Як вибрати тепловізор: об'єктив, матриця, екран, кут огляду?

ЗМІСТ

1. Що таке тепловізор?
2. Види тепловізорів
3. Параметри об'єктивів
4. Температурна чутливість
5. Роздільна здатність та частота оновлення матриці
6. Технології дисплеїв
7. Кут огляду та дальність видимості
8. Висновок

Сьогоднішній ринок тепловізійних приладів пропонує великий вибір моделей із різними характеристиками. Розберемося, чим вони відрізняються, на що звертати увагу, які особливості мають та як вибрати тепловізор під необхідні завдання.

Що таке тепловізор?

Отже, це цифровий оптичний прилад, що показує випромінювання тепла, блокує видиме світло і пропускає тільки інфрачервоне (теплове) випромінювання. Тобто, тепловізор бачить тепло. І за рахунок об'єктива, сенсора та внутрішнього екрану може показати це нам.

Принцип роботи тепловізору

Принцип роботи дуже схожий із звичайним фотоапаратом, коли візуальна інформація через об'єктив потрапляє на світлочутливу матрицю та виводиться на дисплеї. Тільки об'єктив у тепловізора з германію, сенсор з аморфного силікону або оксиду ванадію, а високочутливий екран дозволяє швидко реагувати на зміни температури. Начинка досить специфічна. Виготовляти її складно, вона досить дорога. Розглянемо її у деталях.

Діапазон температур

Діапазон робочих температур тепловізора відіграє важливу роль при виборі безконтактного датчика температури. Важливо звертати увагу на здатність приладу фіксувати температури в конкретному діапазоні. Перед вибором необхідно порівняти цей діапазон із температурою вимірюваного об'єкта. Наприклад, якщо потрібно виміряти температуру при 200 градусах, немає сенсу обирати прилад із діапазоном від 500 до 1000 градусів.

Сучасні тепловізори можуть реєструвати як низькі, так і дуже високі температури (від -50 до +3000). Деякі пристрої спеціально розробляються для моніторингу холодильних систем або нагрітих об'єктів, функціонуючи відповідно в низькотемпературних або високотемпературних діапазонах. Слід зауважити, що чим ширший робочий діапазон температур, тим вища вартість тепловізора.

Види тепловізорів

Виробники надають різноманітні варіанти тепловізійної оптики, переважно представлені у вигляді прицілів для вогнепальної зброї або монокулярів. Вибір оптичного приладу залежить від конкретного завдання: наприклад, для спостережень виключно зручний монокуляр, тоді як для стрільби більш підходящим може бути прицільний насаджування.

Всі тепловізори можна поділити на наступні види:

Тепловізійний приціл

Призначений для встановлення на стрілецьку зброю, обладнану спеціальною планкою, і візуально нагадує приціл снайперської гвинтівки. Застосовується для нанесення ударів по противнику в умовах бойових дій у темний час доби та на значних відстанях. Володіє прицільною сіткою, аналогічною тій, що використовується в снайперських прицілах.

Монокуляр

Монокуляр представляє собою найбільш поширений тип тепловізорів. Зовні він нагадує підзорну трубу та надає можливість спостереження за оточуючою місцевістю одним оком. Його головними перевагами є компактність, невисока вага та універсальність. Окрім військового застосування, такі тепловізори часто знаходять застосування серед полювальників.

Бінокуляр

Бінокуляр представляє собою пристрій з парними окулярами для використання обома очима, аналогічно звичайним біноклем. Його перевагою перед монокуляром є розширена відстань виявлення цілей - до 2 км. Крім того, при тривалому спостереженні за місцевістю очі менше втомлюються. Однак слід зауважити, що бінокулярний тепловізор має більші габарити та вагу порівняно з монокуляром.

Тепловізійні окуляри

Цей вид тепловізорів знаходить застосування в спеціальних підрозділах при виконанні тактичних операцій у безпосередній близькості до противника, наприклад, в темних приміщеннях. Тепловізійні окуляри обладнані спеціальними кріпленнями для встановлення на тактичний шолом або носяться на голові бійця за допомогою ременів.

Параметри об'єктивів

Один із ключових параметрів – це фокусна відстань об'єктива. Характеризується проміжком від оптичного центру лінзи до сенсора (матриці). Фокусна відстань менше 35 міліметрів властива ширококутним об'єктивам, що дає широке поле зору, але з меншим масштабом, ніж до цього звик людське око. Об'єктиви з фокусною відстанню від 35 до 50 мм називаються нормальними і передають масштаб приблизно так само, як ми зазвичай бачимо. Від 70 до 100 мм і більше це вже телеоб'єктиви, які значно збільшуватимуть і наближатимуть картинку. Відповідно, підбирати потрібно під необхідний діапазон спостереження.

Також важливий діаметр об'єктива, що впливає кількість світла, що потрапляє на матрицю. Чим більший діаметр, тим більше шансів, що він даватиме значно кращу картинку. Менший об'єктив розрахований під сенсор з меншою роздільною здатністю, більший – під сенсор з більшою роздільною здатністю.

Крім того, якщо планується збільшення об'єктів у кадрі, потрібно враховувати оптичне збільшення, яке пропонує об'єктив. Ну і звичайно, подумати про те, в яких умовах використовуватиметься тепловізор, щоб вибрати відповідний тип об'єктиву та матеріал його виготовлення.

