективной.
Про TG165 можно сказать, что лазер тут стал полезным уже не только как указатель области измерений, но и как указатель того, на что мы смотрим (напомню, что область измерений примерно совпадает с центром изображения). Помогает в отсутствии камеры видимого диапазона. На малых расстояниях из-за того же параллакса это не работало.
Пункт 5: тест точности измерений.
Изначально в моих планах не было такого теста. Но как-то я включил VT04, направил на стену и увидел на экране это:
И вот как-то мне не верится, что у меня в квартире +30…
В инструкции к прибору сказано, что после включения ему нужно 5-10 минут на прогрев чтобы давать точные показания. И действительно, постепенно его показания стали уменьшаться… Но даже после получаса работы меньше 26°C на этой стене он показывать никак не хотел. А я никак не хотел верить в такую температуру в квартире: все остальные измерители температуры (включая TG165 и С2), найденные дома, говорили про 23-24°C.
Но ведь это ещё не показатель… Нужно что-то с заведомо известными температурой и коэффициентом излучения. В качестве такого тестового объекта была выбрана вода с тающим льдом. Её коэффициент излучения заведомо 0,96, а температура просто по определению равна 0°C. Термопара моего мультиметра только подтвердила, что определение выполняется.
Подождав 5-10 минут после включения проверяем Fluke VT04 на столешнице, а затем на тестовой воде:
Как видим, он стабильно завышает показания. Причём, похоже, чем выше температура - тем сильнее.
Теперь FLIR TG165:
Просто шикарно! Трудно ожидать от инфракрасного измерителя температуры точности выше этой. Просто-таки эталонный прибор. Вновь могу всем рекомендовать брать TG165.
Наконец C2:
Хм… Обратите внимание: при комнатной температуре он показывает в точности то, что надо, а вот когда речь заходит о холоде - серьёзно занижает. Впрочем, тут у меня прототип, что будет в серийной модели? Через несколько недель я узнал:
Уже получше, укладывается в норматив, но всё равно не идеально.
У меня есть предположение, что т.к. нагревать проще, чем охлаждать, дешёвые матрицы калибруют только от комнатной температуры и выше, а ниже комнатной - экстраполяция. В прототипе алгоритм экстраполяции был плохо отработан, так что показания совсем сильно занижались, в серийной модели уже поправили, стало укладываться в нормативы, но не более того. Впрочем, повторюсь, что это лишь моё предположение.
Пункт 6: тест, обследование помещения.
Вновь можно сказать тоже самое, что и в пунктах 3 и 4.
Fluke VT04 справляется с задачей, работать вполне можно.
Но есть куча недостатков, особенно мешают низкое разрешение с малым углом обзора.
FLIR TG165 работает куда лучше.
Изображение гораздо детальнее, угол обзора куда больше - то, что нужно. Особо не подкопаешься.
Но FLIR C2 за счёт MSX всё равно впереди.
Ну и, наконец, обещанные котики:
Пирометры и тепловизоры очень эффективно применяются для обнаружения утечек тепла в эксплуатируемых зданиях, либо утечек холода в охладительных системах. Для строителей диагностика с помощью ИК-приборов позволяет выявить дефекты теплоизоляции дома, неразрушающим способом определить качество используемых материалов, и на основе полученных данных устранить утечки, повышая энергоэффективность здания. Учитывая, что на выходе имеем точные и систематизированные данные (значения температуры сохраняются), есть возможность проанализировать ситуацию в целом, определить степень актуальности проблем и решать их по очереди, начиная с более серьёзных.
Незаменимы тепловизоры и пирометры, допустим, если вы решили приобрести дом на вторичном рынке и понятия не имеете, как производилась теплоизоляция ограждающих конструкций. Они очень хорошо проясняют ситуацию с техническим состоянием электроустановок: например, повышенная температура проводника или автомата защиты свидетельствует, что он перегружен, а если разогревается соединение — значит, что в данном месте плохой контакт. Также ИК-приборы помогают выявлять ошибки в реализации тепловой защиты печей, котлов и каминов, показывают тепловую отдачу трасс отопления и места утечек, уровень заполнения емкостей и резервуаров. Термосканерами легко обнаружить переувлажнение элементов здания, повреждения изоляции, колонии заселившихся вредителей.
