17.07.2018

Помните комиксы про супермена, фильмы или даже сериал про тайны Смолвилля? Готовы спорить, вы тоже мечтали тогда о такой суперспособности – видеть сквозь любые стены, «просвечивать» подполы, чердаки, ящики из любого металла (надо же быть круче Супермена), искать людей. Все мы выросли, и наверняка мимо вас прошел тот факт, что детские грёзы стали нашей реальностью.

Теперь, чтобы увидеть «сквозь» стену, за неё не обязательно заходить, да и Кларка Кента звать не нужно. Вам поможет тепловизор: этот прибор позволит увидеть контуры объектов, узнать их температуру, а попутно решить много прикладных задач в быту. Звучит интригующе, но насколько это полезно и общедоступно? В этой статье я расскажу, полезны ли тепловизоры (да), нужен ли вам этот прибор (возможно) и есть ли бюджетные варианты (да).

Что такое тепловизор?

Немного теории для технарей и вдумчивых. Тепловизор – это оптико-электронный прибор, который фиксирует тепловое ИК-излучение любой поверхности и преобразует его в видимую человеческому глазу картинку в той или иной цветовой схеме. Это изображение, попадающее на дисплей, называется термограмма. Без специальных приспособлений ощутить разницу температур человек способен только при помощи осязания и, разумеется, только в безопасных пределах, а с помощью тепловизора эту картину мира можно существенно расширить, попутно сделав более объективной.

Как это работает?

Со школьных уроков физики мы помним, что тепло излучают все без исключения тела, но делают они это с разной интенсивностью. С помощью тепловизора эту разницу можно документально зафиксировать, почувствовав себя немного специалистом лаборатории инфракрасной термографии, где измеряют и изучают температуру объектов при помощи оптических приборов.

Физиология человека позволяет отслеживать только довольно существенные (по меркам живого мира) колебания температуры при помощи нервных окончаний. Чувствительность кожных покровов теплокровных животных и особенно пресмыкающихся на порядок лучше, поэтому о присутствии другого живого существа они способны узнать задолго и вне зоны видимости.

Человеческий глаз способен различать электромагнитные волны в диапазоне примерно от 380 до 780 нанометров. Тепловая энергия, которую излучают физические тела, находится в инфракрасном спектре. Поскольку длина волны такого излучения превышает порог человеческой восприимчивости (видимого спектра), «увидеть» ИК-излучение человек может только при помощи термографии и приборов нужной чувствительности.

Современные тепловизоры работают почти как обычная DSLR-камера: у них тоже есть линзы, матрица и угол обзора (почти full-frame и crop). Отличаются, правда, чувствительные материалы и итоговый результат. К примеру, линзы тепловизоров чаще всего производят из германия/ его сплавов, кремния или покрываются редкими металлами. Как правило, линзы тепловизоров изготавливаются из кремния, германия или их сплавов, а сверху покрываются редкими металлами. Делается это, чтобы ИК лучи могли проходить через линзу. На выходе получается, разумеется, не привычное нам, а тепловое изображение.

Кстати, если у вас в шкафу завалялась старая камера, которой вы не пользуетесь, это отличный шанс подарить ей вторую жизнь, превратив в самодельный тепловизор. Чтобы сконструировать фильтр, вам понадобятся ПЗС-матрица и фотоплёнка. На выходе получите, конечно, не профессиональный прибор, но для наглядности детям и забавы вам – самое то.

Основным элементом тепловизионных приборов являются болометры – датчики с поглотителем (чувствительным элементом). Именно болометры нагреваются и подают сигнал электронике, а та, в свою очередь, визуализирует полученную информацию. В зависимости от качества комплектующих тепловизоры способны улавливать температурную разницу вплоть до сотых долей градуса. С таким прибором вы сможете увидеть даже капли воска на полу или ещё тёплые следы человека или животного.

Немного истории

Считается, что инфракрасное излучение открыл английский астроном Уильям Гершель. Заинтересовавшись разными цветами и свойствами светофильтров для телескопов, Гершель провёл опыт. Он пропустив солнечный луч через стеклянную призму, а после термометром измерил температуру полученных «цветов». Чем ближе к красному цвету, тем выше становилась температура, и учёный решил проверить и невидимую часть спектра. Гипотеза подтвердилась: температура продолжила расти.

Гершель стал первым среди многих, и учёные по всему миру стали изучать тепловое излучение и конструировать приборы для его визуализации. Так появились термобатарея, эвапорограф и тот самый болометр, о котором мы рассказали выше.

