Расширить весьма ограниченные возможности нашего зрения, способного различать только лучи в видимом, оптическом диапазоне, помогут специальные измерительные приборы – тепловизоры.

По-другому их еще можно с полным правом назвать визуальные пирометры, поскольку в отличие от последних, тепловизор кроме цифровых значений, еще и формирует красочную картинку – термограмму, отображающую тепловую карту распределения температур.

Фактически тепловизор переводит невидимые нами градации интенсивности инфракрасного излучения в гамму цветов на дисплее – от холодных зелено-синих, до теплых и горячих – оранжево-красных.

одно из ключевых применений тепловизоров - энергоаудит зданий

На сфере применения ИК-тепловизоров мы подробно останавливаться не будем, поскольку спектр чрезвычайно широк : от энергоаудита, который стал чрезвычайно востребован в сфере новых тарифов и закона Украины "Об энергоэффективности зданий", до охоты и военного дела.

Сегодня мы рассмотрим два интересных эксперимента, которые не носят массового применения, но при этом или несут практическую пользу или помогают понять как работают тепловизоры, в чем заключается принцип измерения, что положено в базис пирометрии.

Даже у продвинутых инфракрасных тепловизор ных камер с разрешением 640*480 или выше, тот же метод пирометрических измерений температуры, основы которого были заложены еще задолго до появления современных цифровых приборов для бесконтактного измерения температуры.

 

Тепловизоры – “диагносты” заболеваний школьников

Движущиеся заготовки по конвейеру, охота на животное или поиск диверсанта, крадущегося под покровом ночи – инфракрасное излучение всегда попадает в приемную оптическую систему тепловизорной камеры.

Излучаемое тепло сложно скрыть. Миллиарды долларов стратятся производителями военных вертолетов и бомбардировщиков, чтобы хоть как-то ослабить видимость горячих выхлопных газов от газотурбинных двигателей, хорошо заметные в инфракрасном спектре, а значит дающие информацию для головок теплового наведения ракет.

А в эксперименте, о котором мы расскажем, это и хорошо, что ИК излучение, в частности тела человека, сложно скрыть.

градусник для измерения температуры тела

Чем измеряют температуру, если подозрение на заболевание ?

  1. Стеклянным градусником.
  2. Инфракрасным медицинским пирометром.

Но есть и третий способ, правда для индивидуального использования, этот метод не подходит – тепловизор купить дорого, а на некоторые цена может быть равна стоимости подержанной иномарки в отличном состоянии, если речь идет о тепловизорах Fluke, Flir. Кстати о машинах мы тоже расскажем. Чуть ниже по тексту.

 

Так вот, метод, уже кстати реализованный на практике – определение не только температуры, но и визуально по цвету термограммы, насколько вероятно, ребенок, заходящий в школу, здоров или болен.

Критерий один – температура тела.

Сейчас осень, а значит не за горами заболевания, простудные, вирусные. Опаснее всего, когда болеют дети.

стационарный тепловизор на входе в школу

На входе в одну из школ установили тепловизор, причем сами учебные заведения купить такой доростоящий по цене цифровой измерительный прибор не в состоянии, но финансирование выделили местные власти.

Как работает система ?

Прежде всего отметим, что расширили функции вахтера, обучили правильной идентификации инфракрасных образов. Увеличили ли ему зарплату за эти дополнительные функции, история умалчивает.

А если серьезно, то стационарный тепловизор, подвешенный прямо над входом:

выявление тепловизором школьников с высокой температурой

Как только вахтер видит, что у одного из детей, температура повышена (а следовательно и инфракрасная картинка изменяется), то следует звонок родителям, сообщаются данные медсестре, в общем принимаются активные, упредительные меры.

Во-первых, ребенок максимально быстро изолируется и направляется на диагностику и лечение, чтобы вернуться "в строй" и не пропускать уроки.

Во-вторых, если заболевание инфекционное, не заболеют одноклассники.

