Для удаленного экспресс контроля температуры поверхностей, объектов, термодиагностики, энергоаудита традиционно используются бесконтактные измерители, разделяющиеся на две большие группы, осванные на пирометрическом методе. В одном случае - отображается только цифровое значение, в другом - тепловизор показывает комфортную для восприятия визуальную разноцветную карту.

Несмотря на общие черты и прежде всего сходный принцип дистанционного измерения температуры, чтобы с одной стороны получить желаемую функциональность, с другой стороны не переплатить за возможности, которые не будут востребованы, необходимо четко разграничивать сферу применения и логично возникает вопрос.

Что выбрать - тепловизор или пирометр ?

Что лучше ? В чем принципиальные отличия, разница между ними и общие черты ? Для начала определим варианты, в каких случаях необходим именно способ получения информации о мощности теплового потока на расстоянии, а не измерение, например при помощи контактного термометра с термопарой.

  1. Техническая невозможность приблизиться:
    • препятствия: на пути к объекту исследования расположено промышленное оборудование, мебель;
    • расстояние: высота, глубина.
  2. Опасность для людей:
    • повышенная температура;
    • высокое электрическое напряжение;
    • вращающиеся с большой угловой скоростью детали станочного оборудования, например шлифовальные круги, шпиндели токарных станков, редукторы, зубчатые передачи.
  3. Современный тренд, связанный со вступлением в силу Закона Украины “Об энергетической эффективности зданий”, где только тепловизорной камерой можно провести качественную диагностику, без него это сделать не представляется возможным, а следовательно нельзя дать указания ремонтным бригадам для устранения например мест утечек тепла.

На последнем примере и объясним принципиальную разницу прежде всего в количестве предоставляемой для пользователя информации.
А позже рассмотрим другие общие черты и отличия.

Подойти и попробовать насколько холодные стены в квартире, можно, просто прикоснувшись ладонью. Субъективные ощущения дадут достаточно грубую картину. О точности до градуса Цельсия речь не идет. В лучшем случае мы получим оценочные суждения: “тепло”, “холодно”. Эмоциональные граждане, уставшие жить в холодине, считают что этого достаточно для жалобы на коммунальные негаразды, но для сертифицированных компаний единственным критерием для разработки плана проведения работ по утеплению являются данные приборов.

И не всегда возможно определить микросквозняк из-под оконной рамы. А чем ниже температура за окном, тем больше "утекает" наружу драгоценного тепла из помещения.

При низкой скорости сквозняка, даже чувствительная крыльчатка анемометра не будет вращаться и определить проблемный участок поможет только специализированные термодетекторы.
Можно конечно поднести горящую спичку или зажигалку, чтобы сделать вывод по отклонению пламени, но это все таки методы XX-го или даже XIX-го века.

А когда сквозит на высоте 2-х метров ? Если ставить лестницу и добираться вверх в поисках мест теплопотерь, то можно и свалиться и тогда стоимость лечения от травм может выйти дороже.

И опять же возникает вопрос – что для для этих целей выбрать: тепловизионную камеру или инфракрасный термометр ?

Начнем со второго инструмента, который был изобретен еще в прошлом столетии, поскольку к тому времени уже была изучена природа ИК излучения.
Другой вопрос, что технологический уровень в виде высококачественной оптики и цифровой обработки информации "подрос" несколько позже, в XX-м и тем более в XX-м веке.

Итак, если существует проблема с теплопотерями, способны ли мы получить исчерпывающий ответ от ИК термометра ?

В общем случае нет.
Подобное устройство может помочь, только если на плоскости наблюдается равномерное распределение температур.
Тогда одно нажатие на курок и на дисплее получаем цифру. Только одну ! Как из этого единичного результата понять, где холоднее или теплее ? Где щель в стене, невидимая невооруженным взглядом ? Или наоборот самая горячая зона.

Сравните с картинкой, которую предоставит тепловизионная камера, как в следующем примере. Это совсем другое дело !

Возьмем главный "подручный" инструмент радиолюбителя - электрический паяльник. И посмотрим как он выглядит в оптическом и ИК диапазоне в нагретом состоянии. Как говорится, явно видно, что имеем две большие разницы.

Ведь температура у них одинакова и на первом и на втором изображении, но:

Отличие пирометра в том, что он покажет одну цифру
А вот если обратиться ко второму фото, явственно наблюдаются температурные градации от раскаленного жала, до постепенного снижения температуры ближе к рукоятке, что и отобразит красочный дисплей тепловизора


Только второе фото дает нам четко понять, что руки нужно держать подальше, чтобы не получить ожог. Конечно иногда по косвенным признакам, можно понять, что инструмент горячий. Например, если от жала вьется тонкий дымок от расплавленной канифоли или запах перегретых металлических элементов стоит в комнате. 

Есть и другие варианты - измерить температуру термопарой. Но это долго и не всегда безопасно, особенно если речь идет об экстремальных температурах в металлургических цехах.

Чтобы объяснить, в каком случае какой из измерительных приборов для температуры выбрать: тепловизор или пирометр и объяснить разницу, рассмотрим такие понятия как дискретность и непрерывность информации.

Сравним азбуку Морзе и телефонный разговор. В обоих случаях передача производится при помощи электрических сигналов и мы получаем информацию. Но в первом отсутствуют эмоции, полутона в голосе, чувства, настроение. Кто стучит телеграфным ключом - мужчина или женщина, какого возраста, идентифицировать невозможно. Слишком скудный поток информации. А вот по телефону на нас обрушивается просто лавина данных.