Итак, главное назначение портативного строительного тепловизора/пирометра — дефектоскопия, энергоаудит ограждающих конструкций и инженерных коммуникаций.
Как работает бесконтактный термодетектор
Все предметы, которые имеют температуру выше, чем абсолютный ноль, излучают инфракрасные волны длиной от 0,74 до 1000 мкм. Об этом в 1800 году заявил английский учёный Уильям Гершель — знаменитый исследователь Солнца. Стало понятно, что особое излучение издаёт не только раскалённый металл или электрические разряды (это видели все), но и тела с низкой температурой, в том числе ниже 0 °С. ИК-лучи испускаются возбужденными ионами, при этом длина волны меняется при разном нагреве объекта (чем поверхность теплее, тем волна короче и поток интенсивнее). Эту энергию человек может воспринимать кожей как тепло, но не видит её.
Понадобилось время, чтобы научиться регистрировать инфракрасные, тепловые лучи, распознавать их и обрабатывать полученную информацию. В 1967 году компанией Wahl Instruments Inc. был разработан первый портативный пирометр.
И пирометр, и тепловизор являются оптико-электронными приборами, которые объективами улавливают невидимое инфракрасное излучение от предметов и в приёмнике преобразуют его в электрический сигнал, а он уже обрабатывается в удобный для восприятия тип индикации (картинка или цифры). Полученное электрическое напряжение пропорционально мощности принятого потока излучения, поэтому есть возможность получать точные цифровые значения температуры даже на тепловых фотографиях.
Тепловизор, подобно цифровой фотокамере, имеет матрицу, но каждый её пиксель показывает не цвет и яркость, а значение температуры в конкретной точке исследуемого объекта. На дисплее пользователь получает растровую картинку, где зоны с различным нагревом отображаются определёнными цветами, поэтому очень быстро можно составить общее впечатление о температурной обстановке в диагностируемой зоне. Принципиально устройство состоит из:
- объектива (изготавливается из германия);
- приёмника ИК-излучения (чаше всего на основе болометра — резистора, меняющего сопротивление в зависимости от мощности действующего потока);
- обрабатывающего блока.
Пирометр на порядок проще по конструкции и значительно дешевле, здесь нет термограммы, «фотографии», но в цифровом/текстовом виде указывается средняя температура поверхности тестируемого объекта.
Диагностика этими приборами получается недорогая и быстрая — по принципу «навёл — стреляй». Доступна высочайшая скорость считывания температуры, в пределах 0,15-0,5 секунды. Дальность их действия ограничивается только диаметром рабочего пятна (оно расширяется при удалении) и прозрачностью воздушной среды (дым, пыль, пары воды, углекислый газ, озон — снижают чувствительность). Получить данные можно как с нескольких сантиметров, так и с нескольких десятков метров.
Особенности тепловизоров и пирометров
Чтобы приступить к выбору ИК-детектора, следует ответить на несколько базовых вопросов, которые помогут определиться с типом прибора, а затем уже перейти к рассмотрению конкретных моделей:
- Из какого материала изготовлены объекты, которые вы будете тестировать?
- Какая примерно будет температура диагностируемых областей?
- С какого расстояния будут производиться измерения?
- В какой среде будет работать прибор (окружающие температуры, прозрачность пространства между прибором и объектом...).
Спектральная чувствительность (спектральный диапазон)
Заметим, что различные материалы испускают волны различной длины. Например, металл и стекло хорошо отражают, поэтому выдают короткую волну, а прочие материалы — длинную. Есть понятие «чернота поверхности», и существует соответствующий коэффициент, который в разы отличается для металлов и для органических материалов. Реальность такова, что некоторые пирометры и тепловизоры не читают все волны, и не могут тестировать все материалы. Они имеют узкую специализацию, так как рассчитаны для конкретного диапазона, для работы с конкретными материалами. Но есть и широкоспектральные универсальные устройства, которые подойдут для большинства условий строительной диагностики. Длина волн, которые они улавливают, находится обычно в пределах 6-14 микрон, например, MicroRay RIDGID IR-100 или ADA TemPro 1600. Производители почти всегда указывают этот параметр в паспортах.
