Negosyo sa bahay 

Thermal imaging. Infrared radiation. IR Lenses Manufacturing Thermal Imaging Lens

F50 thermal imaging lens

Ang F50 thermal imaging lens ay ang longest-range interchangeable lens na idinisenyo para sa pag-install sa Pulsar Helion XP28 at Pulsar Helion XP38 thermal imaging monoculars. Ang focal length na 50 mm ay nagbibigay ng teknikal na kakayahan para sa komportableng mga obserbasyon sa malalayong distansya. Kapag ginagamit ang partikular na lens na ito, makikilala mo ang isang target na 1.7 metro ang taas (isang usa o isang tao) sa layong 1800 metro, na, sa mga kondisyon na napakahina ng visibility, ay isang hindi maikakaila na kalamangan sa iba pang mga optical device.

Ang optical magnification ng Pulsar Helion XP thermal imager gamit ang F50 lens ay 2.5x, ngunit gumagamit ng makinis digital zoom sa loob ng 2x-8x, makakamit mo ang maximum na magnification ng device na 20x. Ang larangan ng view sa layo na 100 metro ay 21 metro. Ang paggamit ng mga mapagpapalit na lens sa isang thermal imaging device ay makabuluhang nagpapalawak sa functionality ng device. Kaya, kung kailangan mong mabilis na makahanap ng isang thermal object sa isang malaking lugar sa isang maikling distansya, mas mahusay na gumamit ng isang short-focus interchangeable lens, at kapag naghahanap ng mga target sa isang malaking distansya, ang F50 lens ay magbubunyag ng lahat ng mga kasiyahan. .

Pansin! Pagkatapos pisikal na palitan ang lens, para gumana nang tama ang thermal imager, kailangan mong piliin ang naaangkop na halaga na "50" sa menu ng device. Ngayon ang iyong thermal imaging monocular ay gagana nang tama, at ang imahe ng malalayong bagay ay magiging may mataas na kalidad.

Ang pagbuo, disenyo at paggawa ng mga infrared (IR) lens para sa mga thermal imaging system na tumatakbo sa mga saklaw na 3...5 at 8...12 microns, pati na rin para sa mga optical sensor na tumatakbo sa IR range, ay isang mahalagang aktibidad. ng kumpanya. Ang kumpanya ay nagdidisenyo at gumagawa ng mga infrared (IR) lens (kabilang ang mga athermal lens), parehong serial sa mga karaniwang bersyon at teknikal na mga detalye customer, at nagsasagawa rin ng mga kalkulasyon at paggawa ng iba pang optical assemblies para sa IR equipment, kabilang ang:

  • thermal imaging lenses para sa mga uncooled thermal imaging camera batay sa microbolometric matrice sa 8…12 µm range. Ito ang pinakakaraniwang uri ng system, dahil sa spectral range na epektibo para sa pagpapadala ng thermal imaging, ang pinakamainam na pagiging praktiko ng mga matrix receiver na hindi nangangailangan ng paglamig at malamig na diaphragm, pati na rin ang medyo mababang presyo ng naturang device;
  • thermal imaging lenses para sa mga cooled thermal imaging camera na tumatakbo sa 3…5 micron range. Batay sa mga naturang sistema, ang mga thermal imager ay nilikha na may mas mataas na kumbinasyon ng mga kinakailangan para sa mga katangian at disenyo. Ito ang pinaka kumplikadong uri ng mga infrared system, ngunit sa parehong oras mayroon ito pinakamahusay na mga pagkakataon sa pagtuklas at pagkakakilanlan ng mga bagay sa pagsubaybay;
  • Mga IR lens para sa single- at multi-element na sensor na tumatakbo sa kalagitnaan at malapit sa IR range, higit sa lahat 3...5 µm. Kadalasan ito mga simpleng sistema, na kinabibilangan ng mga simpleng IR optika at isang sensor, ang pangunahing gawain kung saan ay ang pagbuo ng signal, at hindi ang paghahatid ng imahe.

Ang mga infrared lens ay nahahanap ang kanilang aplikasyon sa mga thermal imaging system ng iba't ibang klase:

  • pagtatanggol (portable at stationary thermal imager, thermal imaging sight, optical location stations, target designation device at pasyalan para sa ground vehicles);
  • teknolohikal (thermal control device para sa teknolohikal at layunin ng konstruksiyon, pyrometer);
  • para sa seguridad (mga thermal imaging camera para sa kontrol ng perimeter, mga hangganan, mga sistema ng proteksyon sa sunog).

Depende sa mga itinalagang gawain, bumuo kami ng mga infrared (IR) lens ng lahat ng tinukoy na klase, kung saan namumukod-tangi ang mga athermal IR lens. Ang IR optics para sa mid- at long-range thermal imager ay may sariling mga detalye, na ipinahayag sa mga thermo-optical na katangian ng mga optical na materyales na ginamit, tulad ng mga solong kristal ng germanium, silicon, polycrystalline selenide at zinc sulfide, mga solong kristal ng metal fluoride. Sa karamihan ng mga kaso, ang IR lens ay naglalaman ng mga lente na gawa sa germanium, na may mataas at nonlinear na temperatura na koepisyent ng refractive index. Dahil dito, ang IR optics ay madaling ma-defocus kapag nagbabago ang temperatura, at ang isang solusyon sa problema ay isang disenyo na binabayaran ng temperatura na gumagalaw sa isang lens o grupo ng mga lente na nauugnay sa receiver depende sa temperatura. Ilang kumpanya ang nag-aalok ng mga athermal lens dahil sa kumplikadong disenyo na kinakailangan, kadalasang ginagamit sa malupit na mekanikal at shock na kapaligiran. Batay sa iyong mga teknikal na detalye, kakalkulahin at bubuo kami ng custom-made na athermal IR lens. Ang mga optika para sa mga thermal imager ay binuo at ginawa sa iba't ibang disenyo gamit ang partikular na mahirap proteksiyon na mga patong, bersyon ng OEM, na may magaan na disenyo.

