Как выбрать тепловизор: объектив, матрица, дисплей, угол обзора?

Содержимое

1. Что такое тепловизор?
2. Виды тепловизоров
3. Параметры объективов
4. Температурная чувствительность
5. Разрешение и частота обновления матрицы
6. Технологии дисплеев
7. Угол обзора и дальность видимости
8. Заключение

Сегодняшний рынок тепловизионных приборов предлагает большой выбор моделей с разными характеристиками. Разберемся, чем они отличаются, на что обращать внимание, какие особенности имеют и как выбрать тепловизор под требуемые задачи.

Что такое тепловизор?

Итак, это цифровой оптический прибор, показывающий излучение тепла, он блокирует видимый свет и пропускает только инфракрасное (тепловое) излучение. То есть тепловизор видит тепло. И за счет объектива, сенсора и внутреннего экрана может показать это нам.

Принцип работы тепловизора

Принцип работы очень схож с обычным фотоаппаратом, когда визуальная информация через объектив попадает на светочувствительную матрицу и выводится на дисплее. Только объектив у тепловизора из германия, сенсор из аморфного силикона или оксида ванадия, а высокочувствительный экран позволяет быстро реагировать на изменения температуры. Начинка достаточно специфичная. Изготовлять ее сложно, она достаточно дорогая. Рассмотрим ее в деталях.

Диапазон температур

Диапазон рабочих температур тепловизора играет важную роль при выборе бесконтактного датчика температуры. Важно обращать внимание на способность прибора фиксировать температуры в конкретном диапазоне. Перед выбором необходимо сопоставить этот диапазон с температурой измеряемого объекта. Если, например, требуется измерить температуру в 200 градусов, нет смысла выбирать прибор с диапазоном от 500 до 1000 градусов.

Современные тепловизоры способны регистрировать как низкие, так и очень высокие температуры (от -50 до +3000). Некоторые приборы специально разрабатываются для мониторинга холодильных систем или нагретых объектов, функционируя соответственно в низкотемпературном или высокотемпературном диапазонах. Стоит отметить, что чем шире рабочий диапазон температур, тем выше стоимость тепловизора.

Виды тепловизоров

Производители предоставляют разнообразные варианты тепловизионной оптики, преимущественно представленные в виде прицелов для огнестрельного оружия или монокуляров. Выбор оптического прибора зависит от конкретной задачи: например, для наблюдений исключительно удобен монокуляр, в то время как для стрельбы более подходящим вариантом может быть прицельный навес.

Все тепловизоры можно разделить на следующие виды:

Тепловизионный прицел

Предназначен для установки на стрелковое оружие, оборудованное специальной планкой, и визуально напоминает прицел снайперской винтовки. Применяется для нанесения ударов по противнику в условиях боевых действий в темное время суток и на значительных дистанциях. Обладает прицельной сеткой, аналогичной той, что используется в снайперских прицелах.

Монокуляр

Монокуляр представляет собой наиболее распространенный тип тепловизоров. Внешне он напоминает подзорную трубу и предоставляет возможность наблюдения за окружающей местностью одним глазом. Его главными преимуществами являются компактность, невысокий вес и универсальность. Помимо военного применения, такие тепловизоры часто находят применение среди охотников.

Бинонокуляр

Бинокуляр представляет собой прибор с парными окулярами для использования обоими глазами, аналогично обычным биноклям. Его преимуществом перед монокуляром является расширенное расстояние обнаружения целей – до 2 км. Кроме того, при длительном наблюдении за местностью глаза менее устают. Однако следует отметить, что бинокулярный тепловизор имеет более значительные габариты и вес по сравнению с монокуляром.

Тепловизионные очки

Данный вид тепловизоров находит применение в специальных подразделениях при выполнении тактических операций в непосредственной близости к противнику, например, в темных помещениях. Тепловизионные очки оборудованы специальными креплениями для установки на тактический шлем или носятся на голове бойца при помощи ремней.

Параметры объективов

Один из ключевых параметров – это фокусное расстояние объектива. Характеризуется промежутком от оптического центра линзы до сенсора (матрицы). Фокусное расстояние менее 35 миллиметров свойственно широкоугольными объективам, дающим широкое поле зрения, но с меньшим масштабом, чем к этому привык человеческий глаз. Объективы с фокусным расстоянием от 35 до 50 мм называются нормальными и передают масштаб примерно так же, как мы обычно видим. От 70 до 100 мм и более это уже телеобъективы, которые будут значительно увеличивать и приближать картинку. Соответственно, подбирать нужно под необходимый диапазон наблюдения.

Также важен диаметр объектива, влияющий на количество света, попадающего на матрицу. Чем больше диаметр, тем больше шансов, что он будет давать значительно лучшую картинку. Меньший объектив рассчитан под сенсор с меньшим разрешением, больший – под сенсор с большим разрешением.