MicroRay RIDGID IR-100
Диапазон измеряемой температуры
Пирометр и тепловизор может воспринимать температуру в широком диапазоне: от -50 до +3000 градусов, иногда они «затачиваются» под низкие показатели (в том числе минусовые), а иногда только для нагретых тел. Для получения наиболее точных результатов, следует выбрать устройство, которое имеет самый узкий диапазон. Нет смысла приобретать термодетектор, измеряющий далеко за пределами тысячи градусов, если наша задача диагностировать жилище — вполне хватит даже бытового Bosch PTD 1 (от -20 до +200), а вот для наблюдения за парком электромоторов потребуется что-то другое — допустим, DeWalt DCT 414 S1 (от -30 до +550). Главное, соблюдать золотое правило: «температурный диапазон должен на 25% перекрывать температуру объекта». Нужно обратить внимание, что чем больше диапазон измеряемых температур — тем дороже стоит прибор. Некоторые продвинутые модели обладают сменными фильтрами частот, что даёт возможность подстраивать прибор под более широкий диапазон температур.
DeWalt DCT 414 S1
Погрешность данных о температуре (точность измерения)
Этот параметр всегда указывают производители пирометра или тепловизора, рассчитывается он в лабораторных условиях на абсолютно чёрных телах и, в первую очередь, зависит от метода обработки информации, однако, реалии (в частности, прозрачность среды и корректность действий пользователя) вносят свои коррективы. Большинство портативных термосканеров обеспечивают погрешность в пределах 2 процентов от полученных результатов.
Скорость измерения
Данная характеристика пирометра ещё называется «инерцией», «временем отклика». Быстродействие этих приборов несравнимо с показателями контактных устройств для диагностики температуры. Показатели в 0,25-0,5 секунды считаются нормальными (X-Line pIRo-850М — 0,5 с), скоростными являются термосканеры с инерцией в пределах 0,15 секунды, правда, это более важно для тестирования подвижных объектов, или меняющих своё физическое состояние.
Оптическое разрешение
Второе название важнейшего свойства пирометров и тепловизоров — «показатель визирования», оно напрямую зависит от оптики прибора. Оптическое разрешение показывает соотношение расстояния от устройства до тестируемой поверхности к диаметру пятна диагностики (именно его усреднённая температура исследуется). В данном случае выбирать пирометр необходимо в соответствие с размерами обследуемого предмета, так как основное правило диагностики гласит, что объект должен полностью попадать в рабочее поле детектора и перекрывать его так, чтобы туда не попадали посторонние тела со своими «температурами». Иными словами: конкретный показатель визирования определяет, с какой дистанции можно производить замеры объектов определённого размера, одновременно этой характеристикой прибора определяется минимальный размер регистрируемой тепловой аномалии. Универсальным считается оптическое разрешение с соотношением от 10:1 до 40:1, для работы на больших расстояниях потребуются устройства с показателем визирования 100:1 и выше.
Чтобы не привязывать пользователя к конкретным расстояниям, применяется изменяемый фокус (zoom), при этом фокусировка может быть ручной, либо автоматической. Также для работы в различных условиях используются сменные объективы.
Порог температурной чувствительности (характеристика NETD)
Показатель термочувствительности тепловизора отображает возможные погрешности при тестировании температуры в двух соседних точках. Это характеристика матрицы, которая определяет, насколько малой может быть регистрируемая разница температуры объекта и его фона. Нормальным показателем считается 0,1 градуса при +30 °С (иногда производители указывают в кельвинах), но многие приборы работают на порядок детальнее, что позволяет очень точно определять не только наличие, но и форму температурной аномалии, а соответственно и причину её возникновения. Так, например, тепловизор Тesto 881 имеет показатель чувствительности в 0,05 градуса.
Тesto 881
Автокомпенсация измерений
Точность диагностики во многом зависит от внешних факторов, и настроить прибор вручную бывает довольно сложно, поэтому многие современные тепловизоры в автоматическом режиме могут компенсировать некоторые негативные моменты. Например, корректировке может поддаваться отражающая способность поверхности объекта («коэффициент черноты») — от 0,2 до 1 (с шагом в 0,1). Распознаваться и компенсироваться может температура окружающей среды и влажность воздуха. Между тем, некоторые дешёвые устройства иногда не имеют даже ручных настроек для учёта этих факторов.