Ang infrared radiation ay sanhi ng vibrations mga singil sa kuryente, kasama sa komposisyon ng anumang sangkap na bumubuo sa mga bagay ng buhay at walang buhay na kalikasan, katulad ng mga electron at ions. Ang mga vibrations ng mga ions na bumubuo sa substance ay tumutugma sa low-frequency radiation (infrared radiation) dahil sa malaking masa ng mga oscillating charge. Ang radiation na nagreresulta mula sa paggalaw ng mga electron ay maaari ding magkaroon mataas na dalas, na lumilikha ng radiation sa nakikita at ultraviolet na mga rehiyon ng spectrum.

Ang mga electron ay bahagi ng mga atomo at pinananatili malapit sa kanilang ekwilibriyong posisyon (bilang bahagi ng mga molekula o isang kristal na sala-sala) sa pamamagitan ng makabuluhang panloob na puwersa. Sa sandaling kumilos, nakakaranas sila ng hindi regular na pagsugpo, at ang kanilang radiation ay tumatagal sa katangian ng mga pulso, i.e. nailalarawan sa pamamagitan ng isang spectrum ng iba't ibang mga wavelength, kung saan mayroong mga mababang frequency wave, lalo na ang infrared radiation.

Ang infrared radiation ay electromagnetic radiation na sumasakop sa spectral na rehiyon sa pagitan ng dulo ng pulang rehiyon ng nakikitang liwanag (na may wavelength (λ) na katumbas ng 0.74 μm at microwave radio radiation na may wavelength na 1...2 mm.

Sa hanay ng infrared ay may mga lugar kung saan ang IR radiation ay masinsinang hinihigop ng atmospera dahil sa pagkakaroon ng carbon dioxide, ozone, at singaw ng tubig dito.

Kasabay nito, may mga tinatawag na "transparency windows" (isang hanay ng mga wavelength ng optical radiation kung saan may mas kaunting pagsipsip ng IR radiation ng medium kumpara sa iba pang mga saklaw). Maraming mga infrared system (kabilang ang ilang NVG at thermal imager) ay epektibo dahil mismo sa pagkakaroon ng naturang "transparency window". Narito ang ilang hanay (ang mga wavelength ay ipinahiwatig sa micrometers): 0.95...1.05, 1.2...1.3, 1.5...1.8, 2.1...2.4, 3.3...4.2, 4.5...5, 8. ..13.

Ang interference ng atmospera (fog, haze, pati na rin ang opacity ng atmospera dahil sa usok, smog, atbp.) ay nakakaapekto sa infrared radiation sa ibang paraan sa iba't ibang parte spectrum, ngunit sa pagtaas ng wavelength ay bumababa ang impluwensya ng mga interferences na ito. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang haba ng daluyong ay nagiging maihahambing sa laki ng mga patak ng fog at mga particle ng alikabok, kaya ang pagpapalaganap ng radiation ay hindi gaanong nakakalat ng mga hadlang at yumuko sa paligid nito dahil sa diffraction. Halimbawa, sa spectral na rehiyon na 8...13 microns, ang fog ay hindi gumagawa ng malubhang pagkagambala sa pagpapalaganap ng radiation.

Ang anumang pinainit na katawan ay naglalabas ng isang stream ng infrared radiation, iyon ay, optical radiation na may wavelength na mas malaki kaysa sa wavelength ng nakikitang radiation, ngunit mas mababa kaysa sa wavelength ng microwave radiation.

Halimbawa. Ang temperatura ng katawan ng tao ay 36.6°C, ang spectral radiation nito ay nasa hanay na 6...21 microns, isang metal rod na pinainit hanggang 300°C ang naglalabas sa wave range mula 2 hanggang 6 microns. Kasabay nito, ang isang spiral ng tungsten filament na pinainit sa temperatura na 2400°C ay may radiation na 0.2...

  1. microns, sa gayon ay nakakaapekto sa nakikitang rehiyon ng spectrum, na nagpapakita ng sarili bilang isang maliwanag na glow.

Mga lugar ng sibil na aplikasyon ng thermal imaging

Ang mga thermal imaging device para sa paggamit ng sibilyan ay karaniwang nahahati sa dalawa malalaking grupo- mga kagamitan sa pagmamasid at mga instrumento sa pagsukat. Kasama sa una ang mga kagamitan para sa mga sistema ng seguridad at kaligtasan ng sunog, mga thermal imaging system para sa seguridad ng transportasyon, pangangaso ng mga thermal imaging device at mga tanawin, mga thermal imager na ginagamit sa forensics, atbp. Ang pagsukat ng mga thermal imager ay ginagamit sa medisina, enerhiya, mechanical engineering at mga aktibidad na pang-agham.

Ilang halimbawa. Ayon sa mga istatistika, na may bisa para sa karamihan ng mga rehiyon na may binuo na network ng transportasyon, higit sa kalahati ng mga nakamamatay na aksidente ang nangyayari sa gabi, sa kabila ng katotohanan na karamihan sa mga driver ay gumagamit ng kotse sa araw. Ito ay walang pagkakataon na sa mga nakaraang taon ang pagsasanay ng equipping mga kotse na may isang thermal imaging camera ay naging laganap, na nagpapadala sa isang display na matatagpuan sa cabin ang temperatura larawan ng sitwasyon sa kalsada sa harap ng kotse. Kaya, ang thermal imager ay umaakma sa pang-unawa ng driver, na hindi perpekto para sa maraming kadahilanan (kadiliman, fog, paparating na mga headlight) sa mga kondisyon ng gabi. Sa parehong paraan, ang mga thermal imaging camera ay ginagamit sa security video surveillance na kahanay ng mga night digital camera (hybrid video surveillance system), na nagbibigay ng mas kumpletong larawan ng kalikasan at pag-uugali ng mga bagay sa frame. Gumagamit ang Ministry of Emergency Situations ng mga thermal imaging camera kung sakaling magkaroon ng sunog - sa mga kondisyon ng usok sa silid, tumutulong ang isang thermal imager sa pag-detect ng mga tao at pinagmumulan ng pagkasunog. Ang pagsusuri sa mga de-koryenteng mga kable ay nagpapahintulot sa iyo na makita ang isang depekto sa koneksyon. Ang pag-scan ng thermal imaging ng mga kagubatan mula sa himpapawid ay nakakatulong upang matukoy ang pinagmulan ng apoy.