На этом примере, в первом приближении и можно понять принципиальные отличия.

Как мы отметили, бесконтактный термометр выдает только одну цифру – среднее значение температуры на выбранной площади в пределах пятна визирования, тепловой поток с которого собирает входная оптика.

Только одно значение, даже если температура в поле зрения линзы распределена не равномерно. Это дискретный результат. Каждое последующее измерение выдает опять же только одну величину.

То есть массив данных данных о распределении температур на площади мы можем получить, но придется неоднократно перемещать прибор и каждый раз нажимать на курок, что не является лучшим решением:

И хотя можно выбрать пирометр со встроенной памятью, все равно это очень усеченный вариант, неудобный и например для целей энергоаудита, лучше купить тепловизор, как инструмент на порядок более удобной, даже с более высокой на порядок ценой, что мы покажем сейчас на конкретных примерах и цифрах.

Только ИК-камеры способны предоставить градации цвета и температурные полутона.

Причем одномоментно. Взгляд охватывает всю картинку на дисплее после единственного нажатия на курок.

Пример.


Имеется квартира, в которой стоит задача обнаружить зоны утечек тепла – произвести поиск холодных мест на наружной стене, входящей на улицу.
За десятки лет эксплуатации, особенно если не проводился ремонт, что не редкость для обветшалого жилищного фонда, дом произвел осадку и появились трещины.
Даже если не они не сквозные, например когда только с наружной стороны в двух местах отвались куски кирпича или бетона, холод обязательно “проберется” и будет охлаждать стену уже с внутренней стороны.

Жить в таких условиях конечно не комфортно и полноценное обследование тепловизором просто необходимо. Или достаточно цифровой величины ?

Остановимся на среднем ценовом диапазоне и показателе оптического разрешения 12:1 и выберем соответствующую модель ИК-термометра.
Эта простая пропорция позволяет нам вычислить, что если удалиться на 12 метров, то в объектив попадет невидимый тепловой поток с условного диаметра в 1 метр.

Для пирометра круг диаметром 1 метр представляет собой один объект с неизменными свойствами, но с точки зрения распределения температур это не так.

В одном месте температура упала до 14 °С, в другом до 16 °С, но даже самый продвинутый инфракрасный термометр с поверкой, покажет усредненную величину, где-то в районе 15 °С. А значит никакие потери тепла мы не обнаружим. Максимум это понять, что одна стена холоднее, чем другие. Грубовато, не точно. Катастрофически мало сведенйи для принятия решения.

Причина в том, что инфракрасное излучение фокусируется на единственной оптической линзе, попадает опять же на 1 термопреобразователь, преобразуется в электрический сигнал и отображается на цифровом дисплее.

Как мы говорили выше, можно подойти поближе, чтобы каждая прохладная зона попала в зону “зрения” по отдельности, но тогда увеличиваются трудозатраты. Нужно делать не один замер, а несколько, перемещаясь вверх и вниз, налево и направо.
И получим приблизительно такой набор данных, в градусах Цельсия.

Это уже лучше, но практическая польза от этого близка к нулю.

Не понятно, на каком расстоянии друг от друга расположены теплые им холодные участки ?
Каковая площадь каждого из них ?

Понадобится "привязывать" их к расстояниям от края стены, что крайне неудобно, придется ипользовать измерительные инструменты типа рулетки или метра..

Не говоря уже о том, что всю информацию нужно переносить на бумажный носитель.
В общем не годится.

Кроме того, не стоит забывать, что наши органы чувств не дискретные, а аналоговые по своей сути.
Слух различает музыкальные октавы, а зрение позволяет нам получать эстетическое наслаждение от игры красок окружающего мира.

Наши глаза воспринимают только свет в оптическом диапазоне. Инфракрасное излучение мы не видим. Как ушами не слышим и ультразвук.
Своеобразным посредником выступает тепловизор, давая возможность переместиться по широкой шкале электромагнитных сигналов, и позволяя видеть невидимое, расширяя наши зрительные возможности.

Термографические камеры обладают на порядок большей функциональностью, что в свою очередь следует из возможности видеть всю картинку в целоми и одновременно выступают как дистанционные измерители температуры. 2в1. То есть на дисплее мы увидим и цифровой итог, как в пирометре и красочное изображение, которое формирует матрица.

Не правда ли, удобно ?

Но тогда возникает вопрос – а может быть всегда нужно строго ограничиться только тепловизорным устройством, тем более, если он одновременно выдает и цифру ?

Это не всегда так. По 3-м причинам.

  1. Большинство инфракрасных камер относятся к низкотемпературной серии. Верхний предел ограничен как правило показателем 300°С. Это обусловлено сферой применения в области невысоких температур: электротехника, энергоаудит, ЖКХ, заводы и фабрики (за исключением металлургии). Не говоря уже о том, что опять же только диапазон низких температур присутствует и в таких специфических областях применения: охота, военное дело, криминалистика. А вот ИК термометры, могут быть рассчитаны на 1000, 2000 и более °С. Для них 300°С – это легкая задача, с которой справятся даже самые бюджетные.
  2. Цена на тепловизоры может превышает соответствующий показатель пирометров в 5-10 и более раз.
  3. Излишняя функциональность. Если нужно измерить температуру металлической заготовки, как раз достаточно одного-единственного значения температуры и переплачивать не имеет никакого смысла.

Соответственно для принятия решения, необходимо задаться вопросами:

Если на все вопросы ответ НЕТ, вполне можно обойтись без дорогой термографической камеры.