Aveți nevoie de lentile suplimentare pentru o cameră termică? Lentile IR Matrix calibrate și necalibrate.

Lentila de termoviziune F50

Lentila de termoviziune F50 este obiectivul interschimbabil cu cea mai lungă rază de acțiune, proiectat pentru instalare pe monocluurile de termoviziune Pulsar Helion XP28 și Pulsar Helion XP38. O distanță focală de 50 mm oferă capacitatea tehnică pentru observații confortabile la distanțe lungi. La folosirea acestui obiectiv specific, vei putea recunoaște o țintă de 1,7 metri înălțime (un căprior sau o persoană) la o distanță de 1800 de metri, ceea ce, în condiții de vizibilitate extrem de slabă, reprezintă un avantaj incontestabil față de alte dispozitive optice.

Mărirea optică a camerei termice Pulsar Helion XP folosind lentila F50 este de 2,5x, dar folosind o imagine netedă. zoom digitalîn interval de 2x-8x, puteți obține o mărire maximă a dispozitivului de 20x. Câmpul vizual la o distanță de 100 de metri este de 21 de metri. Utilizarea lentilelor interschimbabile pe un dispozitiv de termoviziune extinde semnificativ funcționalitatea dispozitivului. Așadar, dacă trebuie să găsiți rapid un obiect termic pe o suprafață mare la o distanță mică, este mai bine să utilizați o lentilă interschimbabilă cu focalizare scurtă, iar atunci când căutați ținte la o distanță considerabilă, obiectivul F50 va dezvălui toate deliciile. .

Atenţie! După schimbarea fizică a lentilei, pentru ca camera termică să funcționeze corect, trebuie să selectați valoarea corespunzătoare „50” în meniul dispozitivului. Acum monocularul dvs. de termoviziune va funcționa corect, iar imaginea obiectelor îndepărtate va fi de înaltă calitate.

Lentila de termoviziune este realizată folosind un design cu două lentile cu suprafețe asferice. Designul lentilei permite instalarea etanșă ermetic în dispozitiv printr-o flanșă în partea din față a lentilei cu o garnitură de etanșare. Distanța focală a obiectivului (20 mm) este destul de mică și majoritatea obiectelor observate pentru obiectiv sunt la infinit. Acest obiectiv nu necesită ajustare a clarității. Claritate de cea mai buna performanta Funcția de transfer este setată la producător și nu se modifică în viitor. Claritatea este reglată prin rotirea lentilei de-a lungul firului. Obiectivul a fost produs în masă din 2010.

JSC OKB ASTRON este singura întreprindere din Rusia care are un ciclu complet de producție de optică pentru imagini termice, de la creșterea monocristalelor de germaniu până la sisteme optice finite. Optica pentru sistemele de imagistică termică este proiectată pentru domeniul spectral cu o lungime de undă de 3–5 μm sau 7–14 μm. În domeniul undelor lungi de radiație electromagnetică, principalul material pentru optică este un singur cristal de germaniu. Monocristalele de germaniu sunt cultivate folosind metoda Czochralski. În Rusia, doar două întreprinderi au tehnologia pentru creșterea acestor cristale, dar numai întreprinderea noastră crește cristale de calitate optică cu indicatori stabili de indice de refracție optică. De asemenea, OKB ASTRON dispune de o tehnologie de cultivare a monocristalelor de germaniu cu indicatori dN/dT stabili, modificând indicele de refracție al germaniului în funcție de temperatura ambiantă. Fără capacitatea tehnologică de a crește germaniul cu acești indicatori, este imposibil să se dezvolte și să se producă lentile atermale în care planul focal nu își schimbă poziția atunci când temperatura se schimbă pe întregul interval de temperatură de funcționare.

Compania noastră este singurul producător de serie de lentile de termoviziune pentru uz civil din Rusia. Producția comercială a obiectivelor cu o distanță focală de 100 mm și mai mare depășește 1000–1200 de unități pe an.

Designul optic al majorității lentilelor este realizat conform unui design tradițional cu două lentile folosind una sau două suprafețe asferice. Utilizarea suprafețelor lentilelor asferice face posibilă reducerea numărului de lentile dintr-o lentilă, îmbunătățirea performanței și eliminarea aberațiilor și astigmatismului.

JSC OKB ASTRON este una dintre puținele întreprinderi din Rusia capabile să producă optică asferică în infraroșu și are propria sa linie automată de la Optoteh GmbH.

Lentilele de termoviziune prezentate în această secțiune au fost produse în serie din 2010. Volumul total de lentile prezentate în această secțiune depășește 11 mii la sfârșitul anului 2018.

Radiația infraroșie este cauzată de vibrațiile sarcinilor electrice care fac parte din orice substanță care alcătuiește viața și natura neînsuflețită, și anume electroni și ioni. Vibrațiile ionilor care alcătuiesc substanța corespund radiațiilor de joasă frecvență (radiații infraroșii) datorită masei semnificative a sarcinilor oscilante. Radiația rezultată din mișcarea electronilor poate avea și o frecvență înaltă, care creează radiații în regiunile vizibile și ultraviolete ale spectrului.

Electronii fac parte din atomi și sunt ținuți în apropierea poziției lor de echilibru (ca parte a moleculelor sau a rețelei cristaline) de forțe interne semnificative. Odată puse în mișcare, experimentează o inhibiție neregulată, iar radiația lor capătă caracterul pulsurilor, adică. caracterizat printr-un spectru de lungimi de undă diferite, printre care se numără unde de joasă frecvență și anume radiația infraroșie.

radiatii infrarosii - radiatii electromagnetice, ocupând regiunea spectrală dintre capătul regiunii roșii a luminii vizibile (cu lungimea de undă (λ) egală cu 0,74 μm și emisie radio cu microunde cu lungimea de undă de 1...2 mm.