Система наведения (прицел)
Визуальное прицеливание помогает контролировать зону тепловой съёмки. Принципиально наведение может быть оптическое и лазерное. Оптика помогает диагностировать на больших расстояниях, тестировать очень горячие объекты (от 1200 градусов), или если при сильной естественной освещённости луча попросту не видно. Лазерные прицелы бывают «точечные», «двойные лучи», «окружности», причём в одном устройстве могут применяться несколько вариантов на выбор. «Точка» и «двойной» наводятся на объект с дистанции в 2-3 десятка метров, а «окружность» удобна для ближнего тестирования (до 7 метров). «Двойной» прицел тоже образует точку в нужном месте, но здесь это пересечение двух лазерных лучей. Прицел в виде окружности хорош тем, что показывает контуры рабочего пятна термосканера. В большинстве современных тепловизоров и пирометров применяется безопасный лазер второго класса — красное свечение.
Bosch PTD 1
Дисплей дистанционного термосканера
Размер матрицы (размер ИК-детектора) — этот показатель касается только тепловизоров. Размер матрицы определяет количество чувствительных элементов (элементарных болометров) и соответственно доступную чёткость изображения. Из этого показателя вытекает важная характеристика термосканера (какая площадь поверхности приходится на один пиксель) — «пространственное разрешение», или «поле зрения». Как мы уже говорили, каждый пиксель на дисплее является отображением измеренной температуры в конкретной точке тестируемой зоны. Чем лучше разрешение, тем более мелкие детали можно различать на термограмме и сделать выводы о причинах температурных аномалий. Для примера, устройство с детектором 160х120 пикселей измеряет 19200 точек, тогда как, матрица, обладающая размерами 320х240 пикселей (Тesto 882) — диагностирует уже 76800 точек.
Тesto 882
Некоторые тепловизоры оснащаются сенсорным дисплеем, что никак не влияет на технические характеристики прибора.
Дисплей пирометра. В пирометрах на ЖК-экран выводится цифровая или текстовая информация, которая может располагаться в одну, или несколько строк (Ryobi RP4030). Практически все пирометры обладают подсветкой дисплея, что позволяет производить измерения в тёмных помещениях.
Ryobi RP4030
Сменные, дополнительные объективы
Меняя объектив, пользователь может существенно разнообразить функциональность тепловизора. Телескопическая оптика позволяет приближать/удалять зону съёмки и таким образом тестировать мелкие объекты на большом расстоянии. Если необходимо исследовать крупный, протяжённый объект, можно применить широкоугольный объектив и получить панорамную картинку. Стоит заметить, что чем шире угол «зрения» объектива, тем меньше будет рабочее расстояние, и наоборот.
Условия эксплуатации
Выбирая пирометр или тепловизор, очень важно обратить внимание, при какой температуре окружающей среды прибор может использоваться, и при какой влажности. Производители не утаивают эту информацию, но не путайте с условиями хранения — там более широкий диапазон. Некоторые дешёвые устройства ограничены в этом плане, и рассчитаны для работы внутри помещения (температура от 0 до +40 градусов, влажность до 80%). Более универсальные термосканеры функционируют на улице, при минусовых температурах и влажности до 90%. Сравнивая несколько моделей, взгляните на класс защиты корпуса IP, среднестатистическим является индекс IP54.
Сигнализация
Данная функция позволяет установить максимальный или минимальный показатель температуры, при обнаружении которого автоматически раздаётся звуковой сигнал или срабатывает световая индикация. Так пользователь не пропустит критические перепады температур и вовремя среагирует на проблему (Fluke Ti25).
Fluke Ti25
Бортовая память
Запоминание измерений производится и в пирометрах, и в тепловизорах. Это может быть краткосрочное сохранение свежих данных до следующего измерения, а также запись на встроенные и сменные носители (различные карты памяти). Дорогие тепловизоры могут записывать голосовые комментарии, сохранять данные диагностики как видеосъёмку (в ИК-режиме, или в видимом диапазоне).