Температурна чутливість

При виборі тепловізора важливо звертати увагу на показник, відомий як температурна чутливість. Цей параметр також відомий як похибка вимірювання температури в двох суміжних точках і зазвичай вимірюється в мілікельвінах (мК). Наприклад, значення 120 мК означає, що тепловізор може реєструвати різницю температур в межах 120 мК, що відповідає 0,12 °C. Суть полягає в тому, що чим менше температурна чутливість, тим більш якісне зображення відображається на екрані. Зменшення різниці між температурою двох суміжних точок також призводить до більш чіткого зображення.

Роздільна здатність та частота оновлення матриці

Ще одна дуже важлива характеристика тепловізійних пристроїв, зокрема їх сенсорів, це роздільна здатність (мікроболометр) і частота оновлення.

У військових тепловізорах використовуються два типи матриць – a-Si і VOx. Матриця a-Si, на базі аморфного кремнію, застосовується в більш доступних моделях з обмеженою чутливістю і температурним діапазоном. Матриця VOx, заснована на оксиді ванадію, представляє більш сучасну технологію з підвищеною чутливістю і розширеним діапазоном температур, але також має більш високу вартість.

Роздільна здатність відображає щільність пікселів на сенсорі і впливає на якість зображення – чим вище роздільна здатність, тим чіткіше і більш детальне зображення ми отримаємо. Намагайтеся вибирати тепловізори з роздільною здатністю матриці не менше 400х300, або ще є один стандарт 384х288. Це найменші, але доступні варіанти, які дійсно працюють, і в такі прилади буде вже щось видно. Якщо є можливість вибору, звертайте увагу на більш досконалі пристрої з роздільною здатністю 640х480 – на сьогоднішній день стандарт у тепловізійній оптиці. Такі матриці забезпечують найкращу якість і найбільшу деталізацію теплової картинки, а саме це необхідно для отримання максимальної відстані детекції джерел тепла.

Частота оновлення матриці визначає швидкість обробки та передачі даних у тепловізорі. Чим вище пропускна здатність матриці, тим менше буде відстежуватися розмиття об'єктів, що рухаються в зображенні. Прилади з частотою поновлення 10-15 Герц майже не придатні для тривалих спостережень. Нині мінімальна частота для сучасних приладів – це 30 Герц. 50-60 - значно краще.

При виборі тепловізора важливо враховувати вимоги конкретного завдання – у деяких випадках може бути необхідний високий рівень роздільної здатності, а в інших – підвищена швидкість обробки даних.

Технології дисплеїв

На екрані (дисплеї) тепловізора виводиться теплова картинка з матриці. Для миттєвого відображення гарячих точок виробники оснащують прилади РК дисплеями з OLED, LED або LCD технологіями. Кожна з них має свої переваги та недоліки, залежно від цілей використання тепловізора.

Технологія OLED є органічними світлодіодами, які освітлюють пікселі на дисплеї. Для OLED-дисплеїв характерний високий контраст, насичені кольори та широкий кут огляду.

LED-дисплеї в тепловізорах використовуються не так поширено, ємність LED-дисплеїв вища за OLED-дисплеї і вони можуть споживати більше енергії.

LCD-дисплеї можуть бути використані у тепловізорах для відображення цифрової інформації. Вони більш доступні за ціною, ніж OLED-дисплеї, проте кут огляду та контрастність у них нижчі.

Крім цього, як і в матриці, роздільна здатність екрану дуже важлива для забезпечення ясності зображення. Чим вище роздільна здатність, тим чіткіше зображення на екрані і легше розпізнавати об'єкти. До того ж наявність додаткових функцій, таких як налаштування яскравості та контрастності, дозволять користувачеві налаштувати екран під свої потреби.

Кут огляду та дальність видимості

Кут огляду (FoV) впливає на те, як широко ви зможете охопити область спостереження через тепловізор. Дальність видимості, з іншого боку, визначає, наскільки далеко ви зможете побачити об'єкти та події у вашій цільовій зоні, наприклад, фігуру людини на рівнині. Вона вказується в документації до кожного тепловізора і саме по ній можна відрізняти різні пристрої. Чим більша ця відстань, тим краще буде такий прилад у практичному застосуванні.

Тобто, якщо необхідний прилад для спостережень на близькі дистанції, вибирайте тепловізор із якомога ширшим кутом огляду. Якщо потрібний прилад для спостережень на віддалених дистанціях, кілометр і навіть більше, тоді вибирайте спеціалізовані прилади з невеликим значенням кута огляду. У них буде невеликий кут огляду, але вони максимально збільшуватимуть зображення на відстані.

Висновок

Ви можете бачити у продажу тепловізори в різних цінових діапазонах. Починаючи з відносно доступних та закінчуючи сумами у сотні тисяч гривень. Все має своє пояснення, абсолютно логічне з технічного погляду. У статті ми звернули увагу на основні нюанси як вибрати тепловізор, зокрема, два схожі зовні прилади всередині можуть досить помітно відрізнятися, що впливає на ціну та якість одержуваного зображення.

[product-shortcode]