În domeniul infraroșu există zone în care radiația IR este absorbită intens de atmosferă datorită prezenței dioxidului de carbon, a ozonului și a vaporilor de apă în ea.

În același timp, există așa-numitele „ferestre de transparență” (o gamă de lungimi de undă ale radiației optice în care există o absorbție mai mică a radiației IR de către mediu în comparație cu alte intervale). Multe sisteme cu infraroșu (inclusiv unele NVG și camere termice) sunt eficiente tocmai datorită existenței unor astfel de „ferestre de transparență”. Iată câteva intervale (lungimile de undă sunt indicate în micrometri): 0,95...1,05, 1,2...1,3, 1,5...1,8, 2,1...2,4, 3,3...4,2, 4,5...5, 8. ..13.

Interferența atmosferică (ceață, ceață, precum și opacitatea atmosferei din cauza fumului, smogului etc.) afectează diferit radiația infraroșie în diferite părți ale spectrului, dar odată cu creșterea lungimii de undă influența acestor interferențe scade. Acest lucru se datorează faptului că lungimea de undă devine comparabilă cu dimensiunea picăturilor de ceață și a particulelor de praf, astfel încât radiația care se propagă este mai puțin împrăștiată de obstacole și se îndoaie în jurul lor din cauza difracției. De exemplu, în regiunea spectrală de 8...13 microni, ceața nu creează interferențe serioase cu propagarea radiațiilor

Orice corp încălzit emite un flux de radiații infraroșii, adică radiații optice cu o lungime de undă mai mare decât lungimea de undă. radiatii vizibile, dar mai mică decât lungimea de undă a radiației cu microunde.

Exemplu. Temperatura corpului uman este de 36,6°C, radiația sa spectrală este în intervalul 6...21 microni, o tijă metalică încălzită la 300°C emite în intervalul de unde de la 2 la 6 microni. În același timp, o spirală de filament de wolfram încălzită la o temperatură de 2400°C are o radiație de 0,2...

1. microni, afectând astfel regiunea vizibilă a spectrului, care se manifestă ca o strălucire strălucitoare.

Domenii de aplicare civilă a termoimagisticii

Dispozitivele de termoviziune pentru uz civil sunt împărțite în mod convențional în două grupuri mari - dispozitive de observare și instrumente de măsură. Primul include echipamente pentru sisteme de securitate și de securitate la incendiu, sisteme de termoviziune pentru securitatea transporturilor, aparate și obiective de termoviziune de vânătoare, termoviziere utilizate în criminalistică etc. Termofotografiile de măsurare sunt utilizate în medicină, energie, inginerie mecanică și activități științifice.

Câteva exemple. Conform statisticilor care sunt valabile pentru majoritatea regiunilor cu dezvoltate reteaua de transport, mai mult de jumătate din accidentele mortale au loc noaptea, în ciuda faptului că majoritatea șoferilor își folosesc mașinile în interior în timpul zilei. Nu întâmplător s-a răspândit în ultimii ani practica dotării mașinilor cu o cameră de termoviziune, transmițând către un display situat în cabină imaginea de temperatură a situației rutiere din fața mașinii. Astfel, camera termică completează percepția șoferului, care nu este ideală din multe motive (întuneric, ceață, faruri care se apropie) în condiții de noapte. În același mod, camerele termice sunt folosite în supravegherea video de securitate în paralel cu noaptea camere digitale(sistem hibrid de supraveghere video), care oferă mult mai mult vedere completă despre natura și comportamentul obiectelor din cadru. Ministerul Situațiilor de Urgență folosește camere termice în caz de incendiu - în condiții de fum în cameră, o termocamera ajută la depistarea persoanelor și a surselor de ardere. Examinarea cablajului electric vă permite să detectați un defect de conectare. Scanarea cu imagini termice a pădurilor din aer ajută la determinarea sursei incendiului.

În cele din urmă, camerele termice portabile purtabile sunt utilizate cu succes în vânătoare (detecția animalelor, căutarea eficientă a animalelor rănite fără câine), la efectuarea recensămintelor cantitative ale animalelor etc. În viitor, vom lua în considerare camerele termice din grupul de dispozitive de observare în primul rând pentru vânătoare.

Principiul de funcționare al unei camere termice

În practica ingineriei, există conceptele de obiect și fundal. Obiectul sunt de obicei obiectele care trebuie detectate și examinate (persoană, vehicul, animal etc.), fundalul este tot ce nu este ocupat de obiectul de observație, spațiul din câmpul vizual al dispozitivului (pădure, iarbă, clădiri etc.)

Funcționarea tuturor sistemelor de termoviziune se bazează pe înregistrarea diferenței de temperatură dintre perechea „obiect/fond” și convertirea informațiilor primite într-o imagine vizibilă pentru ochi. Datorită faptului că toate corpurile din jur sunt încălzite neuniform, se dezvoltă o anumită imagine a distribuției radiației infraroșii. Și cu cât diferența de intensitate a radiației infraroșii dintre corpurile obiectului și fundal este mai mare, cu atât imaginea obținută de camera termică va fi mai distinsă, adică contrastantă. Dispozitivele moderne de termoviziune sunt capabile să detecteze contraste de temperatură de 0,015…0,07 grade.

În timp ce marea majoritate a dispozitivelor de vedere pe timp de noapte care funcționează pe baza convertoarelor electro-optice (IOC) sau a matricelor CMOS/CCD, captează radiația infraroșie cu o lungime de undă în intervalul de 0,78...1 microni, care este doar puțin mai mare decât sensibilitatea ochiului uman, principala Domeniul de operare al echipamentului de termoviziune este de 3...5,5 microni (infraroșu cu undă medie sau MWIR) și 8...14 microni (infraroșu cu undă lungă sau LWIR). Aici straturile de suprafață ale atmosferei sunt transparente la radiația IR, iar emisivitatea obiectelor observate cu temperaturi de la -50 la +50ºС este maximă.