Различные режимы отображения информации
Современный тепловизор кроме режима «полный ИК», способен делать обычный цифровой фотоснимок, или обычную видеозапись с высокой скоростью обновления кадров (более 40 Гц). Видимое изображение можно накладывать на инфракрасное, облегчая, таким образом, идентификацию дефектного участка. В некоторых приборах можно выставить крайние температуры, при которых на видимой фотографии будут в ИК-режиме отображаться только зашкаливающие по температуре участки, можно просто задать их выделение на полностью инфракрасном снимке (Flir InfraCAM). Также на дисплей можно выводить найденные точки росы и переувлажнённые зоны. Для удобства ориентирования на экране высвечивается проекция лазерного целеуказателя. Иногда в тепловизорах доступна функция изотермы — конкретным цветом изображается заданный температурный диапазон.
Flir InfraCAM
Распознавание поверхностной влажности
В ручном режиме вводится влажность и температура воздуха, и прибор сам покажет проблемные участки в тестируемой зоне. Влажность может измеряться и в автоматическом режиме, после присоединения специального радиозонда. В качестве дополнительной функции выступает сигнализация о найденной точке росы.
Связь с ПК
Изображения, полученные в результате исследования, доступны для просмотра непосредственно на дисплее. Однако для анализа и составления отчётов, для использования прибора в качестве самописца — информация направляется на компьютер. Соединение может производиться через аналоговые или дискретные выходы. Наличие разъёма USB считается правилом хорошего тона, например, Optris LaserSight (LS) и другие. Программное обеспечение, как правило, идёт в комплекте поставки и обновляется бесплатно, но иногда его нужно покупать отдельно.
Optris LaserSight
Подсветка рабочей зоны
Многие пирометры и тепловизоры имеют встроенные светодиодные фонари, освещающие объект исследования, поэтому диагностика возможна и при условии плохой видимости.
Эргономика, тип исполнения
Современные тепловизоры и пирометры используются либо стационарно, либо как переносные. Первые применяются на производстве, запитываются от сети и зачастую имеют узкую специализацию, а вторые — более универсальны, отличаются небольшой массой и скромными габаритами.
Промышленные тепловизоры и пирометры облачены в металлический корпус, они хорошо защищены от всевозможных воздействий (пыль, вибрация, влажность, стружка, высокая температура). Как правило, стационарные приборы позволяют получать более точные данные.
Портативные приборы для инфракрасной диагностики могут выглядеть, как фотоаппарат или видеокамера, но чаще всего выполнены в виде пистолета из конструкционной пластмассы, где курок служит для начала тестирования, на торце корпуса расположен контрольный дисплей с кнопками управления меню. Их масса редко превышает 500 г, многие экземпляры легче 200 грамм (ADA TemPro 900 — 170 грамм). Хорошо продуманный аппарат удерживается и управляется одной рукой. Качественные приборы защищены от падения с высоты в 2 метра (Fluke TiR1), по крайней мере, об этом уверенно заявляет производитель.
Fluke TiR1
Варианты питания инфракрасных термосканеров
Питание стационарных приборов осуществляется от сети через понижающие устройства. Портативные термодетекторы, как правило, запитываются от щелочных батареек (АА, крон, ААА, «таблеток»). Многие производители снабжают свои термосканеры различными аккумуляторами (никель-кадмиевыми и литий-ионными), кстати, подключить питание можно и через USB-порт. Те из них, кто занимается созданием электроинструмента и имеет в распоряжении комплектные аккумуляторные системы, устанавливают на свои пирометры и тепловизоры батареи от силовых агрегатов. Например, DeWalt DCT 414 S1 и модель S1 DCT416S1 компонуется 12-вольтовым блоком ёмкостью 1,5 Ач. Компания Milwaukee пошла немного дальше и продаёт свой тепловизор и пирометр без аккумулятора и зарядного устройства. Потребитель, уже имеющий мобильный инструмент этой фирмы, может хорошо сэкономить, если поставит на диагностический прибор системную батарею М12.
DeWalt S1 DCT416S1
Выбор подходящих для ваших условий технических и функциональных характеристик, а также удачной комплектации термосканера — безусловно, важная задача, но следует также обратить внимание на метрологическую поддержку со стороны производителя, чтобы результаты энергоаудита (при необходимости) можно было легализовать в соответствующих инстанциях. Прибор должен пройти стандартизацию! Учитывая техническую сложность и высокую стоимость этих измерительных устройств, рекомендуем щепетильно отнестись к вопросам гарантии и сервисного обслуживания.