Первые привычные нам тепловизоры появились ещё в начале прошлого столетия, но настоящий прорыв в этой области произошёл в середине XX века в период войны. Как это чаще всего и случается, опробованные военными технологии со временем перекочевали в промышленность и строительство, а после стали даже использоваться в личном хозяйстве. Вот о сферах современного применения тепловизоров сейчас и поговорим.

Сферы применения

Военное дело

Как водится, инновационные технологии первым делом появляются у военных. Тепловизор для военных – это стратегический ресурс и тактическое преимущество. В условиях затруднённой или нулевой видимости (ночью, в тумане, в дыму) ПНВ (приборы ночного видения) бессильны, а вот тепловизоры работают исправно и помогают увидеть противника. Естественно, для максимальной чёткости и актуальности получаемых данных армейские тепловизоры оснащаются топовыми матрицами с максимальной чувствительностью и высоким разрешением.

В зависимости от конкретного способа применения военные тепловизоры могут выпускаться в биноклей, монокуляров, прицелов для оружия или вообще объединяться в единую систему с ПНВ. К качеству вопросов не возникнет, а вот о потребительской доступности, конечно, речи не идёт – цена таких устройств и их комплексов начинается с пары сотен тысяч и поднимается существенно выше пары миллионов рублей.

Медицина

Изменение температуры тела или конкретных органов – первый признак воспалительных процессов и патогенных изменений, так что неудивительно, что и в медицине тепловизоры нашли своё применение. Тем более что к тепловизионному исследованию не нужно как-то специально готовить ни пациента, ни оборудование, да и противопоказаний нет – сплошные плюсы.

Использование тепловизоров эффективно для обнаружения новообразований (кист, опухолей), диагностирования внутренних органов, кожи и опорно-двигательного аппарата, а также оценки действия противовоспалительных и сосудосуживающих лекарств. Стоят такие специализированные приборы поменьше военных, но тоже немало – в среднем около 600 тысяч рублей.

Любопытный факт: если в надписи на сигаретных пачках и даже предупреждения врачей люди верят мало, то вот термограмма может оказаться более чем наглядной. На ней отлично видно, насколько снижается температура тканей ротовой полости курильщика из-за нарушения кровообращения – посмотрите сами и убедитесь, какой на самом деле «цвет» лица у курящих людей.

Производство

Тепловизоры незаменимы на производстве, поскольку представляют собой самые эффективные приборы неразрушающего контроля, а значит, помогают проверить оборудование и здания на предмет наличия утечек или трещин без необходимости остановки или демонтажа.

На предприятии любой такой дефект может обернуться не только производственной проблемой (скажем, несоблюдением условий хранения и порчей продуктов в холодном цеху), но и опасностью для сотрудников. Тепловизоры для производств, как правило, представляют собой эдакую рукоятку заправочного пистолета. С технической точки зрения они характеризуются небольшой дальностью, но очень высоким качеством изображения и широким диапазоном распознаваемых температур. С ценами тут всё сложнее и разнообразнее: в зависимости от конкретных нужд, стоить промышленные тепловизоры могут десятки или сотни тысяч рублей.

Спасательные операции

Когда нужно оперативно проверить большие территории в поисках людей или же найти очаг возгорания, скажем, лесного пожара, применяется аэросъёмка с использованием тепловизионного оборудования. Как правило, их крепят к беспилотникам, но есть и уже «готовые» решения, такие как Parrot Bebop-Pro Thermal. Человеческий глаз не в состоянии «заглянуть» за стены горящего здания и клубы дыма, а вот тепловизор покажет, где именно находится человек и как к нему пройти. По этой причине тепловизионное оборудование стоит на вооружении МЧС и других спасательных спецслужб, правоохранительных органов и даже ЧОП-ов.

Техосмотр автомобилей

Не обязательно дожидаться поломки или везти автомобиль на техосмотр, чтобы проверить стёкла, климат-контроль, кондииционер и салон на герметичность. С портативным тепловизором вы сможете вовремя выявить проблему с электроцепями, в ходовой части или системе отвода выхлопных газов. Более того, поняв, что что-то не так с двигателем, вы быстро выясните, где именно – в свечах, катушках зажигания, клапанах цилиндров, электропроводке, сальниках.

Кстати, некоторые мастодонты зарубежного автопрома додумались использовать тепловизоры в качестве ПНВ: прибор устанавливается под решётку радиатора, передаёт картинку на дисплей в салон и помогает не сбить в темноте животное или человека. К примеру, BMW уже начали выпускать машины с технологией Night Visio.

