Журнал "Системы Безопасности" № 3‘2022

В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е И В И Д Е О А Н А Л И Т И К А 92 сделать инфракрасное изображение тела боль- ного и сравнить термограмму с установленны- ми предельными значениями температуры. Благодаря встроенным функциям цветовой и звуковой сигнализации, которые могут устанав- ливаться оператором тепловизора на достиже- ние определенного температурного порога, можно оперативно принять решение о прове- дении дальнейшего медицинского обследова- ния того или иного человека. Поскольку термо- граммы снимаются в режиме реального време- ни с частотой 50 Гц, температурная диагностика занимает не более 1 секунды. Это преимуще- ство тепловизоров особенно важно в случае необходимости быстро проверить большие группы людей. Таким образом, камеры MWIR и LWIR количе- ственно обнаруживают комбинацию поверх- ностных температур и пространственных рас- пределений излучательной способности иссле- дуемых объектов. При равной температурной чувствительности (не хуже 0,1 °С) тепловизоры спектрального диапазона 3–5 мкм более тща- тельно в деталях прорисуют, например, мелкие элементы фасадов зданий: переплеты окон, температурные швы, кирпичную кладку, так как дифракционное разрешение оптического тракта в этом спектре выше в два раза, чем в диапазоне 7–12 мкм. в диапазоне 3–5 мкм также наблюдается повышенный тепловой контраст иК-изображения, и он более приго- ден для регистрации высокотемпературных объектов, таких как топки, пламя и прочее, но при работе на дистанциях свыше 10 м в спек- тральном диапазоне 3–5 мкм на прохождении тепловых волн скажется влияние паров воды и углекислого газа вследствие поглощения и рассеяния инфракрасного излучения. При- борами спектрального диапазона длин волн 7–12 мкм предпочтительнее проводить, например, термографию верхних этажей зда- ний, обследовать состояние дымовых труб. Типичными другими промышленными прило- жениями являются прогнозное обслуживание и мониторинг состояния с неразрушающим контролем. К ним относятся механическое, а также высоковольтное и низковольтное элек- трооборудование. другие важные области – это проведение инспекций объектов или обна- ружение промышленных газов, системы наблюдения и охраны. Стоимость Сегодня коммерческие иК-камеры высшего класса с фотонными детекторами (цены ино- гда ≥ 100 тыс. долларов) имеют матрицы, расположенные в фокальной плоскости (FPA), размером выше 1 мпк. их простран- ственное разрешение в виде мгновенного угла поля зрения (IFOV) зависит от объекти- вов. Типичные IFOV имеют порядок 1 мрад/пк или ниже. Тепловая чувствительность, опре- деляемая эквивалентной разностью темпера- тур шума (NETD – Noise Equivalent Tempera- ture Difference), может достигать величин ниже 18 мК (мК – миликельвин), а посто- янные времени опускаются до микросекунд- ного диапазона, что позволяет осуществлять высокоскоростные записи с частотой кадров выше 30 кГц. менее дорогие камеры LWIR-диапазона (в ценовом диапазоне от 10 тыс. до 20 тыс. дол- ларов) имеют стандартные матрицы размером от 640×480 до 1 мпк с аналогичной NETD, но ограниченной максимальной частотой кадров, обычно от 30 до 50 Гц. Сравнительно недавно появившиеся камеры LWIR широкого класса в виде аксессуаров для смартфонов (ценовой диапазон ниже 500 долларов) имеют меньшие матрицы с разрешением либо 160×120 пк, либо 320×240 пк. Оптика и IFOV фиксированы, NETD выше, а максимальная частота кадров обычно искусственно ограничена 9 Гц. NIR- и SWIR-камеры имеют дополнительное стоимостное преимущество, потому что в них для объективов могут быть использованы обыч- ные стеклянные материалы, что делает их гораздо дешевле, чем объективы для MWIR- или LWIR-камер (в основном из германия или селенида цинка, которые также имеют высокие потери на отражение, требуя эффективных про- светляющих покрытий). недавно разработан- ные менее дорогие альтернативные материалы для диапазонов MWIR и LWIR представляют собой аморфные халькогенидные стекла, изго- товленные из германия, селена, сурьмы и серы. Эти составы могут также иметь преимущество в улучшенных возможностях коррекции хромати- ческих аберраций линз. Что нас ждет на горизонте. Импортозамещение Существует большой спектр различных инфра- красных камер с широко изменяющимися характеристиками от многих различных про- изводителей, так что каждая существующая или еще только мыслимая проблема может быть успешно решена с помощью подходящей систе- мы камер. Современные системы безопасности с тепловыми камерами работают в любых усло- виях. но дальнейшие разработки в области иК- визуализации приведут к появлению еще более усовершенствованных камер с лучшими харак- теристиками. Подобно разработке матриц сен- соров для визуальных цифровых камер, гонка идет за большими числами пикселей для мат- риц фокальной плоскости. в 1980-х и 1990-х гг. матрицы размером 320×240 пк были совре- менными коммерческими системами. К сле- дующему десятилетию размер 640×480 пк стал стандартом, в то время как мегапиксельные FPA считались высшим классом. вероятно, не так долго ждать, когда датчики 4 мпк станут доступны. Однако развитие замедлится, при- ближаясь к естественным пределам дифракции соответствующих длин волн, которые опреде- июнь – июль 2022 www.secuteck.ru СПЕЦПРОЕКТ ТЕПлОвизОРы для ПРОизвОдСТв и ОхРанных СиСТЕм Рис. 5. Изображение в видимом и LWIR-диапазонах – термометрия Рис. 6. Динамика роста продаж ИК-камер LWIR-диапазона и снижения цены