Sa wakas, matagumpay na ginagamit ang mga portable na naisusuot na thermal imager sa pangangaso (pagtuklas ng mga hayop, epektibong paghahanap ng mga sugatang hayop na walang aso), kapag nagsasagawa ng mga quantitative census ng mga hayop, atbp. Sa hinaharap, isasaalang-alang namin ang mga thermal imager mula sa pangkat ng mga aparato ng pagmamasid na pangunahin para sa pangangaso.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang thermal imager

Sa pagsasanay sa engineering, mayroong mga konsepto ng bagay at background. Ang object ay karaniwang ang mga bagay na kailangang makita at suriin (tao, sasakyan, hayop, atbp.), Ang background ay lahat ng iba pa na hindi inookupahan ng object ng pagmamasid, ang espasyo sa larangan ng view ng device (kagubatan, damo, gusali, atbp.)

Ang operasyon ng lahat ng thermal imaging system ay batay sa pagtatala ng pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng pares ng "object/background" at pag-convert ng natanggap na impormasyon sa isang imaheng nakikita ng mata. Dahil sa ang katunayan na ang lahat ng mga katawan sa paligid ay pinainit nang hindi pantay, ang isang tiyak na larawan ng pamamahagi ng infrared radiation ay bubuo. At mas malaki ang pagkakaiba sa intensity ng infrared radiation ng mga katawan ng bagay at background, mas nakikilala, iyon ay, contrasting, ang imahe na nakuha ng thermal imaging camera ay magiging. Ang mga modernong thermal imaging device ay may kakayahang makakita ng mga kaibahan ng temperatura na 0.015…0.07 degrees.

Habang ang karamihan sa mga night vision device ay tumatakbo batay sa mga electro-optical converter (IOCs) o CMOS/CCD matrice, kumukuha ng infrared radiation na may wavelength sa hanay na 0.78...1 microns, na bahagyang mas mataas kaysa sa sensitivity ng mata ng tao, ang pangunahing Ang operating range ng thermal imaging equipment ay 3...5.5 microns (mid-wave infrared, o MWIR) at 8...14 microns (long-wave infrared, o LWIR). Narito na ang mga layer ng ibabaw ng atmospera ay transparent sa infrared radiation, at ang emissivity ng mga naobserbahang bagay na may temperatura mula -50 hanggang +50ºС ay pinakamataas.

Ang thermal imager ay isang electronic observation device na lumilikha ng larawan ng pagkakaiba ng temperatura sa naobserbahang rehiyon ng espasyo. Ang batayan ng anumang thermal imager ay isang bolometric matrix (sensor), na ang bawat elemento (pixel) ay sumusukat ng temperatura na may mataas na katumpakan.

Ang bentahe ng mga thermal imager ay hindi nila kailangan panlabas na mapagkukunan pag-iilaw - ang sensor ng thermal imager ay sensitibo sa sariling radiation ng mga bagay. Bilang resulta, ang mga thermal imager ay gumagana nang pantay-pantay sa araw at gabi, kasama ang ganap na kadiliman. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang masamang kondisyon ng panahon (fog, ulan) ay hindi lumilikha ng hindi malulutas na pagkagambala sa isang thermal imaging device, habang sa parehong oras ay ginagawang ganap na walang silbi ang mga ordinaryong aparato sa gabi.

Pinasimple, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng lahat ng mga thermal imager ay inilalarawan ng sumusunod na algorithm:

  • Ang thermal imager lens ay bumubuo sa sensor ng isang mapa ng temperatura (o isang mapa ng pagkakaiba sa lakas ng radiation) ng buong lugar na naobserbahan sa larangan ng view
  • Ang microprocessor at iba pang mga elektronikong bahagi ng disenyo ay nagbabasa ng data mula sa matrix, pinoproseso ito at bumubuo ng isang imahe sa display ng device, na isang visual na interpretasyon ng data na ito, na direktang tinitingnan o sa pamamagitan ng eyepiece ng tagamasid.

Hindi tulad ng mga night vision device batay sa mga electron-optical converter (tawagin natin silang analog), ang mga thermal imager, tulad ng mga digital night vision device, ay nagbibigay-daan sa iyo na magpatupad ng malaking bilang ng mga setting at function ng user. Halimbawa, ang pagsasaayos ng liwanag at kaibahan ng imahe, pagbabago ng kulay ng imahe, pagpasok ng iba't ibang impormasyon sa larangan ng view (kasalukuyang oras, indikasyon ng mababang baterya, mga icon ng mga naka-activate na mode, atbp.), karagdagang digital zoom, larawan- in-picture function (nagbibigay-daan para sa paghiwalayin ang isang maliit na "window" na magpakita sa larangan ng view ng karagdagang imahe ng buong bagay o ilang bahagi nito, kabilang ang pinalaki), pansamantalang patayin ang display (upang makatipid ng enerhiya at mask ang tagamasid sa pamamagitan ng pag-aalis ng glow ng gumaganang display).

Upang makuha ang mga larawan ng mga naobserbahang bagay, ang mga video recorder ay maaaring isama sa mga thermal imager. Maaari mong ipatupad ang mga function tulad ng wireless (channel ng radyo, WI-FI) na paglipat ng impormasyon (larawan, video) sa mga panlabas na receiver o remote control ng device (halimbawa, may mga mobile device), pagsasama sa mga laser rangefinder (na may input ng impormasyon mula sa mga rangefinder sa larangan ng view ng device), GPS sensors (ang kakayahang ayusin ang mga coordinate ng naobserbahang bagay), atbp.

