Изучаем прибор: для чего нужен, и как работает тепловизор для обследования зданий и сооружений

Какие бывают тепловизоры

Тепловизоры могут быть нескольких видов и предназначений. Одни используются для поиска и наблюдения за объектами, в том числе людьми и животными. Такие приборы характеризуются большой дальностью, но показывают только тепловое пятно, без конкретных значений. Другие, наоборот, действуют в ограниченном пространстве, но могут выдавать точные показания. Эти относятся к классу измерительных устройств, задачей которых является предоставление информации о точной температуре объекта.

Учитывая это, а также другие особенности тепловизоров их можно разделить на:

охотничьи;
военные;
морские;
медицинские;
строительные и промышленные;
научные;
мультисенсорные;
тепловизоры автоматизированных систем.

Охотничьи и военные тепловизоры позволяют увидеть живой объект с большого расстояния

Сам тепловизор никакого излучения при этом не испускает, что делает его незаметным, а это важно в боевой обстановке. Устройство позволяет найти технику по тепловому следу от горячих деталей. Военным это помогает уничтожить боевые средства противника, а охотникам выйти из леса, если они заблудились

Морские тепловизоры характеризуются еще большей защищенностью, чем военные и охотничьи модели. В первую очередь, от попадания внутрь соленой воды. Корабельные тепловизоры находят людей или терпящее бедствие судно в самых сложных метеорологических условиях

Военным это помогает уничтожить боевые средства противника, а охотникам выйти из леса, если они заблудились. Морские тепловизоры характеризуются еще большей защищенностью, чем военные и охотничьи модели. В первую очередь, от попадания внутрь соленой воды. Корабельные тепловизоры находят людей или терпящее бедствие судно в самых сложных метеорологических условиях.

Тепловизоры, предназначенные для применения в медицине, отличаются повышенной точностью измерений. Ведь даже отклонение в 1°С может дать ложное представление о болезни. Кроме того, что устройство помогает узнать о наличии в организме инфекции, оно может выявить и заболевание в отдельном органе. Рядом с проблемным местом температура повышается.

Строительные и промышленные тепловизоры помогают своевременно выявить возможные дефекты, допущенные при возведении зданий и сооружений, которые могут повлечь не только утечку тепла, но и привести к разрушению конструкции. С их помощью можно выявить опасные неисправности в высоковольтных линиях электропередач или утечку в газопроводах. Тепловизором можно найти даже скрытую трещину в опоре моста. Из-за трения температура, в месте разрушения, будет несколько выше. Кроме этого, тепловизоры могут применяться для:

контроля герметичности системы охлаждения и выхлопной системы автомобильного двигателя;
тестирования качества ультразвуковой сварки;
определения нарушений герметичности различных емкостей;
выявление нарушений соосности в механизмах с вращающимися валами, шестернями и подшипниками и так далее.

Устройства, предназначенные для использования в научной сфере, тоже отличаются точностью. Кроме этого, им необходима повышенная защищенность и способность принудительного охлаждения. Так как эксперименты часто проходят в самых экстремальных условиях.

Мультисенсорные тепловизоры нашли свое основное применение в охранных системах. Их универсальность и многозадачность позволяет максимально обезопасить территорию и защищаемые объекты в любое время суток, даже при нулевой видимости.

Тепловизоры автоматизированных систем ведут мониторинг работающего оборудования и контролируют состояние температурного режима, предупреждая о приближении к критическим значениям. Кроме этого, будучи подключенными к автоматизированной системе, они обнаруживают в пассажиропотоке людей с повышенной температурой тела, сообщая об этом оператору.

Сферы применения

Применение тепловизоров в военном деле

Область применения связана со способностью преобразовывать тепловое излучение в спектр, который воспринимает человеческий глаз, обнаруживать самые незначительные объекты, излучающие электромагнитные волны. Если определить интенсивность излучения, то можно рассчитать температуру исследуемого объекта и предположить, что это. При помощи аппарата определяется разница температур, при отсутствии контакта с объектами, они не реагируют на помехи, не могут быть обнаружены системами слежения, имеют большую дальность действия: от 100 м до 3 км. Эти принципы работы позволяют применять их в самых различных областях.