O cameră termică este un dispozitiv electronic de observare care creează o imagine a diferenței de temperatură în regiunea observată a spațiului. Baza oricărui aparat de imagine termică este o matrice bolometrică (senzor), fiecare element (pixel) al cărei măsurătoare măsoară temperatura cu mare precizie.

Avantajul camerelor termice este că nu necesită surse externe iluminare - senzorul termofotografiei este sensibil la radiația proprie a obiectelor. Ca rezultat, camerele termice funcționează la fel de bine zi și noapte, inclusiv în întuneric complet. După cum s-a menționat mai sus, condițiile meteorologice nefavorabile (ceață, ploaie) nu creează interferențe insurmontabile cu un dispozitiv de termoviziune, făcând, în același timp, dispozitivele obișnuite de noapte complet inutile.

Simplificat, principiul de funcționare al tuturor camerelor termice este descris de următorul algoritm:

• Lentila camerei termice formează pe senzor o hartă a temperaturii (sau o hartă a diferenței de putere de radiație) a întregii zone observate în câmpul vizual
• Microprocesorul și alte componente electronice ale designului citesc datele din matrice, le procesează și formează o imagine pe afișajul dispozitivului, care este o interpretare vizuală a acestor date, care este vizualizată direct sau prin ocular de către observator.

Spre deosebire de dispozitivele de vedere pe timp de noapte bazate pe convertoare electron-optice (să le numim analogice), aparatele de termoviziune, precum dispozitivele digitale de vedere pe timp de noapte, vă permit să implementați un număr mare de setări și funcții de utilizator. De exemplu, ajustarea luminozității și contrastului imaginii, schimbarea culorii imaginii, introducerea diferitelor informații în câmpul vizual (ora curentă, indicarea bateriei descărcate, pictograme ale modurilor activate etc.), zoom digital suplimentar, imagine- Funcția în imagine (permite separarea unei mici „fereastră” pentru a afișa în câmpul vizual o imagine suplimentară a întregului obiect sau a unei părți a acestuia, inclusiv una mărită), oprirea temporară a afișajului (pentru a economisi energie și a masca observatorul prin eliminarea strălucirii afișajului de lucru).

Pentru a capta imagini ale obiectelor observate, înregistroarele video pot fi integrate în camerele termice. Puteți implementa funcții precum transmiterea fără fir (canal radio, WI-FI) a informațiilor (foto, video) către receptoare externe sau controlul de la distanță al dispozitivului (de exemplu, cu dispozitive mobile), integrarea cu telemetrul laser (cu introducerea informațiilor de la telemetru în câmpul vizual al dispozitivului), senzori GPS (capacitatea de a fixa coordonatele obiectului observat), etc.

Obiectivele de imagine termică în raport cu obiectivele de noapte „analogice” pentru vânătoare au, de asemenea, o serie de caracteristici distinctive. Marca de țintire din ele este de obicei „digitală”, adică. În timpul procesării semnalului video, imaginea marcajului este suprapusă peste imaginea observată pe afișaj și se mișcă electronic, ceea ce face posibilă excluderea din vizor a unităților de intrare de corecție mecanică care fac parte din obiectivele optice de noapte sau de zi și necesită mare precizie fabricarea pieselor și asamblarea acestor unități. În plus, acest lucru elimină un astfel de efect precum paralaxa, deoarece imaginea obiectului de observare și imaginea reticulului vizat sunt în același plan - planul de afișare.

Stocarea memoriei poate fi implementată în obiective digitale și termice cantitate mare vizualizarea reticulelor cu diferite configurații și culori, repunere la zero convenabilă și rapidă folosind funcțiile „one-shot zeroing” sau „zeroing in Freeze mode”, funcție de corecție automată la modificarea distanței de tragere, stocarea coordonatelor de repunere la zero pentru mai multe arme, indicarea de înclinare (înclinare) vedere și multe altele.

Dispozitiv de termoviziune.

Obiectiv. Cel mai comun, dar nu singurul material pentru fabricarea lentilelor pentru dispozitive de termoviziune este germaniul monocristalin. În diferite grade, safirul, seleniura de zinc, siliciul și polietilena au și lățime de bandă în gamele MWIR și LWIR. Ochelarii de calcogenă sunt, de asemenea, folosiți pentru a face lentile pentru dispozitivele de termoviziune.

Germaniul optic are un randament mare și, în consecință, un coeficient de absorbție scăzut în intervalul 2...15 microni. Merită să reamintim că această gamă acoperă două „ferestre de transparență” atmosferice (3...5 și 8...12 microni). Majoritatea senzorilor utilizați în dispozitivele de termoviziune civile funcționează în acest interval.

Germaniul este un material scump, așa că încearcă să facă sisteme optice dintr-o cantitate minimă de componente de germaniu. Uneori, pentru a reduce costul proiectării lentilelor, se folosesc oglinzi cu suprafețe sferice sau asferice. Pentru a proteja suprafețele optice externe de influențele externe, se utilizează o acoperire pe bază de carbon asemănător diamantului (DLC) sau analogi.

Sticla optică clasică nu este utilizată pentru fabricarea de lentile pentru dispozitive de termoviziune, deoarece nu are o capacitate de transmisie la o lungime de undă mai mare de 4 microni.