Ang mga thermal imaging na pasyalan ay mayroon ding ilang natatanging katangian kaugnay ng mga "analog" na pasyalan sa gabi para sa pangangaso. Ang pagpuntirya ng marka sa kanila ay karaniwang "digital", i.e. Ang imahe ng marka sa panahon ng pagpoproseso ng signal ng video ay nakapatong sa tuktok ng imaheng naobserbahan sa display at gumagalaw nang elektroniko, na ginagawang posible na ibukod mula sa paningin ang mga yunit ng input ng pagwawasto ng mekanikal na bahagi ng night analogue o pang-araw. optical na tanawin at nangangailangan ng mataas na katumpakan sa paggawa ng mga bahagi at pagpupulong ng mga yunit na ito. Bukod pa rito, inaalis nito ang gayong epekto bilang paralaks, dahil ang imahe ng observation object at ang imahe ng target na reticle ay nasa parehong eroplano - ang display plane.

Maaaring ipatupad ang memory storage sa digital at thermal imaging sight malaking dami nakikita ang mga reticle na may iba't ibang mga configuration at kulay, maginhawa at mabilis na pag-zero gamit ang "one-shot zeroing" o "zeroing sa Freeze mode", function na awtomatikong pagwawasto kapag binabago ang distansya ng pagpapaputok, pag-iimbak ng zeroing coordinates para sa ilang mga armas, indikasyon ng ikiling (tilt) paningin at marami pang iba.

Thermal imaging device.

Lens. Ang pinakakaraniwan, ngunit hindi lamang ang materyal para sa paggawa ng mga lente para sa mga thermal imaging device ay monocrystalline germanium. Sa iba't ibang antas, ang sapphire, zinc selenide, silicon at polyethylene ay mayroon ding bandwidth sa mga saklaw ng MWIR at LWIR. Ginagamit din ang mga baso ng chalcogenide upang gumawa ng mga lente para sa mga thermal imaging device.

Ang optical germanium ay may mataas na throughput at, nang naaayon, isang mababang absorption coefficient sa hanay na 2...15 microns. Ito ay nagkakahalaga ng paggunita na ang saklaw na ito ay sumasaklaw sa dalawang atmospheric na "transparency windows" (3...5 at 8...12 microns). Karamihan sa mga sensor na ginagamit sa mga civilian thermal imaging device ay gumagana sa hanay na ito.

Ang Germanium ay isang mamahaling materyal, kaya sinubukan nilang gumawa ng mga optical system mula sa isang minimum na halaga ng mga bahagi ng germanium. Minsan, upang mabawasan ang gastos ng disenyo ng lens, ginagamit ang mga salamin na may spherical o aspherical na ibabaw. Upang maprotektahan ang mga panlabas na optical na ibabaw mula sa mga panlabas na impluwensya, ginagamit ang isang patong batay sa diamond-like carbon (DLC) o mga analog.

Ang klasikong optical glass ay hindi ginagamit para sa paggawa ng mga lente para sa mga thermal imaging device, dahil wala itong kapasidad ng paghahatid sa wavelength na higit sa 4 microns.

Ang disenyo ng lens at ang mga parameter nito ay may malaking epekto sa mga kakayahan ng isang partikular na thermal imaging device. Kaya, Focal length lente direktang nakakaapekto sa pag-magnify ng device (mas malaki ang focus, mas malaki, lahat ng iba pang bagay ay pantay, ang magnification), field of view (bumababa habang tumataas ang focus) at observation range. Kamag-anak na siwang ng lens, na kinakalkula bilang quotient ng luminous diameter ng lens hanggang sa focal point, ay nagpapakilala sa relatibong dami ng enerhiya na maaaring dumaan sa lens. Naaapektuhan ng relative aperture index ang sensitivity, gayundin ang resolution ng temperatura ng isang thermal imaging device.

Ang mga visual effect gaya ng vignetting at ang Narcissus effect ay dahil din sa disenyo ng lens at karaniwan sa iba't ibang degree sa lahat ng thermal imaging device.

Sensor. Ang photosensitive na elemento ng isang thermal imaging device ay isang two-dimensional multi-element array ng photodetectors (FPA), na ginawa batay sa iba't ibang semiconductor na materyales. Mayroong maraming mga teknolohiya para sa paggawa ng mga infrared na sensitibong elemento, ngunit sa mga thermal imaging device para sa paggamit ng sibilyan ay mapapansin ng isa ang napakalaki na kahusayan ng mga bolometer (microbolometers).

Ang microbolometer ay isang receiver ng IR radiation energy, ang pagkilos nito ay batay sa pagbabago sa electrical conductivity ng sensitibong elemento kapag pinainit ito dahil sa pagsipsip ng radiation. Ang mga microbolometer ay nahahati sa dalawang subclass, depende sa kung aling materyal na sensitibo sa IR, vanadium oxide (VOx) o amorphous silicon (α-Si), ang ginagamit.

Ang sensitibong materyal ay sumisipsip ng infrared radiation, bilang isang resulta kung saan, ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ang sensitibong lugar ng pixel (isang photodetector sa matrix) ng microbolometer ay uminit. Ang panloob na electrical conductivity ng materyal ay nagbabago, at ang mga pagbabagong ito ay naitala. Ang huling resulta ay isang monochrome o visualization ng kulay ng larawan ng temperatura sa display ng device. Kapansin-pansin na ang kulay kung saan ipinapakita ang larawan ng temperatura sa display ay ganap na nakasalalay sa pagpapatakbo ng bahagi ng software ng thermal imaging device.