Стоимость
Пирометр, в отличие от тепловизора, является более простым, и сравнительно недорогим прибором. Модели начального уровня можно приобрести приблизительно за 2500 рублей, например, ADA TemPro 300 с температурным диапазоном от -32 до +350 градусов, или похожий по характеристикам Laserliner ThermoSpot. С расширением диапазона почти пропорционально увеличивается стоимость (ценник на ADA TemPro 1200, способный измерять до 1200 градусов — 9500 тысяч). Другие закономерности ценообразования увидеть сложно — производители действуют на своё усмотрение, предлагая разные наборы дополнительных опций. Заметим, что неплохими техническими и эксплуатационными характеристиками, при умеренной стоимости, обладают устройства от компаний, создающих электроинструмент (DeWalt DCT 414 S1 — 5000, Ryobi RP4030 — 3500, Bosch PTD 1 — около 4500 рублей).
С тепловизорами (строительного назначения) дело обстоит сложнее. В этих приборах, кроме принципиальных рабочих особенностей (90% цены формируется от характеристик матрицы и оптики), необходимо учесть огромное количество дополнительных функций, делающих жизнь пользователя проще. Не стоит забывать и о широте базовой комплектации поставки и «раскрученности» марки. Мало тепловизоров стоит около 30000 рублей, это бюджетные модели, например, Fluke VT04 и модель VT02, а также DeWalt DCT416S1. Чуть выше минимального ценник у аппарата FLIR i3 — около 43000. Середняками можно считать тепловизоры стоимостью около 100000 рублей (Testo 875-1 или Fluke TiS). Есть модели за 250000 (Testo 875-2) и 430000 рублей (FLIR T335). Для справки, сугубо профессиональный FLIR P640 стоит свыше полутора миллионов.
Ориентировочная стоимость проведения энергоаудита (съёмка+отчёт) частного дома специализирующимися организациями составляет от 50 рублей за квадратный метр здания. Как правило, за одноэтажное строение берут не менее 10000. Тепловизор можно взять в аренду, сутки пользования средним по характеристикам прибором обойдутся вам примерно в 2-3 тысячи рублей, естественно, в залог нужно оставить около 20-40 тысяч. Можно немного сэкономить, если арендовать модель попроще и на длительный срок, допустим, с кем-то объединившись.
Выбор тепловизора - сложная задача. Трудно сориентироваться во всем многообразии производителей, моделей, назначений. Как найти такую тепловизионную камеру, чтобы она отвечала как можно большему числу требованиям вашей сферы деятельности, и была бы при этом по карману?
А вы руководствуетесь этими 12 пунктами при выборе тепловизора?
Покупка тепловизора - это серьезное финансовое вложение, даже несмотря на то, что цены на эти приборы существенно снизились за последние несколько лет. Поэтому выбирать тепловизор нужно так чтобы он полностью оправдывал вложенные средства и соответствовал задачам, которые вы намереваетесь решать с его помощью.
Выбор современных тепловизоров поистине ошеломляет многообразием моделей, назначений и конфигураций. Есть , которые компактны, легки и стоят дёшево, которые прекрасно подходят для инспекции зданий и объектов коммунального хозяйства. Есть более продвинутые модели, подходящие для сканирования подстанций и линий электропередач с безопасного расстояния, которые позволяют производить измерения и составлять отчеты, но размеры и вес таких тепловизоров уже несколько больше и конечно они стоят дороже. И, наконец, существуют стационарные узкоспециализированные тепловизионные системы.
Однако, есть определенные моменты, которые будет полезно учесть при выборе тепловизора под любой бюджет и применение. Здесь мы рассмотрим некоторые из них.
Чтобы предоставлять точные и воспроизводимые результаты, должна быть оснащена встроенными инструментами для ввода значений излучательной способности и отраженной температуры. Тепловизор позволяющий вводить и настраивать эти параметры будет давать точные температурные измерения прямо на месте.
Другой полезной диагностической функцией является наличие подвижных точек и графических средств для изоляции отдельных областей на изображении с возможностью их аннотирования данными температуры, сохранения их в виде радиометрических данных и импорта в отчеты.