Designul lentilei și parametrii săi au un impact semnificativ asupra capacităților unui anumit dispozitiv de imagistică termică. Aşa, distanta focala a obiectivului afectează direct mărirea dispozitivului (cu cât focalizarea este mai mare, cu atât este mai mare, toate celelalte lucruri fiind egale, mărirea), câmpul vizual (scade pe măsură ce focalizarea crește) și intervalul de observare. Diafragma relativă a obiectivului, calculat ca raportul dintre diametrul luminos al lentilei și punctul focal, caracterizează cantitatea relativă de energie care poate trece prin lentilă. Indicele de deschidere relativ afectează sensibilitatea, precum și rezoluția temperaturii unui dispozitiv de termoviziune.

Efectele vizuale precum vignetarea și efectul Narcis se datorează, de asemenea, designului lentilelor și sunt comune în diferite grade în toate dispozitivele de termoviziune.

Senzor. Elementul fotosensibil al unui dispozitiv de imagistică termică este o matrice bidimensională cu mai multe elemente de fotodetectoare (FPA), realizată pe baza diferitelor materiale semiconductoare. Există destul de multe tehnologii pentru producerea de elemente sensibile la infraroșu, dar în dispozitivele de termoviziune scop civil Se poate observa superioritatea covârșitoare a bolometrelor (microbolometre).

Un microbolometru este un receptor de energie de radiație IR, a cărui acțiune se bazează pe o modificare a conductibilității electrice a elementului sensibil atunci când este încălzit datorită absorbției radiației. Microbolometrele sunt împărțite în două subclase, în funcție de faptul dacă materialul sensibil la IR este oxid de vanadiu (VOx) sau siliciu amorf(α-Si), se aplică.

Materialul sensibil absoarbe radiația infraroșie, drept urmare, conform legii conservării energiei, zona sensibilă a pixelului (un singur fotodetector în matrice) a microbolometrului se încălzește. Conductivitatea electrică internă a materialului se modifică, iar aceste modificări sunt înregistrate. Rezultatul final este o vizualizare monocromă sau color a imaginii temperaturii pe afișajul dispozitivului. Este de remarcat faptul că culoarea în care este afișată imaginea temperaturii pe afișaj depinde în întregime de funcționarea părții software a dispozitivului de termoviziune.

In fotografie: matricea microbolometrului (senzor) de la Ulis

Producerea matricelor de microbolometre este un proces costisitor, de înaltă tehnologie și intensiv în cunoștințe. Există doar câteva companii și țări în lume care își permit să mențină o astfel de producție.

Producătorii de senzori de termoviziune (microbolometre), în documentele lor care reglementează calitatea senzorilor, permit prezența pe senzor atât a pixelilor individuali, cât și a acumulărilor acestora (clustere), care au abateri în semnalul de ieșire în timpul funcționării normale - așa-numitele pixeli „morți” sau „spărți” . Pixelii „morti” sunt comuni pentru senzorii de la orice producător. Prezența lor se explică prin diverse abateri care pot apărea în timpul fabricării unui microbolometru, precum și prezența impurităților străine în materialele din care sunt fabricate elementele sensibile. Când funcționează un dispozitiv de imagistică termică, temperatura proprie a pixelilor crește, iar pixelii care sunt instabili la creșterea temperaturii („spărți”) încep să producă un semnal care poate diferi semnificativ de semnalul de la pixelii care funcționează corect. Pe afișajul unui dispozitiv de termoviziune, astfel de pixeli pot apărea ca puncte albe sau negre (în cazul pixelilor individuali) sau pete de diferite configurații, dimensiuni (în cazul clusterelor) și luminozitate (foarte luminoase sau foarte întunecate). Prezența unor astfel de pixeli nu afectează în niciun fel durabilitatea senzorului și nu este un motiv pentru deteriorarea parametrilor acestuia, deoarece este utilizat în viitor. De fapt, acesta este doar un defect „cosmetic” al imaginii.

Producătorii de camere termice utilizează diverși algoritmi software pentru procesarea semnalului de la pixelii defecte pentru a minimiza impactul acestora asupra calității și vizibilității imaginii. Esența procesării este înlocuirea semnalului de la un pixel defect cu un semnal de la un pixel învecinat (cel mai apropiat) funcțional normal sau un semnal mediu de la mai mulți pixeli vecini. Ca urmare a acestei prelucrări, pixelii defecte, de regulă, devin aproape invizibili în imagine.

În anumite condiții de observare, este încă posibil să se vadă prezența pixelilor defecte corectați (în special clustere), de exemplu, atunci când granița dintre obiectele calde și reci cade în câmpul vizual al unui dispozitiv de termoviziune și, astfel, atunci când această limită exact se încadrează între un grup de pixeli defecte și pixeli care funcționează în mod normal. Când aceste condiții coincid, un grup de pixeli defecte este vizibil ca o pată care strălucește în culori albe și închise și seamănă cel mai mult cu o picătură de lichid din imagine. Este important de reținut că prezența unui astfel de efect nu este un semn al unui dispozitiv de termoviziune defect.

Unitate electronică de procesare. De obicei, unitatea electronică de procesare constă dintr-una sau mai multe plăci (în funcție de aspectul dispozitivului), pe care sunt amplasate microcircuite specializate care procesează semnalul citit de la senzor și transmit în continuare semnalul către afișaj, unde o imagine a se formează distribuția temperaturii zonei observate. Principalele comenzi ale dispozitivului sunt amplasate pe plăci și este implementat și circuitul de alimentare, atât pentru dispozitivul în ansamblu, cât și pentru circuitele individuale.

Microdisplay și ocular. Datorită faptului că majoritatea aparatelor de termoviziune de vânătoare folosesc microdisplay-uri, pentru a observa imaginea se folosește un ocular, care funcționează ca o lupă și vă permite să vizualizați confortabil imaginea cu mărire.

Cele mai utilizate afișaje cu cristale lichide (LCD) sunt de tip translucid (partea din spate a afișajului este iluminată de o sursă de lumină) sau afișajele OLED (când trece un curent electric, materialul afișajului începe să emită lumină).