Nasa litrato: microbolometer matrix (sensor) mula sa Ulis

Ang paggawa ng mga microbolometer matrice ay isang masinsinang kaalaman, high-tech at mahal na proseso. Iilan lamang ang mga kumpanya at bansa sa mundo na kayang mapanatili ang naturang produksyon.

Ang mga tagagawa ng thermal imaging sensors (microbolometers), sa kanilang mga dokumento na kumokontrol sa kalidad ng mga sensor, pinapayagan ang presensya sa sensor ng parehong indibidwal na mga pixel at ang kanilang mga akumulasyon (mga kumpol), na may mga deviations sa output signal sa panahon ng normal na operasyon - ang tinatawag na "patay" o "sira" na mga pixel . Ang mga "patay" na pixel ay karaniwan sa mga sensor mula sa anumang manufacturer. Ang kanilang presensya ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng iba't ibang mga paglihis na maaaring mangyari sa panahon ng paggawa ng isang microbolometer, pati na rin ang pagkakaroon ng mga dayuhang impurities sa mga materyales kung saan ginawa ang mga sensitibong elemento. Kapag gumagana ang isang thermal imaging device, tumataas ang sariling temperatura ng mga pixel, at ang mga pixel na hindi matatag sa pagtaas ng temperatura ("nasira") ay magsisimulang gumawa ng signal na maaaring malaki ang pagkakaiba sa signal mula sa mga pixel na gumagana nang tama. Sa pagpapakita ng isang thermal imaging device, maaaring lumitaw ang mga naturang pixel bilang mga puti o itim na tuldok (sa kaso ng mga indibidwal na pixel) o mga spot ng iba't ibang configuration, laki (sa kaso ng mga cluster) at liwanag (napakaliwanag o napakadilim). Ang pagkakaroon ng naturang mga pixel ay hindi sa anumang paraan makakaapekto sa mahabang buhay ng sensor at hindi ito dahilan para lumala ang mga parameter nito habang ginagamit ito sa hinaharap. Sa katunayan, ito ay isang "cosmetic" na depekto lamang sa imahe.

Gumagamit ang mga tagagawa ng mga thermal imager ng iba't ibang mga algorithm ng software para sa pagproseso ng signal mula sa mga may sira na pixel upang mabawasan ang kanilang epekto sa kalidad at visibility ng imahe. Ang kakanyahan ng pagpoproseso ay upang palitan ang signal mula sa isang may sira na pixel ng isang signal mula sa isang kalapit (pinakamalapit) na normal na gumaganang pixel o isang average na signal mula sa ilang mga kalapit na pixel. Bilang resulta ng pagproseso na ito, ang mga may sira na pixel, bilang panuntunan, ay halos hindi nakikita sa imahe.

Sa ilang kundisyon obserbasyon, posible pa ring makita ang pagkakaroon ng mga itinamang may sira na pixel (lalo na ang mga kumpol), halimbawa, kapag ang hangganan sa pagitan ng mainit at malamig na mga bagay ay nahuhulog sa larangan ng pagtingin ng isang thermal imaging device, at sa gayon kapag ang hangganang ito ay eksaktong bumabagsak sa pagitan isang kumpol ng mga may sira na pixel at karaniwang gumaganang mga pixel. Kapag nag-tutugma ang mga kundisyong ito, makikita ang isang kumpol ng mga may sira na pixel bilang isang spot na kumikinang sa puti at madilim na mga kulay, at pinakahawig ng isang patak ng likido sa larawan. Mahalagang tandaan na ang pagkakaroon ng gayong epekto ay hindi isang tanda ng isang may sira na thermal imaging device.

Electronic processing unit. Karaniwan, ang electronic processing unit ay binubuo ng isa o ilang mga board (depende sa layout ng device), kung saan matatagpuan ang mga dalubhasang microcircuits na nagpoproseso ng signal na nabasa mula sa sensor at higit pang nagpapadala ng signal sa display, kung saan ang isang imahe ng Ang pamamahagi ng temperatura ng naobserbahang lugar ay nabuo. Ang mga pangunahing kontrol ng aparato ay matatagpuan sa mga board, at ang power supply circuit ay ipinatupad din, kapwa para sa aparato sa kabuuan at para sa mga indibidwal na circuit circuit.

Microdisplay at eyepiece. Dahil sa ang katunayan na ang karamihan sa pangangaso ng thermal imager ay gumagamit ng mga microdisplay, ang isang eyepiece ay ginagamit upang obserbahan ang imahe, na gumagana tulad ng isang magnifying glass at nagbibigay-daan sa iyong kumportableng tingnan ang imahe na may magnification.

Ang pinakakaraniwang ginagamit na liquid crystal (LCD) na mga display ay translucent type (ang likod na bahagi ng display ay iluminado ng isang light source) o OLED display (kapag ipinadala agos ng kuryente ang display na materyal ay nagsisimulang maglabas ng liwanag).

Ang paggamit ng mga OLED display ay may ilang mga pakinabang: ang kakayahang patakbuhin ang aparato sa mas mababang temperatura, mas mataas na liwanag at kaibahan ng imahe, isang mas simple at mas maaasahang disenyo (walang mapagkukunan para sa pag-backlight ng display, tulad ng sa mga LCD display) . Bilang karagdagan sa mga LCD at OLED na display, ang LCOS (Liquid Crystal on Silicone) microdisplay, na isang uri ng reflective-type na liquid crystal display, ay maaaring gamitin.

PANGUNAHING PARAMETER NG MGA THERMAL IMAGING DEVICES

TUMAAS.Ang katangian ay nagpapakita kung gaano karaming beses ang imahe ng isang bagay na naobserbahan sa aparato ay mas malaki kumpara sa pagmamasid sa bagay gamit ang mata. Yunit ng pagsukat - maramihang (pagtatalaga"x", halimbawa, "2x" - "dalawang beses").