По мере овладения работой с тепловизором все эти возможности станут все более нужными, а пока вы выбираете тепловизор, просто убедитесь, что модель, которую вы рассматриваете, обладает такими свойствами.
Ввод значения излучающей способности в меню тепловизора компании FLIR.
Измерение разницы температур между двумя графически выделенными точками на тепловом изображении
4. Сохранение данных в стандартных форматах, которые поддерживаются всеми устройствами.
Многие тепловизоры сохраняют изображения в форматах, которые могут быть открыты только с помощью специализированного ПО. Другие предлагают опцию хранения в формате JPEG, но без данных измерения температуры. Поэтому лучшим выбором будет камера, сохраняющая изображение в стандартном JPEG формате со встроенным полным анализом температур. Таковы например камеры компании FLIR. Это позволяет отправлять изображения по электронной почте клиентам или коллегам без потери важной информации. Радиометрические JPEG файлы могут быть импортированы с устройств, поддерживающих Wi-Fi на мобильные устройства для дальнейшей обработки и анализа в специальных приложениях, и не нужно тратить время на конвертирование. Попросите продавца продемонстрировать вам процесс вывода данных с камеры, которую он предлагает.
Также выбирайте камеру, которая выводит потоковое видео в формате MPEG 4 на компьютер или монитор через USB-порт. Это особенно важно при съемке тепловой активности в динамике, когда циклы нагрева и охлаждения быстро сменяют друг друга, например при наблюдении моторизованного оборудования в процессе работы. Некоторые тепловизоры оснащаются композитными видео выходами или выходами HDMI. Новые мобильные приложения позволяют передавать потоковое видео по Wi-Fi. Эти возможности значительно расширяют доступ к данным ваших наблюдений и позволяют делать отчеты более подробными и наглядными.
Изображения, сделанные тепловизором, открытые в стандартном просмотровике Apple MacOS
5. Связь с Bluetooth-термометрами и влагомерами
Новые тестеры и измерительные приборы такие как например продукты Extech MeterLink позволяют некоторым моделям тепловизоров измерять не только температуру, но и полностью оценивать повреждения от влаги и контролировать электрические сети. Эти измерительные приборы передают на камеру по беспроводной связи диагностические данные о влажности, силе тока, напряжении и сопротивлении. Данные автоматически аннотируются и встраиваются в инфракрасное изображение, подкрепляя таким образом данные тепловизионного исследования. Это предоставляет очень ценную информацию для оценки проблемы и определения лучших средств для ее решения и срочности принятия мер.
Тепловизор FLIR E60 и беспроводной термометр Extech
6. Поддержка Wi-Fi
Многие камеры, такие как E-series или Т-series компании FLIR могут подключаться к мобильным устройства Аpple (iPad, iPhone, iPod) по беспроводной связи. Приложение FLIR Viewer позволяет импортировать ИК-изображения на мобильные устройства для анализа, создания отчетов или публикации.
Преимущество передачи по Wi-Fi еще и в том, что она позволяет передавать изображения между сотрудниками, находящимися в разных частях территории предприятия, что существенно экономит время. Разрабатываются приложения для других мобильных платформ и для расширения функционала - например, возможность дистанционного управления камерой, потоковое видео и тд.
Передача данных с тепловизоров на мобильные устройства по Wi-Fi
7. Эргономика
Вес может оказаться важным условием при выборе тепловизора, если вы намерены часто и подолгу работать с ним. Более легкая камера - это меньше нагрузки на плечи и спину во время длительных инспекций. На рынке доступен большой выбор легких и компактных тепловизионных камер с базовым набором функций по самым низким ценам. Такие тепловизоры помещаются в ящике с инструментами, или же их можно носить на поясе.
Важным фактором является наличие интерактивного контроля. Назначаемые клавиши и прямой доступ к функциям меню не всегда доступны в большинстве тепловизоров. Несколько дополнительных клавиш могут значительно упростить работу с камерой. Клавиши должны быть удобно расположены и их назначение интуитивно понятно. Некоторые тепловизоры оснащены сенсорными экранами. Это самый удобный способ доступа к функциям камеры, особенно таким, как аннотации и эскизы.