В военной технике

Новая современная техника поступает сегодня на вооружение, имея в своем арсенале встроенные тепловизорные камеры. Их использование позволяет вести боевые действия в условиях плохой видимости, обнаруживать противника и технику. Помимо этого, устройства устанавливаются на беспилотных самолетах и на технике, управляемой дистанционно.

Возможность «видеть» объекты в ночное время – основной показатель, имеющий значение приборов в военной сфере. Принцип успешной работы аппаратуры заключается в четком обнаружении теплового излучения. Для армии производятся специальные аппараты в виде биноклей, прицелов для оружия, ими оснащаются системы наведения. Они оснащены мощными оптическими механизмами, что увеличивает возможности военных тепловизоров многократно.

В морских приборах

Морской или речной порт является сложным транспортным узлом, и его безопасность может обеспечить только самая совершенная охранная аппаратура. Морские тепловизоры предназначены для обеспечения безопасности водных и прибрежных объектов: портов, причалов, складов, речных вокзалов.

Охота

Тепловизор для охоты – хорошее подспорье для тех, кто увлечен выслеживанием добычи

Использование прибора позволяет отслеживать самого осторожного зверя в любое время суток независимо от погоды и видимости

Обследование зданий

С помощью тепловизорных датчиков есть возможность обследовать любое сооружение, чтобы определить место утечки тепла. Результаты исследования станут весомым аргументом для того чтобы доказать плохое качество теплоизоляции стен. Для коммунальщиков применение тепловизора для обследования зданий – хорошее средство правильно определить проблемные зоны и направить силы на утепление конкретных мест.

Применение тепловизора в медицине

Медицина

Использование тепловизора в медицине производилось еще во времена СССР. Приборы позволяют распознать характер заболевания, а также увидеть инфицированного человека среди здоровых по температуре тела, характерной для той или иной болезни.

Обследование с помощью специальной аппаратуры, реагирующей на электромагнитные волны, помогает обнаружить воспалительный процесс с точностью до микрона и найти область патологии. Использование аппарата позволит определить, болен пациент или здоров, увидеть источник заболевания, поставить диагноз.

Чрезвычайные ситуации и АСР

Пожарные, вооруженные прибором, могут увидеть наиболее безопасный путь выхода из огня, минуя самые горячие участки. Спасатели, вооруженные аппаратом, в самых трудных ситуациях имеют возможность найти человека в зоне плохой видимости.

Помимо перечисленных сфер, где применение измерительной тепловой техники – необходимое условие успешной деятельности, данные приборы используются и в других областях промышленности и в повседневной жизни людей. Поэтому сегодня производится много их разновидностей, и выбор тепловизора зависит только от цели его использования.

Технические характеристики устройства свидетельствуют о том, можно ли использовать его как универсальный или его специализация более узкая. Границы температур, на которые ориентирован прибор – главный критерий при выборе. Чтобы не допустить ошибку при покупке, необходимо учитывать, что температурный диапазон устройства должен быть больше температуры исследуемого объекта как минимум на 25%.

Калибровка тепловизоров

Чтобы проводить полноценный энергоаудит, требуется не только обучение с получением лицензии, но и калибровка тепловизора. Она проводится специализированными лабораториями с применением эталонных средств. Процедура особенно важна для приборов, не внесенных в государственный реестр. Калибровка гарантирует точность исследований — после нее результатам можно доверять.

Откалибровать можно тепловизионные средства любых типов. Проверка может быть внеплановой или периодической.

