Современные тепловизоры: принцип действия и перспективы развития

 Как известно тепловизором назывется прибор для визуализации пространственного распределения температуры наблюдаемой поверхности какого-либо предмета. Создание тепловизоров относится к тридцатым годам 20 в. Такие приборы преобразуют излучение в инфракрасном диапазоне исследуемой нагретой поверхности в электрический сигнал, который после усиления показывается на экране.

Картина поверхностного распределения температуры отбражается на экране прибора в виде цветной картины исследуемой поверхности (участка исследуемого объекта, который виден в объектив тепловизора), причем цвет изображения изменяется в зависимости от температуры. Современные приборы для теплового видения имеют разрешающую способность порядка 0,1 °C.

В них данные о температуре хранятся в электронной памяти прибора и могут быть переданы через типовой интерфейс в различные внешние электронные устройства. Подобные тепловизоры применяются соместно с ноутбуком или ПК, оснащенными специальными программами для приема информации с прибора в реальном времени.

Известны тепловизоры наблюдающие и тепловизоры измеряющие распределение температуры по поверхности объекта. Задачей наблюдающих приборов является сделать видимым в цвете температурное поле, представленное изначально инфракрасным излучением. Приборы измеряющие ставят в соответствие цвету каждого пиксела на экране некоторое значение температуры, в результате чего можно построить трехмерную картину распределения температурного поля по исследуемой поверхности.

С развитием полупроводниковой электроники, приведшим к созданию фотодиодных ячеек, способных некоторое время сохранять принятый сигнал в инфракрасном диапазоне, изменилась и конструкция современных тепловизоров.

Сейчас их основой является приемная матрица фотодиодных ПЗС датчиков, сигналы которых оцифровываются, фильтруются в управляющем процессоре прибора от помех, затем из мгновенных значений температуры исследуемой поверхности получается определенная двумерная последовательность, отображаемая на ЖК экран тепловизора в виде мгновенного пространственого поля температур, которым соответствуют различные цвета спектра видимого света.

Использование подобного способа построения изображений привело к созданию портативных приборов, работающих в режиме реального времени.

Суперсовременные тепловизоры работают по технологии неохлаждаемых болометров, которая основана на измерении изменения электрического сопротивления тонких пластинок под действием инфракрасного излучения исследуемой поверхности.

Данная технология стала основной в мире при создании приборов теплового видения нового поколения, которые соответствуют современным требованиям мобильности и безопасности эксплуатации. В России подобные портативные приборы, работающие по технологии неохлаждаемых болометров, выпускает с 2007 года ЦНИИ "Циклон".