Para sa mga thermal imaging device, ang mga karaniwang halaga ng magnification ay mula 1x hanggang 5x, dahil Ang pangunahing gawain ng mga aparato sa gabi ay upang makita at makilala ang mga bagay sa mababang liwanag at mahihirap na kondisyon. lagay ng panahon. Ang pagtaas ng magnification sa mga thermal imaging device ay humahantong sa isang makabuluhang pagbaba sa pangkalahatang aperture ng device, bilang isang resulta kung saan ang imahe ng bagay ay magiging hindi gaanong contrasting sa background kaysa sa isang katulad na device na may mas mababang magnification. Ang pagbaba sa ratio ng aperture na may pagtaas ng magnification ay maaaring mabayaran sa pamamagitan ng pagtaas ng maliwanag na diameter ng lens, ngunit ito naman, ay hahantong sa pagtaas sa pangkalahatang mga sukat at bigat ng aparato, at mas kumplikadong optika, na binabawasan ang pangkalahatang kadalian ng paggamit ng mga naisusuot na device at makabuluhang pinatataas ang presyo ng isang thermal imaging device. Ito ay lalong mahalaga para sa mga saklaw, dahil ang mga gumagamit ay kailangang hawakan ang sandata sa kanilang mga kamay. Sa mataas na pag-magnify, ang mga paghihirap ay lumitaw din sa paghahanap at pagsubaybay sa bagay ng pagmamasid, lalo na kung ang bagay ay gumagalaw, dahil habang tumataas ang pag-magnify, bumababa ang larangan ng pagtingin.

Ang pag-magnify ay tinutukoy ng mga focal length ng lens at eyepiece, pati na rin ang zoom factor (K), na katumbas ng ratio ng mga pisikal na dimensyon (diagonals) ng display at sensor:

saan:

ftungkol sa- focal length ng lens

fOK- focal length ng eyepiece

LSa- sukat ng diagonal ng sensor

Ld- display diagonal na laki.

DEPENDENCY:

Ang mas malaki ang focal length ng lens, ang laki ng display, ang karagdagang pagtaas.

Ang mas malaki ang focal length ng eyepiece, ang laki ng sensor, ang mas mababa ang pagtaas.

LINYA NG PANINGIN. Tinutukoy ang laki ng espasyo na maaaring sabay na matingnan sa pamamagitan ng device. Karaniwan, ang larangan ng pagtingin sa mga parameter ng mga aparato ay ipinahiwatig sa mga degree (ang anggulo ng larangan ng pagtingin sa figure sa ibaba ay itinalaga bilang 2Ѡ) o sa mga metro para sa isang tiyak na distansya (L) sa object ng pagmamasid (ang linear field of view sa figure ay itinalaga bilang A).

Ang field ng view ng mga digital night vision device at thermal imaging device ay tinutukoy ng focus ng lens (fob) at ang pisikal na laki ng sensor (B). Karaniwan, ang lapad (pahalang na laki) ay kinukuha bilang laki ng sensor kapag kinakalkula ang field ng view, na nagreresulta sa pahalang na angular na field ng view:

Alam ang laki ng sensor nang patayo (taas) at pahilis, maaari mo ring kalkulahin ang angular na field ng view ng device nang patayo o pahilis.

Pagkagumon:

Kung mas malaki ang sukat ng sensor o mas maliit ang focus ng lens, angmas malaking field of view.

Kung mas malaki ang field ng view ng device, mas komportable itong pagmasdan ang mga bagay - hindi na kailangang patuloy na ilipat ang device upang tingnan ang bahagi ng espasyo ng interes.

Mahalagang maunawaan na ang field ng view ay inversely proportional sa magnification - habang tumataas ang magnification ng device, bumababa ang field of view nito. Isa rin ito sa mga dahilan kung bakit hindi ginawa ang mga infrared system (partikular na mga thermal imager) na may mataas na pag-magnify. Kasabay nito, kailangan mong maunawaan na habang tumataas ang larangan ng pagtingin, bababa ang distansya ng pagtuklas at pagkilala.

FRAME UPDATE RATE. Ang isa sa mga pangunahing teknikal na katangian ng isang thermal imaging device ay ang rate ng pag-update ng frame. Mula sa pananaw ng user, ito ang bilang ng mga frame na ipinapakita sa display sa loob ng isang segundo. Kung mas mataas ang rate ng pag-refresh ng frame, hindi gaanong kapansin-pansin ang epekto ng "lag" ng larawang nabuo ng thermal imaging device kaugnay ng totoong eksena. Kaya, kapag nagmamasid sa mga dynamic na eksena gamit ang isang device na may refresh rate na 9 na mga frame sa bawat segundo, ang imahe ay maaaring magmukhang malabo, at ang mga paggalaw ng mga gumagalaw na bagay ay maaaring lumitaw na naantala, na may "mga jerks." Sa kabaligtaran, mas mataas ang rate ng pag-refresh ng frame, magiging mas maayos ang pagpapakita ng mga dynamic na eksena.

PAHINTULOT. MGA SALIK NA NAKAKAAPEKTO SA RESOLUSYON.

Ang resolusyon ay tinutukoy ng mga parameter ng mga optical na elemento ng device, sensor, display, ang kalidad ng mga solusyon sa circuit na ipinatupad sa device, pati na rin ang mga algorithm sa pagproseso ng signal na ginamit. Ang resolution ng isang thermal imaging device (resolution) ay isang kumplikadong indicator, ang mga bahagi nito ay temperatura at spatial resolution. Tingnan natin ang bawat isa sa mga sangkap na ito nang hiwalay.

Resolusyon sa temperatura(sensitivity; minimum detectable temperature difference) ay ang boundary ratio ng signal ng object of observation sa background signal, na isinasaalang-alang ang ingay ng sensitive element (sensor) ng thermal imaging camera. Ang mataas na resolution ng temperatura ay nangangahulugan na ang isang thermal imaging device ay makakapagpakita ng isang bagay ng isang tiyak na temperatura laban sa isang background na may katulad na temperatura, at mas maliit ang pagkakaiba sa pagitan ng mga temperatura ng bagay at background, mas mataas ang resolution ng temperatura.