Действующие метрологические стандарты предписывают проверять и при необходимости калибровать тепловизор не реже раза в год

устройство осматривается внешне;
при первичном осмотре проверяется электрическая плотность изоляции;
также при первой проверке исследуется сопротивление изоляции;
проверяется работа всех доступных режимов;
определяется угол поля зрения;
выявляется угловое или пространственное разрешение;
уточняется температурный диапазон;
выявляются погрешности;
определяется порог температурной чувствительности;
измеряется неравномерность чувствительности устройства по полю;
проверяется сходимость показаний.

После проверок, калибровок, настроек специализированные центры выдают свидетельство, соответствующее установленным правилам. Результаты обследования протоколируются. Свидетельство содержит название тепловизора, серийный номер, информацию о пользователе. Документ дает право использовать прибор в профессиональных целях в течение года, затем тепловизор снова понадобится проверить.

Лучшие модели тепловизоров в средней ценовой категории

Теперь стоит пройтись по наиболее популярным и интересным моделям, от самых простых и до профессиональных.

Flir C2

Небольшой и компактный, но вместе с тем, функциональный прибор

Это профессиональный инструмент, для строителей и монтажников. Об этом как бы намекает его весьма высокая цена — 70000 рублей. Это прибор внесен в госреестр разрешенных к использованию. Минимальная температура работы -10°С, максимальная +150°С. Точность измерения температуры — 0,1°С. Разрешение детектора составляет 320 на 240 пикселей, что для 3 дюймового экрана вполне достаточно. Сам прибор представляет собой аппарат размером со смартфон.

~~Тепловизор Flir C2~~

HD-02

Бытовая версия тоже вполне может использоваться для профессиональных исследований

Этот прибор уже больше подходит для бытового использования. Купить тепловизор HD-02 можно за 22000 рублей. Измерять температуры аппарат может в пределах от -20ºС до 300ºС. Внутри есть собственная память на 4 Гб. Точность измерения вряд ли устроит профессионалов, однако для домашнего использования в самый раз — 2ºС. Экран имеет диагональ в 2,5 дюйма.

~~Тепловизор HD-02~~

HT-175

Простой и наиболее доступный прибор

Еще один доступный прибор для домашнего использования. Купить его можно за 14000 рублей. Разрешение 2-х дюймового экрана составляет 0,3 МП. Диапазон рабочих температур составляет от -20ºС до 300ºС. Шаг, то есть точность равна 0,5ºС. Измерять прибор может на расстоянии от 1 до 20 м.

~~Тепловизор HT-175~~

Настройка тепловизора до начала обследования здания

Настраиваем оборудование базовыми настройками:

Установка для верхнего и нижнего предела температуры.
Настройка диапазона термозахвата.
Выбор уровня тепловой защиты (иногда называют “интенсивность” и “отличие”).

Остальные настройки необходимо производить в соответствии материалов стен и типа теплоизоляции. Тепловизор позволяет произвести массу дополнительных настроек, которые желательно все изучить. После качественной настройки ИК-камерой легко выявить общие тепловые мосты, такие как крепежные шпильки утеплителя или плохой теплоизоляционный слой каркасных соединений сандвич панелей. Хорошо настроенный тепловизор покажет все пустоты теплоизоляции. После тепловизионного обследования внешней стороны здания, специалист термографии обычно сразу переходит вовнутрь помещения. Здесь выявляются до 90% всех строительных и отделочных дефектов. Как и в случае наружного осмотра, идея заключается в сканировании дефектов поверхности. После первоначальной проверки, большинство термографистов проветривают помещение, чтобы сбросить внутреннее давление. Вентиляционным сквозняком увеличивается расход воздуха и его утечки из здания через трещины в стенах, полах и потолках. Таким образом, воздух иной температуры скапливается в области трещин, создавая видимые перья в тепловых изображениях.

Топ-3 лучших тепловизоров для смартфонов на Андроиде

Многие ИК-девайсы не обладают собственным экраном и программным обеспечением, а работают в паре с мобильными устройствами. По мощности они обычно уступают классическим моделям, но все равно их можно выбрать для бытовых целей.