Utilizarea afișajelor OLED are o serie de avantaje: capacitatea de a opera dispozitivul la temperaturi mai scăzute, luminozitate și contrast mai ridicate ale imaginii, un design mai simplu și mai fiabil (nu există nicio sursă pentru iluminarea de fundal a afișajului, ca în ecranele LCD) . În plus față de afișajele LCD și OLED, pot fi folosite microdisplay-urile LCOS (Liquid Crystal on Silicone), care sunt un tip de afișaje cu cristale lichide de tip reflectorizant.

PARAMETRI PRINCIPALI AI DISPOZITIVELOR DE IMAGINARE TERMICĂ

CREȘTE.Caracteristica arată de câte ori imaginea unui obiect observat în dispozitiv este mai mare în comparație cu observarea obiectului cu ochiul liber. Unitate de măsură - multiplă (desemnare„x”, de exemplu, „2x” - „de două ori”).

Pentru dispozitivele de termoviziune, valorile tipice de mărire variază de la 1x la 5x, deoarece Sarcina principală a dispozitivelor de noapte este să detecteze și să recunoască obiectele în condiții de lumină scăzută și vreme nefavorabilă. O creștere a măririi dispozitivelor de imagistică termică duce la o scădere semnificativă a deschiderii totale a dispozitivului, drept urmare imaginea obiectului va fi mai puțin contrastantă față de fundal decât într-un dispozitiv similar cu o mărire mai mică. Scăderea raportului de deschidere odată cu creșterea măririi poate fi compensată prin creșterea diametrului luminos al lentilei, dar aceasta, la rândul său, va duce la o creștere a dimensiunilor totale și a greutății dispozitivului și la o optică mai complicată, ceea ce reduce ușurința în utilizare a dispozitivelor portabile și crește semnificativ prețul unui dispozitiv de termoviziune. Acest lucru este deosebit de important pentru lunete, deoarece utilizatorii trebuie să țină în plus arma în mâini. La o mărire mare, apar și dificultăți în găsirea și urmărirea obiectului de observație, mai ales dacă obiectul este în mișcare, deoarece pe măsură ce mărirea crește, câmpul vizual scade.

Mărirea este determinată de distanțele focale ale obiectivului și ale ocularului, precum și de factorul de zoom (K), egal cu raportul dintre dimensiunile fizice (diagonalele) afișajului și senzorului:

Unde:

fdespre- distanta focala a obiectivului

fBine- distanta focala a ocularului

LCu- dimensiunea diagonalei senzorului

Ld- dimensiunea diagonalei afisajului.

DEPENDENȚE:

Cu cât este mai mare distanța focală a obiectivului, dimensiunea afișajului, cu atât spor mai mult.

Cu cât distanța focală a ocularului este mai mare, cu atât dimensiunea senzorului, cu atât cresterea este mai mica.

CÂMPUL DE VEDERE. Caracterizează dimensiunea spațiului care poate fi vizualizat simultan prin intermediul dispozitivului. De obicei, câmpul vizual în parametrii dispozitivelor este indicat în grade (unghiul câmpului vizual din figura de mai jos este desemnat ca 2Ѡ) sau în metri pentru o anumită distanță (L) până la obiectul de observație (liniar câmpul vizual din figură este desemnat ca A).

Câmpul vizual al dispozitivelor digitale de vedere pe timp de noapte și al dispozitivelor de termoviziune este determinat de focalizarea lentilei (fob) și de dimensiunea fizică a senzorului (B). De obicei, lățimea (dimensiunea orizontală) este luată ca dimensiune a senzorului atunci când se calculează câmpul vizual, rezultând câmpul vizual unghiular orizontal:

Cunoscând dimensiunea senzorului pe verticală (înălțime) și pe diagonală, puteți calcula și câmpul vizual unghiular al dispozitivului pe verticală sau în diagonală.

Dependenta:

Cum dimensiune mai mare senzor sau cu cât focalizarea obiectivului este mai mică, cu atâtcâmp vizual mai mare.

Cu cât câmpul vizual al dispozitivului este mai mare, cu atât este mai confortabil să observați obiectele - nu este nevoie să mutați în mod constant dispozitivul pentru a vizualiza partea de spațiu de interes.

Este important să înțelegeți că câmpul vizual este invers proporțional cu mărirea - pe măsură ce mărirea dispozitivului crește, câmpul său vizual scade. Acesta este, de asemenea, unul dintre motivele pentru care nu sunt produse sisteme cu infraroșu (în special camere termice) cu mărire mare. În același timp, trebuie să înțelegeți că pe măsură ce câmpul vizual crește, distanța de detectare și recunoaștere va scădea.

RATA DE ACTUALIZARE CADRU. Una dintre principalele caracteristici tehnice ale unui dispozitiv de termoviziune este rata de actualizare a cadrelor. Din punctul de vedere al utilizatorului, acesta este numărul de cadre afișate pe afișaj într-o secundă. Cu cât este mai mare rata de reîmprospătare a cadrelor, cu atât efectul de „lag” al imaginii generat de dispozitivul de termoviziune este mai puțin vizibil în raport cu scena reală. Astfel, la observarea scenelor dinamice cu un dispozitiv cu o rată de reîmprospătare de 9 cadre pe secundă, imaginea poate apărea neclară, iar mișcările obiectelor în mișcare pot apărea întârziate, cu „smucituri”. În schimb, cu cât rata de reîmprospătare a cadrelor este mai mare, cu atât va fi mai lină afișarea scenelor dinamice.

PERMISIUNE. FACTORI CARE AFECTEAZĂ REZOLUȚIA.