Spatial na resolusyon nailalarawan ang kakayahan ng device na ilarawan nang magkahiwalay ang dalawang malapit na pagitan ng mga punto o linya. SA teknikal na mga detalye device, ang parameter na ito ay maaaring isulat bilang "resolution", "resolution limit", "maximum resolution", na, sa prinsipyo, ay ang parehong bagay.

Kadalasan, ang resolusyon ng aparato ay nailalarawan sa pamamagitan ng spatial na resolusyon ng microbolometer, dahil ang mga optical na bahagi ng aparato ay karaniwang may margin ng resolusyon.

Karaniwan, ang resolution ay tinukoy sa mga stroke (mga linya) bawat milimetro, ngunit maaari ding tukuyin sa mga angular na unit (segundo o minuto).

Kung mas mataas ang halaga ng resolution sa mga stroke (mga linya) bawat milimetro at mas mababa ang resolution sa mga angular na halaga, mas mataas ang resolution. Kung mas mataas ang resolution ng device, mas malinaw ang imaheng nakikita ng observer.

Upang sukatin ang resolution ng mga thermal imager, ginagamit ang mga espesyal na kagamitan - isang collimator, na lumilikha ng isang simulate na imahe ng isang espesyal na bagay sa pagsubok - isang line thermal target. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa larawan ng pansubok na bagay sa pamamagitan ng device, hinuhusgahan ng isa ang resolution ng thermal imager - kung mas maliit ang mga stroke ng mundo ay malinaw na makikita nang hiwalay sa isa't isa, mas mataas ang resolution ng device.

Larawan: Iba't ibang mga opsyon para sa thermal world (tingnan sa pamamagitan ng isang thermal imaging device)

Ang resolution ng device ay depende sa resolution ng lens at eyepiece. Ang lens ay bumubuo ng isang imahe ng object ng pagmamasid sa sensor plane, at kung ang resolution ng lens ay hindi sapat, ang karagdagang pagpapabuti ng resolution ng device ay imposible. Sa parehong paraan, ang isang mababang kalidad na eyepiece ay maaaring "masira" ang pinakamalinaw na imahe na nabuo ng mga bahagi ng aparato sa display.

Ang resolution ng device ay depende rin sa mga parameter ng display kung saan nabuo ang imahe. Tulad ng sensor, ang pagtukoy sa kadahilanan ay ang resolution ng display (bilang ng mga pixel) at ang kanilang laki. Ang pixel density sa display ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang indicator bilang PPI (maikli para sa "pixels per inch") - ito ay isang indicator na nagpapahiwatig ng bilang ng mga pixel bawat pulgada ng lugar.

Sa kaso ng direktang paglipat ng imahe (nang walang pag-scale) mula sa sensor patungo sa display, ang mga resolution ng pareho ay dapat na pareho. Sa kasong ito, ang isang pagbawas sa resolution ng device (kung ang display resolution ay mas mababa kaysa sa sensor resolution) o ang hindi makatarungang paggamit ng isang mamahaling display (kung ang display resolution ay mas mataas kaysa sa sensor) ay inalis.

Ang mga parameter ng sensor ay may malaking impluwensya sa resolution ng device. Una sa lahat, ito ang resolution ng bolometer - ang kabuuang bilang ng mga pixel (karaniwang tinukoy bilang produkto ng mga pixel sa termino at sa column) at ang laki ng pixel. Ang dalawang pamantayang ito ay nagbibigay ng pangunahing pagtatasa ng resolusyon.

ADIKSIYON:

Kung mas malaki ang bilang ng mga pixel at mas maliit ang laki ng mga ito, mas mataasresolusyon.

Ang pahayag na ito ay totoo para sa parehong pisikal na sukatmga sensor. Isang sensor na may pixel density sa bawat unit areahigit pa, mayroon din itong mas malaking resolusyon.

Ang mga thermal imaging device ay maaari ding gumamit ng iba't ibang algorithm para sa pagproseso ng kapaki-pakinabang na signal, na maaaring makaapekto sa pangkalahatang resolution ng device. Una sa lahat pinag-uusapan natin tungkol sa "digital zooming," kapag ang imahe na nabuo ng matrix ay digital na naproseso at "inilipat" sa display na may ilang magnification. Sa kasong ito, bumababa ang pangkalahatang resolution ng device. Ang isang katulad na epekto ay maaaring maobserbahan sa mga digital camera kapag gumagamit ng digital zoom function.

Kasama ang mga salik sa itaas, kinakailangang banggitin ang ilan pa na maaaring mabawasan ang resolution ng device. Una sa lahat, ito ay iba't ibang uri ng "ingay" na pumipinsala sa kapaki-pakinabang na signal, at sa huli ay nagpapalala sa kalidad ng imahe. Maaari kang pumili ang mga sumusunod na uri ingay:

Madilim na ingay ng signal. Ang pangunahing sanhi ng ingay na ito ay thermionic electron emission (kusang paglabas ng mga electron bilang resulta ng pag-init ng materyal ng sensor). Kung mas mababa ang temperatura, mas mababa ang madilim na signal, i.e. mas kaunting ingay; ito ay upang maalis ang ingay na ito na ginagamit ang isang shutter (tent) at pagkakalibrate ng microbolometer.

Magbasa ng ingay. Kapag ang signal na nakaimbak sa isang sensor pixel ay output mula sa sensor, na-convert sa boltahe, at pinalakas, ang karagdagang ingay, na tinatawag na readout noise, ay ipinapasok sa bawat elemento. Upang labanan ang ingay, ginagamit ang iba't ibang mga algorithm ng pagpoproseso ng imahe ng software, na kadalasang tinatawag na mga algorithm ng pagbabawas ng ingay.