Seek Thermal Compact XR

Прибор работает как с Apple, так и с Android, обладает матрицей 206 на 156 точек и поддерживает регулировку фокуса. Дает качественное изображение и автоматически определяет максимальные и минимальные температурные точки, в фоновом режиме обновляет ПО на смартфоне.

Стоимость тепловизора Seek Thermal для смартфона начинается от 27000 рублей

Flir One Pro iOS

Тепловизор совместим с телефонами и планшетами Apple, определяет температуры от — 20 до 400 °С. Погрешность устройства составляет 3%, прибор подходит для поиска теплопотерь и ведения наблюдений.

Цена девайса Flir для iOS составляет около 30000 рублей

Flir One Android USB-C

Еще одно устройство от Flir специально для девайсов на Android. Обладает дальностью 100 м, хорошим углом обзора и матрицей 60 на 80 точек. Подходит для осмотра объектов и наблюдений за местностью, при долгой неактивности переходит в спящий режим.

Купить Flir One для Android можно от 23000 рублей

Как собрать тепловизор своими руками и стоит ли вообще этим заниматься — нюансы

На самом деле собрать такое устройство можно. Тем более учитывая цену на тепловизоры. Однако, есть несколько интересных нюансов, которые сводят на нет такие самоделки. Во-первых, для того, чтобы получить самодельный тепловизор с качеством определения температуры хотя бы любительского уровня заводских моделей, придётся использовать и хорошую исходную веб-камеру. А это как минимум уже 5000—6000 рублей. Затем нужно найти специальный температурный датчик, который будет отвечать за разрешение тепловой картины. Найти схему тепловизора не так сложно, а вот собрать и заставить работать — это уже не каждому под силу. А для управления всей логикой, как ни крути, придётся использовать контроллер и какое-никакое программное обеспечение, которое, скорее всего придётся писать самому. В общем, целесообразность сборки такого агрегата находится под сомнением. Это можно осуществить, если человек профессионально занимается электроникой, имеет базу компонентов, и знает, как это работает. Простому же обывателю, сэкономить на самодельном тепловизоре вряд ли получится.

Watch this video on YouTube

Предыдущая Бытовая техника Как отличить качественный шуруповёрт от дешёвой подделки?
Следующая Бытовая техника Что такое штангенциркуль и как им пользоваться правильно?

Отчет о проведении комплексного ТВО объекта

Если ТВО проводит сторонняя компания, то по завершении работ обычно изготовляются карточка тепловизионного обследования объекта или тепловой паспорт. Если обследование выполнено в соответствии с правилами и нормами ГОСТ, то оно будет иметь юридическую силу, а использовать такой документ можно в суде.

К тепловым снимкам прилагается отчет, который обычно содержит следующие сведения технического и практического характера:

Полные сведения об исследуемом объекте, дата и обстоятельства проведения ТВО.
Ссылки на государственные нормативы и требования, на которые опирался эксперт.
Условия проведения ТВО (температурный режим, уровень влажности, ветер и так далее).
Полный перечень применяемого ТВО-оборудования, а также его краткое техническое описание.
Перечень обнаруженных дефектов, недостатков, повреждений, трещин (если они есть).
Советы и рекомендации по устранению вышеперечисленных недостатков (если они обнаружены).
Сведения о компании + информация юридического характера, позволяющая идентифицировать организацию.

Как проводится тепловое исследование

Методика тепловизионного обследования электрооборудования, зданий, отдельных объектов предельно проста.

В общем случае алгоритм ТВО выглядит следующим образом:

Тепловизоры работают от аккумулятора, поэтому перед его применением следует выполнить зарядку. Если Вы планируете записывать какую-либо информацию (фото, видео), то необходимо проверить свободное место на карте памяти, поскольку в противном случае данные не смогут сохраниться.

Включите тепловизор, дождитесь запуска рабочего режима — и наведите устройство на нужный участок, который Вы хотите исследовать. Перемещать камеру-тепловизор следует медленно, поскольку разные устройства обладают разной чувствительностью (прибору нужно какое-то время, чтобы начать получать точные данные).