Rezoluția este determinată de parametrii elementelor optice ale dispozitivului, senzor, afișaj, calitatea soluțiilor de circuit implementate în dispozitiv, precum și algoritmii de procesare a semnalului utilizați. Rezoluția unui dispozitiv de imagistică termică (rezoluția) este un indicator complex, ale cărui componente sunt temperatura și rezoluția spațială. Să ne uităm la fiecare dintre aceste componente separat.

Rezoluția temperaturii(sensibilitate; diferență de temperatură minimă detectabilă) este raportul de limită dintre semnalul obiectului de observație și semnalul de fundal, ținând cont de zgomotul elementului sensibil (senzor) al camerei termice. Rezoluția la temperatură ridicată înseamnă că un dispozitiv de termoviziune va putea afișa un obiect cu o anumită temperatură pe un fundal cu o temperatură similară, iar cu cât diferența dintre temperaturile obiectului și fundal este mai mică, cu atât rezoluția temperaturii este mai mare.

Rezoluție spațială caracterizează capacitatea dispozitivului de a descrie separat două puncte sau linii apropiate. În caracteristicile tehnice ale dispozitivului, acest parametru poate fi scris ca „rezoluție”, „limită de rezoluție”, „rezoluție maximă”, care, în principiu, este același lucru.

Cel mai adesea, rezoluția dispozitivului este caracterizată de rezoluția spațială a microbolometrului, deoarece componentele optice ale dispozitivului au de obicei o marjă de rezoluție.

De obicei, rezoluția este specificată în linii (linii) pe milimetru, dar poate fi specificată și în unități unghiulare (secunde sau minute).

Cu cât este mai mare valoarea rezoluției în linii (linii) pe milimetru și cu cât rezoluția este mai mică în valori unghiulare, cu atât rezoluția este mai mare. Cu cât rezoluția dispozitivului este mai mare, cu atât imaginea pe care o vede observatorul este mai clară.

Pentru a măsura rezoluția camerelor termice, utilizați echipamente speciale- un colimator care creează o imagine simulată a unui obiect special de testare - ținte termice de linie. Examinând imaginea obiectului de testat prin intermediul dispozitivului, se judecă rezoluția camerei termice - cu cât liniile lumii pot fi văzute clar separat unele de altele, cu atât rezoluția dispozitivului este mai mare.

Imagine: Diverse opțiuni pentru lumea termică (vedere printr-un dispozitiv de imagistică termică)

Rezoluția dispozitivului depinde de rezoluția lentilei și a ocularului. Lentila formează o imagine a obiectului de observare în planul senzorului, iar dacă rezoluția lentilei este insuficientă, îmbunătățirea în continuare a rezoluției dispozitivului este imposibilă. În același mod, un ocular de calitate scăzută poate „strica” cea mai clară imagine formată de componentele dispozitivului de pe afișaj.

Rezoluția dispozitivului depinde și de parametrii afișajului pe care se formează imaginea. Ca și în cazul senzorului, factorul determinant este rezoluția afișajului (numărul de pixeli) și dimensiunea acestora. Densitatea pixelilor din afișaj este caracterizată de un indicator precum PPI (prescurtare de la „pixeli pe inch”) - acesta este un indicator care indică numărul de pixeli pe inch de zonă.

În cazul transferului direct de imagine (fără scalare) de la senzor la afișaj, rezoluțiile ambelor trebuie să fie aceleași. În acest caz, se elimină o scădere a rezoluției dispozitivului (dacă rezoluția afișajului este mai mică decât rezoluția senzorului) sau utilizarea nejustificată a unui afișaj scump (dacă rezoluția afișajului este mai mare decât cea a senzorului).

Parametrii senzorului au o mare influență asupra rezoluției dispozitivului. În primul rând, aceasta este rezoluția bolometrului - numărul total de pixeli (specificat de obicei ca produs al pixelilor în termen și în coloană) și dimensiunea pixelilor. Aceste două criterii oferă o evaluare de bază a rezoluției.

Dependenta:

Cu cât numărul de pixeli este mai mare și cu cât dimensiunea lor este mai mică, cu atât este mai marerezoluţie.

Această afirmație valabil pentru aceeași dimensiune fizicăsenzori. Un senzor cu o densitate de pixeli pe unitate de suprafațămai mult, are și o rezoluție mai mare.

Dispozitivele de termoviziune pot folosi, de asemenea, diverși algoritmi pentru procesarea semnalului util, care poate afecta rezoluția generală a dispozitivului. În primul rând despre care vorbim despre „mărirea digitală”, când imaginea generată de matrice este procesată digital și „transferată” pe afișaj cu o anumită mărire. În acest caz, rezoluția generală a dispozitivului scade. Un efect similar poate fi observat în camere digitale când utilizați funcția de zoom digital.

Alături de factorii de mai sus, este necesar să menționăm alți câțiva care pot reduce rezoluția dispozitivului. În primul rând, acestea sunt diverse tipuri de „zgomot” care distorsionează semnalul util și, în cele din urmă, înrăutățesc calitatea imaginii. Se pot distinge următoarele tipuri de zgomot:

Zgomot semnal întunecat. Cauza principală a acestui zgomot este emisia de electroni termoionici (emisia spontană de electroni ca urmare a încălzirii materialului senzorului). Cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât semnalul întunecat este mai scăzut, de exemplu. mai puțin zgomot pentru a elimina acest zgomot se utilizează un obturator (cort) și calibrarea microbolometrului.

Citiți zgomot. Când semnalul stocat într-un pixel al senzorului este scos de la senzor, convertit în tensiune și amplificat, zgomotul suplimentar, numit zgomot de citire, este introdus în fiecare element. Pentru a combate zgomotul, sunt utilizați diverși algoritmi software de procesare a imaginii, care sunt adesea numiți algoritmi de reducere a zgomotului.