Оригинальное решение и полезное. Тепловизор поможет профилактике гриппа и ОРВИ. Пилотный проект, в случае успешного внедрения, можно расширить и на другие заведения, включая дошкольные.

Причем учитывая программы децентрализации в Украине, можно найти средства для покупки тепловизоров, ведь это инвестиции в здоровье подрастающего поколения.

 

Какой автомобиль горячее ?

Теперь перенесемся в Америку, где блогеры, провели обследование тепловизором нескольких авто, покрашенный в разный цвет.

Но сначала объясним разницу между цветом в привычной нам оптической части спектра и на дисплее инфракрасной камеры.

Например для нас лист зеленый, а молоко белое, но для тепловизора эти визуальные, человеческие оценки не имеют значения. Измерительный прибор анализирует мощность исходящего теплового излучения, а не цветовые гаммы.

Хотя практически во всех современных тепловизорах, даже в бюджетных, не говоря уже про профессиональные, для строительства и энергоаудита, кроме инфракрасной, встраивается еще и оптическая камера, и доступна функция наложения одной картинки на другую. Частично мы об этого говорили в первой части, когда рассказывали про "школьный тепловизор".

И еще обратимся к такой характеристике как альбедо. Это удельный вес потока солнечной энергии, возвращенной обратно в космос из-за отражательной способности земной поверхности.

альбедо - отражение солнечной инфракрасной энергии

Например альбедо снега и льда достигает 90%, а лесного покрова всего 40%.

В этой связи становится понятным, почему прежде всего для производственных задач, необходимо пирометр купить именно с настраиваемым коэффициентом эмисии, как и тепловизор, иначе например при переходе от шлифованной на станке заготовки до керамики, пирометр будет безбожно врать на десяток, а то и более градусов.

Ну а теперь перейдем к определению температуры автомобилей тепловизором и применим понятие альбедо к этому эксперименту.

Условия: автомобили белого, серого, черного и серебристого цвета. Предстоит определить, какой из них нагреется до большей температуры в яркий солнечный день.

С одной стороны кажется, что температура должна быть одинакова. Второй закон термодинамики никто не отменял. Если какое-то тело нагрето больше, то оно отдает тепло в окружающее пространство и рано или поздно установится стационарное тепловое равновесие.

Но вот на практике не все так однозначно.

как тепловизор определяет температуру автомобиля

какой автомобиль греется больше - черный или белый ? Обследование тепловизором

Тепловизор показал, что:

  1. Кузова машин серого и черного цвета нагрелись до 70°С и 60°С соответственно.
  2. Серебристый автомобиль разогрелся до 53°С.
  3. Белый только до 45°С.

 

Вот вам и 2-й закон термодинамики…

На самом деле ничего не нарушается. Вопрос в постоянном притоке энергии. Еще один пример - электрический паяльник. Да, паяльное жало отдает тепло в воздух, но пока паяльник подключен в розетку, эти потери будут компенсированы постоянным подогревом тэна.

электрический паяльник

Как только наступит ночь, и поток инфракрасного излучения из космоса резко снизится, то температуры кузовов машин выравняются.

Но теоретический интерес состоит в том, что цвет обычной краски, нанесенной на кузовные детали, имеет большое влияение на коэффициент отражения.

Кстати, конкретно с этой задачей не менее успешно справился бы не только тепловизор, более того, скажем в этом эксперименте его функции визуализации остались не востребованными, а даже пирометр.

Почему ? Потому что нужна одна цифра.

Вот если бы блоггеры задались целью проанализировать как нагреваются не только капот авто, но и колеса, радиаторная решетка и показать все в красках, то да, это задача для тепловизора.

А практическая польза в чем ?

Не существенно, но цвет авто влияет на расход топлива, если автомобиль снабжен кондиционером. Чем больше греется, тем больше энергии нужно для охлаждения салона. А значит владельцы машин темного цвета всегда будут платить за бензин или дизтопливо больше…

Так ли это, нужна статистика. И как только она появится, мы обязательно об этом сообщим.