Тепловизор FLIR E-серии на поясе с инструментами
Доступ к функциям камеры FLIR E-серии через сенсорный экран
Некоторые модели, например FLIR T-series оснащены поворотным оптическим блоком, который поворачивается на 120 градусов без изменения положения прибора, который всегда можно держать на уровне глаз. Это идеально для длительной инспекции коммуникаций, расположенных на потолке или в труднодоступных зонах. Эти и сооружений.
Съемка камерой FLIR T-серии под неудобным углом
Поворотный оптический блок камеры FLIR T-серии позволяет снимать предметы сверху не поднимая головы
Убедитесь, что камера оснащена минимум двумя батареями (ионно-литиевыми или лучше), чтобы их можно было быстро поменять в полевых условиях.
Батарейный блок камеры FLIR T-серии
8. Режимы Картинка-в-картинке и совмещение изображений
Режим "Картинка-в-картинке" позволяет накладывать ИК-изображение поверх соответствующей фотографии в изолированном окне. Это позволяет четко обозначить местонахождение проблемного места.
Ик-камеры с расширенными функциями также имеют режим слияния изображений, позволяющий создавать композитные изображения. В этом режиме вы сможете выбирать соотношение ИК и цифрового снимков на одной картинке. Этот режим может использоваться, чтобы подчеркнуть аномальные зоны, например, блокировки в трубах. Такие изображения выглядят очень убедительно в отчетах.
Режим "Картинка-в-картинке"
Режим слияния изображений (Image Fusion)
9. Программное обеспечение для создания отчетов
Создание отчетов - неотделимая часть любого инфракрасного исследования. Клиенты - от владельцев домов до крупных корпораций,- требуют документального заключения экспертизы. Тепловое изображение и данные отчета важны в любой области, и в энергоаудите, инспекции электрооборудования, исследовании газовых коммуникаций, осмотре строительных объектов и диагностических программах. Эти данные могут быть использованы при обращении в страховую компанию или при принятии решения о начале ремонтных работ.
Большинство современных тепловизоров поставляются с бесплатным программным обеспечением, позволяющим проводить базовый анализ изображений и создавать простые отчеты. Также доступны расширенные программные продукты для более глубокого анализа и создания более подробных отчетов с настраиваемыми параметрами. Они позволяют максимально использовать возможности вашей камеры. Мгновенные отчеты можно создавать прямо на камере или на мобильном устройстве, если камера поддерживает Wi-Fi.
Программное обеспечение для ИК-анализа создано, чтобы выполнять широкий спектр задач - от простых измерений до радиометрической калибровки, и могут использовать сторонние программы, такие как MatLab™ или Excel. Существуют также специализированные программные пакеты - они рассчитаны для применения в определенной области, от инспекции зданий до научно-исследовательской деятельности.
Производители инфракрасных камер с хорошей репутацией стараются, чтобы их продукция исправно служила вам многие годы. Поэтому многие предлагают расширенные гарантийные программы. Так например программа компании FLIR 2-5-10 дает 2 года гарантии на запчасти и ремонт, пять лет на сменные батареи и десять лет на ИК-детекторы. Какой бы тепловизор вы не выбрали удостоверьтесь в том, что производитель обеспечивает свой продукт достойным гарантийным обязательством. А на компании Guide производитель даёт гарантию 3 года.
12. Техническая поддержка и обучение
Когда вы выбираете себе тепловизор, ваше решение должно основываться в частности на качестве технической поддержки и программы обучения, предлагаемых производителем или продавцом оборудования. Профессиональные фотографы проходят серьезное обучение и это сказывается на качестве их работы. Это верно и для тех, кто работает с тепловизорами. Нужно пройти обучение чтобы правильно снимать инфракрасные изображения и интерпретировать отображенную на них информацию.
Хорошая программа обучения должна быть сертифицированна по стандарту ISO 9001, предоставлять доступ к необходимому оборудованию, ресурсам и технологиям, чтобы дать возможность познакомиться со всеми методами тепловизионных исследований. Лучше чтобы занятия проходили в небольших группах, чтобы каждый участник мог практиковаться под ругководством квалифицированного эксперта. Естественно, важен уровень преподавателей и качество учебных пособий. Желательно, чтобы программа была авторизована производителем оборудования.
Всем этим требованиям отвечает только программа ITC компании FLIR. По завершении обучения выдаются сертификаты российского и международного образцов.