Pe lângă zgomot, rezoluția poate fi redusă semnificativ de interferențele apărute din cauza erorilor în aspectul dispozitivului (poziția relativă plăci de circuite imprimateși firele de conectare, cablurile din interiorul dispozitivului) sau din cauza unor erori în rutarea plăcilor cu circuite imprimate (dispunerea reciprocă a căilor conductoare, prezența și calitatea straturilor de ecranare). De asemenea, erorile în circuitul electric al dispozitivului, selecția incorectă a elementelor radio pentru implementarea diferitelor filtre și alimentarea în circuit a circuitelor electrice ale dispozitivului pot provoca interferențe. Prin urmare, dezvoltarea circuitelor electrice, scris software procesarea semnalului, rutarea plăcilor sunt sarcini importante și complexe în proiectarea dispozitivelor de termoviziune.

DOMENIUL DE OBSERVAȚIE.

Raza de observare a unui obiect care utilizează un dispozitiv de termoviziune depinde de o combinație a unui număr mare de factori interni (parametrii senzorului, părțile optice și electronice ale dispozitivului) și de condiții externe (diverse caracteristici ale obiectului observat, fundal, curățenie). a atmosferei și așa mai departe).

Cea mai aplicabilă abordare pentru descrierea domeniului de observare este împărțirea acestuia, descrisă în detaliu în diverse surse, în zone de detectare, recunoaștere și identificare conform regulilor definite de așa-numitul. Criteriul Johnson, conform căruia intervalul de observare este direct legat de temperatura și rezoluția spațială a dispozitivului de termoviziune.

Pentru dezvoltare ulterioară subiectul necesită introducerea conceptului de dimensiune critică a unui obiect de observație. Mărimea de-a lungul căreia este analizată imaginea unui obiect pentru a-i identifica caracteristicile geometrice caracteristice este considerată critică. Adesea, dimensiunea minimă vizibilă a obiectului de-a lungul căruia se efectuează analiza este considerată critică. De exemplu, pentru un mistreț sau un căprior, dimensiunea critică poate fi considerată înălțimea corpului, pentru o persoană - înălțime.

Intervalul la care dimensiunea critică a unui anumit obiect de observare se încadrează în 2 sau mai mulți pixeli ai senzorului de termoviziune este considerat a fi raza de detectare. Faptul de detectare arată pur și simplu prezența acestui obiect la un anumit interval, dar nu oferă o idee despre caracteristicile sale (nu permite să spună ce fel de obiect este).

Fapt recunoaştere obiect, capacitatea de a determina tipul de obiect este recunoscută. Aceasta înseamnă că observatorul este capabil să discerne ceea ce observă în acest moment- persoană, animal, mașină și așa mai departe. Este în general acceptat că recunoașterea este posibilă cu condiția ca dimensiunea critică a obiectului să se potrivească cu cel puțin 6 pixeli ai senzorului.

Din punct de vedere al utilizării vânătorii, cea mai mare utilitate practică este domeniul de identificare. Identificarea înseamnă că observatorul este capabil să evalueze nu numai tipul de obiect, ci și să înțeleagă trăsăturile sale caracteristice (de exemplu, un mistreț mascul de 1,2 m lungime și 0,7 m înălțime). Pentru a îndeplini această condiție, dimensiunea critică a obiectului trebuie să fie suprapusă cu cel puțin 12 pixeli senzori.

Este important de inteles ca in toate aceste cazuri vorbim de o probabilitate de 50% de a detecta, recunoaste sau identifica un obiect de un anumit nivel. Cu cât sunt mai mulți pixeli care acoperă dimensiunea critică a unui obiect, cu atât este mai mare probabilitatea de detectare, recunoaștere sau identificare.

ELEVARE DE IEȘIRE este distanta de la suprafata exterioara ultima lentilă a ocularului până în planul pupilei ochiului observatorului, la care imaginea observată va fi cea mai optimă (câmp vizual maxim, distorsiune minimă). Acest parametru este cel mai important pentru lunete în care relieful ocular trebuie să fie de cel puțin 50 mm (optim 80-100 mm). Un astfel de relief mare pentru ochi este necesar pentru a preveni rănirea trăgătorului de ocularul lunetei în timpul reculului. De regulă, pentru NVG-uri și camerele termice, relieful ochiului este egal cu lungimea ochiului, care este necesară pentru a masca strălucirea afișajului pe timp de noapte.

CALIBRAREA SENSORULUI DISPOZITIVELOR DE IMAGINARE TERMICA

Calibrarea unui dispozitiv de termoviziune este împărțită în calibrarea din fabrică și calibrarea utilizatorului. Procesul de producție dispozitivele de termoviziune pe senzori nerăciți necesită calibrarea din fabrică a dispozitivului (perechea lentilă-senzor) folosind echipamente speciale.

Vă puteți familiariza cu noile modele de camere termice PULSAR și puteți face o alegere informată.

Dezvoltarea, proiectarea și producerea de lentile în infraroșu (IR) pentru sisteme de termoviziune care funcționează în intervalele 3...5 și 8...12 microni, precum și pentru senzori optici care funcționează în domeniul IR, reprezintă o activitate importantă. a companiei. Compania proiectează și produce lentile cu infraroșu (IR) (inclusiv lentile termice), atât în ​​serie într-o versiune standard, cât și conform specificațiilor clientului și, de asemenea, efectuează calculul și fabricarea altor ansambluri optice pentru echipamente IR, inclusiv:

• Lentile de termoviziune pentru camere termice nerăcite bazate pe matrici microbolometrice în intervalul 8…12 microni. Acesta este cel mai des întâlnit tip de sistem, datorită intervalului spectral care este eficient pentru transmiterea imaginilor termice, caracterului practic optim al receptoarelor cu matrice care nu necesită răcire și o diafragmă rece, precum și prețului relativ scăzut al unui astfel de dispozitiv;
• Lentile de termoviziune pentru camere termice răcite care funcționează în intervalul de 3…5 microni. Pe baza unor astfel de sisteme, camerele termice sunt create cu o combinație sporită de cerințe pentru caracteristici și design. Acesta este cel mai complex tip de sisteme cu infraroșu, dar în același timp are cele mai bune oportunități privind detectarea și identificarea obiectelor de supraveghere;
• Lentile IR pentru senzori cu un singur și mai multe elemente care funcționează în intervalele medii și apropiate IR, în principal 3...5 µm. De obicei, acestea sunt sisteme simple care includ optică IR simplă și un senzor a cărui sarcină principală este să genereze un semnal, mai degrabă decât să transmită o imagine.