Bilang karagdagan sa ingay, ang resolution ay maaaring makabuluhang bawasan sa pamamagitan ng interference na nangyayari dahil sa mga error sa layout ng device (ang kamag-anak na posisyon ng mga naka-print na circuit board at mga wire sa pagkonekta, mga cable sa loob ng device) o dahil sa mga error sa routing ng naka-print mga circuit board (ang kamag-anak na posisyon ng mga conductive track, ang presensya at kalidad ng mga shielding layer ). Gayundin, ang mga error sa electrical circuit ng device, maling pagpili ng mga elemento ng radyo para sa pagpapatupad ng iba't ibang mga filter, at in-circuit power supply ng mga electrical circuit ng device ay maaaring maging sanhi ng interference. Samakatuwid ang pag-unlad mga de-koryenteng diagram, pagsulat software Ang pagpoproseso ng signal at board routing ay mahalaga at kumplikadong mga gawain sa disenyo ng mga thermal imaging device.

HANAY NG OBSERBASYON.

Ang saklaw ng pagmamasid ng isang bagay gamit ang isang thermal imaging device ay nakasalalay sa isang kumbinasyon ng isang malaking bilang ng mga panloob na kadahilanan (mga parameter ng sensor, optical at electronic na bahagi ng aparato) at panlabas na kondisyon(iba't ibang katangian ng naobserbahang bagay, background, kadalisayan ng atmospera, at iba pa).

Ang pinaka-naaangkop na diskarte sa paglalarawan ng saklaw ng pagmamasid ay ang paghahati nito, na inilarawan nang detalyado sa iba't ibang mga mapagkukunan, sa mga hanay ng pagtuklas, pagkilala at pagkakakilanlan ayon sa mga panuntunang tinukoy ng tinatawag na. Johnson criterion, ayon sa kung saan ang saklaw ng pagmamasid ay direktang nauugnay sa temperatura at spatial na resolusyon ng thermal imaging device.

Para sa karagdagang pag-unlad Ang paksa ay nangangailangan ng pagpapakilala ng konsepto ng kritikal na sukat ng isang bagay na obserbasyon. Itinuturing na kritikal na isaalang-alang ang sukat kung saan sinusuri ang imahe ng isang bagay upang matukoy ang mga katangiang geometriko nito. Ang pinakamababang nakikitang sukat ng bagay kung saan isinasagawa ang pagsusuri ay kadalasang itinuturing na kritikal. Halimbawa, para sa isang wild boar o roe deer, ang kritikal na sukat ay maaaring ituring na taas ng katawan, para sa isang tao - taas.

Ang hanay kung saan ang kritikal na laki ng isang partikular na observation object ay umaangkop sa loob ng 2 o higit pang mga pixel ng thermal imager sensor ay itinuturing na hanay ng pagtuklas. Ang katotohanan ng pagtuklas ay nagpapakita lamang ng pagkakaroon ng bagay na ito sa isang tiyak na saklaw, ngunit hindi nagbibigay ng ideya ng mga katangian nito (hindi nagpapahintulot sa amin na sabihin kung anong uri ng bagay ito).

Katotohanan pagkilala bagay, ang kakayahang matukoy ang uri ng bagay ay kinikilala. Nangangahulugan ito na naiintindihan ng nagmamasid kung ano ang kanyang inoobserbahan sa sandaling ito- tao, hayop, kotse at iba pa. Karaniwang tinatanggap na posible ang pagkilala sa kondisyon na ang kritikal na sukat ng bagay ay umaangkop sa hindi bababa sa 6 na pixel ng sensor.

Mula sa punto ng view ng paggamit ng pangangaso, ang pinakamalaking praktikal na pagiging kapaki-pakinabang ay saklaw ng pagkakakilanlan. Ang pagkilala ay nangangahulugan na ang tagamasid ay nasusuri hindi lamang ang uri ng bagay, ngunit nauunawaan din ang mga tampok na katangian nito (halimbawa, isang lalaking boar na 1.2 m ang haba at 0.7 m ang taas). Upang matugunan ang kundisyong ito, ang kritikal na laki ng bagay ay dapat na ma-overlap ng hindi bababa sa 12 sensor pixels.

Mahalagang maunawaan na sa lahat ng mga kasong ito ay pinag-uusapan natin ang tungkol sa 50% na posibilidad ng pag-detect, pagkilala o pagkilala sa isang bagay ng isang naibigay na antas. Ang mas maraming pixel na sumasaklaw sa kritikal na laki ng isang bagay, mas mataas ang posibilidad ng pagtuklas, pagkilala o pagkakakilanlan.

EXIT PUPILS REMOVAL- ito ang distansya mula sa panlabas na ibabaw ng huling eyepiece lens hanggang sa eroplano ng pupil ng mata ng tagamasid, kung saan ang naobserbahang imahe ay magiging pinakamainam (maximum na larangan ng view, minimal na pagbaluktot). Ang parameter na ito ay pinakamahalaga para sa mga saklaw kung saan ang eye relief ay dapat na hindi bababa sa 50 mm (pinakamahusay na 80-100 mm). Ang ganitong malaking kaluwagan sa mata ay kinakailangan upang maiwasan ang tagabaril na masugatan ng eyepiece ng saklaw sa panahon ng pag-urong. Bilang isang panuntunan, para sa mga NVG at thermal imager, ang eye relief ay katumbas ng haba ng eyecup, na kinakailangan upang i-mask ang display glow sa gabi.

CALIBRATION NG SENSOR NG MGA THERMAL IMAGING DEVICES

Ang pagkakalibrate ng isang thermal imaging device ay nahahati sa factory at user calibration. Proseso ng paggawa Ang mga thermal imaging device sa mga uncooled na sensor ay nangangailangan ng factory calibration ng device (lens-sensor pair) gamit ang mga espesyal na kagamitan.

Maaari kang maging pamilyar sa mga bagong modelo ng PULSAR thermal imager at gumawa ng matalinong pagpili.