Кроме того, если планируется увеличение объектов в кадре, нужно учитывать оптическое увеличение, которое предлагает объектив. Ну и конечно, подумать о том, в каких условиях будет использоваться тепловизор, чтобы выбрать соответствующий тип объектива и материал его изготовления.

Температурная чувствительность

При выборе тепловизора важно обращать внимание на показатель, известный как температурная чувствительность. Этот параметр также известен как погрешность измерения температуры в двух близлежащих точках и обычно измеряется в милликельвинах (мК). Например, значение 120 мК означает, что тепловизор способен регистрировать разницу температур в пределах 120 мК, что соответствует 0,12 °C. Сущность заключается в том, что чем меньше температурная чувствительность, тем более высококачественное изображение отображается на экране. Уменьшение разницы между температурой двух близлежащих точек также приводит к более четкому изображению.

Разрешение и частота обновления матрицы

Еще одна очень важная характеристика тепловизионных устройств, в частности, их сенсоров, это разрешение (микроболометр) и частота обновления.

В военных тепловизорах используются два типа матриц – a-Si и VOx. Матрица a-Si, на базе аморфного кремния, применяется в более доступных моделях с ограниченной чувствительностью и температурным диапазоном. Матрица VOx, основанная на оксиде ванадия, представляет более современную технологию с повышенной чувствительностью и расширенным диапазоном температур, но также обладает более высокой стоимостью.

Разрешение отражает плотность пикселей на сенсоре и влияет на качество изображения – чем выше разрешение, тем четче и более детализированное изображение мы получим. Старайтесь выбирать тепловизоры с разрешением матрицы не менее 400х300, или еще есть один стандарт 384х288. Это самые маленькие, но самые доступные варианты, которые действительно работают, и в такие приборы будет уже что-то видно. Если есть возможность выбора, обращайте внимание на более совершенные устройства, с разрешением 640х480 – на сегодняшний день стандарт в тепловизионной оптике. Такие матрицы обеспечивают наилучшее качество и наибольшую детализацию тепловой картинки, а именно это и необходимо для получения максимального расстояния детекции источников тепла.

Частота обновления матрицы определяет скорость обработки и передачи данных в тепловизоре. Чем выше пропускная способность матрицы, тем менее будет отслеживаться размытие движущихся объектов в изображении. Приборы с частотой обновления 10-15 Герц почти не пригодны для длительных наблюдений. Сейчас минимальная частота для современных приборов – это 30 Герц. 50-60 – существенно лучше.

При выборе тепловизора важно учитывать требования конкретной задачи – в некоторых случаях может быть необходим высокий уровень разрешения, а в других – повышенная скорость обработки данных.

Технологии дисплеев

На экране (дисплее) тепловизора выводится тепловая картинка с матрицы. Для мгновенного отображения «горячих точек» производители оснащают приборы ЖК дисплеями с OLED, LED или LCD технологиями. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки, в зависимости от целей использования тепловизора.

Технология OLED представляет собой органические светодиоды, которые освещают пиксели на дисплее. Для OLED-дисплеев характерен высокий контраст, насыщенные цвета и широкий угол обзора.

LED-дисплеи в тепловизорах используются не так распространенно, емкость LED-дисплеев выше, чем OLED-дисплеев и они могут потреблять больше энергии.

LCD-дисплеи могут быть использованы в тепловизорах для отображения цифровой информации. Они более доступны по цене, чем OLED-дисплеи, однако угол обзора и контрастность у них ниже.

Кроме этого, как и в матрице, разрешение экрана очень важно для обеспечения ясности изображения. Чем выше разрешение, тем более четкое изображение на экране и легче распознавать объекты. К тому же, наличие дополнительных функций, таких как настройка яркости и контрастности, позволят пользователю настроить экран под свои нужды.

Угол обзора и дальность видимости

Угол обзора (FoV) влияет на то, насколько широко вы сможете охватить область наблюдения через тепловизор. Дальность видимости, с другой стороны, определяет, насколько далеко вы сможете увидеть объекты и события в вашей целевой зоне, например, фигуру человека на равнине. Она указывается в документации к каждому тепловизору и именно по ней можно отличать между собой разные устройства. Чем больше это расстояние, тем лучше будет такой прибор в практическом применении.

То есть, если необходим прибор для наблюдений на близкие дистанции, выбирайте тепловизор с как можно более широким углом обзора. Если нужен прибор для наблюдений на более отдаленных дистанциях, километр и даже больше, тогда выбирайте специализированные приборы с маленьким значением угла обзора. У них будет небольшой угол обзора, но при этом они будут максимально увеличивать изображение на расстоянии.

Заключение

Вы можете видеть в продаже тепловизоры в совершенно разных ценовых диапазонах. Начиная с относительно доступных и заканчивая суммами в сотни тысяч гривен. Все имеет свое объяснение, абсолютно логичное с технической точки зрения. В статье мы обратили внимание на основные нюансы как выбрать тепловизор, в частности, два схожих снаружи прибора внутри могут довольно заметно отличаться, что влияет на цену и качество получаемого изображения.

[product-shortcode]