Lentilele cu infraroșu își găsesc aplicația în sistemele de termoviziune de diferite clase:

• apărare (aparate termice portabile și staționare, vizoare pentru imagini termice, stații de localizare optică, dispozitive de desemnare a țintei și obiective pentru vehicule terestre);
• tehnologice (dispozitive de control termic pentru tehnologice și scopuri de construcție, pirometre);
• pentru securitate (camere termice pentru control perimetral, granițe, sisteme de protecție împotriva incendiilor).

În funcție de sarcinile atribuite, dezvoltăm lentile cu infraroșu (IR) din toate clasele specificate, printre care se remarcă lentilele IR atermice. Optica IR pentru camerele termice cu rază medie și lungă de acțiune are propriile sale specificități, exprimate în caracteristicile termo-optice ale materialelor optice utilizate, cum ar fi monocristale de germaniu, siliciu, selenidă policristalină și sulfură de zinc, monocristale de fluoruri metalice. În cele mai multe cazuri, lentila IR conține lentile din germaniu, care are un coeficient de temperatură ridicat și neliniar al indicelui de refracție. Din acest motiv, optica IR este susceptibilă la defocalizare atunci când temperatura se schimbă, iar o soluție la problemă este un design compensat cu temperatură care mută o lentilă sau un grup de lentile în raport cu receptorul, în funcție de temperatură. Puține companii oferă lentile termice datorită designului complex necesar, adesea folosit în medii dure mecanice și șoc. Pe baza specificațiilor dumneavoastră tehnice, vom calcula și dezvolta o lentilă IR atermică personalizată. Optica pentru camerele termice este dezvoltată și fabricată în diferite modele, folosind acoperiri de protecție deosebit de dure, versiuni OEM și construcție ușoară.

Aveți nevoie de lentile suplimentare pentru o cameră termică?

La achiziționarea unei camere termice, fiecare își pune această întrebare și îi răspunde singur, ghidându-se de informațiile disponibile. La noi, vom încerca să extindem cantitatea de aceleași informații, astfel încât alegerea cumpărătorului să fie mai informată.

Deci, de ce aveți nevoie de lentile/lentile suplimentare?
Calitatea imaginii depinde de mai mulți parametri, dar în primul rând de calitatea matricei de termoviziune, de sensibilitatea și dimensiunea acesteia, precum și de parametrii lentilei.
În primul rând este specificatii tehnice matrice și lentilă de termoviziune și determină calitatea imaginii. De regulă, nu este posibilă schimbarea matricei cu una mai mare, așa că rămân doar lentile interschimbabile sau suplimentare care îmbunătățesc calitatea imaginii. Sunt destul de sceptic cu privire la afirmațiile conform cărora deficiențele matricei și ale lentilei pot fi rezolvate cu ajutorul unei procesări software suplimentare și, prin urmare, obținem mai mult decât este posibil pe baza hardware-ului.

De exemplu:
Matricea de 384x288 cu o lentilă de 20⁰ oferă rezoluție spațială: 0,91 mrad. O matrice de 160x120 cu aceeași lentilă de 20⁰ oferă o rezoluție de 2,2 mrad.
Cu alte cuvinte, la o distanta de 100 de metri, o termocamera cu o matrice de 384x288 poate distinge un obiect care masoara 9,1x9,1 cm, in timp ce pentru o matrice de 160x120 obiectul minim trebuie sa aiba dimensiuni de minim 22x22 cm!
Posibilitatea de a obține o rezoluție de 9x9 cm sună foarte optimist, în ciuda faptului că calitatea originalului, chiar și a sutelor de fotografii, nu este mai bună de 22x22 cm.
Evident, opțiunea „super rezoluție” poate îmbunătăți ușor calitatea imaginii, mai ales în cazul strângerii mâinii „naturale”, dar capacitatea de a face un miracol prin dublarea rezoluției rămâne cel puțin îndoielnică.

Aceasta lasă o modalitate naturală de a extinde raza efectivă sau zona de fotografiere - lentile suplimentare. Pentru obiectivul standard, sunt oferite două lentile opționale - unghi larg și unghi îngust.

Lentila cu unghi larg, de regulă, este utilizat atunci când este necesar să fotografiați o zonă mare de la o distanță relativ mică. Nu la fel de popular ca unghiul îngust, deoarece puteți combina oricând o serie de fotografii standard în imagine panoramică, mai ales că un obiectiv cu unghi larg extinde zona de fotografiere reducând detaliile, iar acest lucru se potrivește puținilor.

Obiectiv cu unghi îngust (teleobiectiv). utilizat în cazurile în care detaliile ridicate sunt importante pentru un obiect relativ mic situat la o distanță considerabilă. Aici, niciun truc software nu poate rezolva problema - aveți nevoie de un obiectiv special. In practica mea a existat un caz in care a fost necesar sa fotografiem o conducta TEC5 (inaltime peste 200m), in acest caz un astfel de obiectiv era pur si simplu necesar.