Если нужно сделать снимки или фотографии, активируйте соответствующий элемент интерфейса. Расположение нужного пункта или кнопки может сильно отличаться в зависимости от устройства и установленных программ. Если используете прибор впервые, под рукой должна быть инструкция по проведению тепловизионного обследования.

По завершении ТВО можно распечатать полученные фотографии, сохраненные на флэшку или карту памяти. Фото будут выступать в качестве доказательств Ваших слов.

Основные правила и рекомендации при проведении обследований

Чтобы полученные данные имели прогностическую ценность и соответствовали современным требованиям и нормам, должны быть выполнены определенные рекомендации по результатам тепловизионного обследования.

Перечислим основные из них:

Исследование рекомендуется проводить в ясную безветренную погоду, когда на небе отсутствуют тучи и не идет дождь.
Дело в том, что в случае ветренной погоды потоки воздуха могут распространяться в соответствии с направлением ветра, что сделает результаты экспертизы неточными. Однако это правило касается только внешних исследований.
Если Вы хотите выполнить исследование комнаты или дома изнутри, то наличие ветра или осадков серьезного значения играть не будет, поэтому правила можно не придерживаться.

Вопрос эксперту
При какой температуре проводят тепловизионное обследование? На самом деле этот вопрос лишен практического смысла. Дело в том, что для точного исследования важна не столько температура окружающего воздуха, сколько факт наличия перепадов температур. Большинство приборов отличаются средней точностью — для них будет достаточно перепада на улице или в здании в 10-15 градусов. В таком случае можно получить четкие точные снимки, где все необходимые сведения будут четко просматриваться.

Нужно ли проветривать помещение перед тепловизионным обследованием? Большинство экспертов склоняются, что делать этого не нужно и даже вредно. Дело в том, что при проветривании активизируется теплообмен между окружающей природой и помещением/объектом. Поэтому прекратить проветривание следует минимум за 2-3 часа до проведения экспертизы

Важно создать естественные условия в помещении (не нужно открывать окна, приоткрывать двери и так далее)

Влияние атмосферы при регистрации ИК-изображений, метеоусловий и дистанции. Выбор критерия определения и классификации дефектов

Как известно, термограмма представляет собой условное цветное изображение фрагмента температурного поля поверхности здания. В левой части термограммы обычно приведена цвето-температурная шкала, характеризующая диапазон измеренных температур и соотношение температура – цвет. Например, если на шкале приведено 20 цветов (т. е. мы имеем 20 изотерм), а диапазон измеряемых температур установлен от 0 до 10 °С, это означает, что каждому цвету соответствует перепад температур в 0,5 °С. В процессе обработки на зарегистрированных термограммах указывается средняя температура характерных зон конструкций и зон дефектов, в таблицах к термограмме приводятся величина перепада температуры поверхности стены или окна в зонах по отношению к наружному воздуху (превышение температуры). Как известно, величина перепада температур прямо пропорциональна тепловому потоку с поверхности ограждающей конструкции. Величина пропорциональности называется коэффициентом теплоотдачи поверхности (а) . Учитывая вышесказанное, введём понятие критерия дефектности, то есть какие, по нашему мнению, тепловые зоны можно отнести к аномальным и с каким перепадом температур они могут считаться дефектными. Под дефектом нами понимается такой участок поверхности, на котором превышение температуры в 1,5 раза выше зарегистрированного в среднем по стене или аналогичного участка по благополучной области конструкции. То есть тепловой поток в области дефекта более чем в 1,5 раза выше среднего. Если мы обратимся к литературе, то такой же примерно подход к выбору критерия дефектности описан в . В результате анализа термограмм и работы с технической документацией на здание определяются дефекты конструкций. Например, это могут быть дефекты в укладке теплоизоляции стен, брак в герметизации панельных стыков, трещины стен, вызывающие инфильтрацию воздуха, негерметичные примыкания дверных и оконных коробок и т. п. На точность измерений и достоверность полученных результатов влияют:

ветер и его направление. При скорости ветра уже 5 м/с превышения температуры наружных поверхностей уменьшаются в 2 раза ;
температурный напор здания, (рекомендуемый перепад температур не менее 15 °С);
дистанция до обследуемой поверхности. Здесь возникает два аспекта проблемы:, с ростом дистанции падает пространственное разрешение, а, начиная с 50 метров, существенным становится влияние атмосферы на ослабление тепловизионного сигнала, особенно в диапазоне 3-5 мкм;
наличие паразитных засветок от солнца и других источников тепла, или, например, переотражение от соседних зданий или угловых фасадов.

Обычно результаты тепловизионных измерений оформляются в виде отдельного параграфа энергетического обследования, включающего в себя протокол измерений , заключение и приложения (цветные термограммы). На каждой странице к термограмме необходимо прилагать электронное фото фрагмента здания с указанием местоположения термограммы. Удобно использовать архивную тепловизионную информацию в электронном виде для сравнения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций зданий до и после ремонта, в разных по времени отопительных сезонах.

Мобильный тепловизор для смартфона — на сколько реальны показания

Использовать специальный модуль тепловизора для смартфонов — просто гениальное решение. Это небольшой прибор, который вставляется в разъём и с помощью особого программного обеспечения позволяет превратить обычный смартфон в полноценный тепловизор. По сути, сам модуль содержит всего лишь детектор и аппаратно обеспечение, которое фиксирует тепловую картинку. А специальное программное обеспечение уже показывает эту картинку пользователю.

Тепловизор для смартфона на Android

Небольшой компактный модуль обладает неплохими характеристиками

Модуль тепловизора для смартфона на Андроид внешне выглядит как компактная веб-камера. Она имеет штекер стандарта micro-USB с помощью которого и соединяется с телефоном или планшетом. Наиболее популярным брендом в этой отрасли можно назвать Seek Thermal. Разбег цен на модули довольно большой. В разных регионах и магазинах можно встретить стоимость от 18000 до 22000 рублей. При этом модуль обладает весьма заманчивыми характеристиками, сравнимыми с полноценными тепловизорами. Диапазон температур составляет от -40ºС до 330ºС. Разрешение детектора — 320 на 240 точек. Гаджет позволяет использовать различные цветовые схемы, от градаций серого до полноцветного изображения.

~~Тепловизор для смартфона на Android~~

Тепловизор для смартфона на базе iOS

Так выглядит модуль от Flir для iPhone

Уже упомянутая нами компания Seek Thermal производит тепловизоры и для продукции Apple. Но для разнообразия мы посмотрим другую марку — Flir и их продукт — Flir One Gen 3. Стоимость прибора составляет примерно 20000 рублей. Внешне аппарат горазд крупней по своим габаритам, чем изделия от Seek Thermal. Внутри него имеется как детектор температуры, так и отдельная простая камера.

Измерять температуру тепловизор может в диапазоне -20ºС до 120ºС. Точность измерения довольно высокая — 0,1ºС. Разрешение теплового детектора составляет 80 на 60 точек, что несравненно мало. Зато разрешение, способное отобразится на экране имеет уже 1440 на 1080 точек. По заявлениям разработчиков на одном заряде батареи прибор может протянуть до 1 часа.

~~Тепловизор для смартфона на базе iOS~~

Сферы применения

Применение тепловизоров в военном деле Область применения связана со способностью преобразовывать тепловое излучение в спектр, который воспринимает человеческий глаз, обнаруживать самые незначительные объекты, излучающие электромагнитные волны. Если определить интенсивность излучения, то можно рассчитать температуру исследуемого объекта и предположить, что это. При помощи аппарата определяется разница температур, при отсутствии контакта с объектами, они не реагируют на помехи, не могут быть обнаружены системами слежения, имеют большую дальность действия: от 100 м до 3 км. Эти принципы работы позволяют применять их в самых различных областях.