Охота и туризм

Огромную (совершенно неудивительно) популярность тепловизоры приобрели среди охотников. Если ПНВ выручит только при наличии хотя бы какого-то света – хотя бы лунного, – то тепловизоры работают безотказно в любых условиях. Найти можно не только самого зверя, но и его помёт, тёплые следы и капли крови. Спорное, конечно, развлечение, да и вопросов к «спортивности» таких приспособлений в охотничьих кругах много, но если нужен результат, его тепловизор обеспечит.

Охотничьи тепловизоры, как правило, либо портативные, чтобы не сильно оттягивали карман и не занимали руки, либо встроены в прицел. Распознать теплокровное существо получится примерно с 500 метров (чем профессиональнее тепловизор, тем больше эта цифра), качество картинки зависит от комплектующих конкретного прибора.

Если вы собираетесь не стрелять или ловить кого-то, а просто в поход в семьёй или друзьями, тепловизор тоже станет хорошим подспорьем. Согласитесь, гораздо проще успокаивать жену и детей, когда вы знаете, что на самом деле шуршит за палаткой. Да и днём отставших членов группы найти проще.

Искусство

Возможно, самый неожиданный пункт нашего рассказа. Термографическое исследование старых картин покажет их состояние, а в случае с древними фресками поможет обнаружить трещины (существующие или потенциальные). Кстати, цветовые схема термограмм многие находят довольно эстетичными – есть в этом что-то от Энди Уорхола. А чёрно-белые снимки в инфракрасном спектре, сделанные при помощи специальных фильтров, вообще могут считаться современным фото-артом.

Прикладные цели и быт

А чем тепловизор может помочь нам с вами, простым людям неспециализированных профессий? Например, проверить качество проводки и теплоизоляции квартире и на даче. Если вы подбираете новую квартиру, тепловизор пригодится, чтобы сразу проверить все щели и трещины, которые можно не заметить невооружённым взглядом. Если строители пожалели герметика, в доме будут сквозняки, и вы это увидите сразу, а не после переезда, когда вспомните про добрую традицию прокладывать оконные рамы поролоном.  

Такой аудит полезно заказать для любого помещения, жилого или рабочего, но почему бы не сделать всё самим? Это мало того что просто, так ещё и денег позволит сэкономить немало – прибор останется с вами, и количество использований никто не ограничивает. Так что когда у вас случится засор или прорыв трубы, найти место можно будет, не разворачивая половину стен в доме.

С трубами и батареями разобрались. Но тепловизоры пригодятся и для проверки нагревательных котлов (не забываем про летние отключения) и тёплых полов, не говоря уж про любимые всеми бани на даче. Ну а диагностика электрики – вообще бесценная опция: согласитесь, электриков мы вызываем обычно, когда уже всё плохо, а обнаружить короткое замыкание заранее означает предотвратить потенциальный пожар.

Ведущие производители

В этом разделе мы постараемся рассказать об основных производителях всех сфер, о которых было сказано выше. Не удивляйтесь, встречая там повторения знакомых названий: большинство компаний производят широкую линейку тепловизоров разного назначения и в разных ценовых диапазонах.

Ключевым производителем армейских тепловизионных приборов считается Fortuna, но различные бинокли, монокуляры, очки, насадки и прицелы в равной степени высоко ценятся и охотниками, и специалистами спецслужб и ЧОПов. Пожалуй, вторым любимым брендом этих пользователей можно назвать Pulsar. Компания IWT получила известность благодаря разработке уникального военного комплекса с дальномером стоимостью более 2,3 млн руб.

В медицине ценятся приборы Пергам и СИЛАР. На производстве часто используются тепловизоры марки Fluke или немецкого концерна Testo.

Есть, как мы уже сказали, настоящие компании-универсалы. Так, американская FLIR пользуется заслуженной популярностью и уважением среди профессионалов почти всех сфер, поскольку производит буквально всё – и медицинское оборудование, и промышленные тепловизоры, и бытовые тепловизионные приборы, и знаменитый дрон DJI Zenmuse XT оснашён инфракрасной камерой FLIR.

Картинки по запросу dji zenmuse xt

Как вы знаете, наша страна сейчас находится под экономическими санкциями, в рамках которых поставки определённых типов оборудования и продукции конкретных компаний запрещены, поэтому легально ввезти тепловизор FLIR в Россию нельзя. Но не расстраивайтесь раньше времени: несколько лет назад несколько сотрудников FLIR основали собственную компанию – Seek Thermal, которая теперь производит тепловизоры под собственным брендом.

И производит, надо сказать, успешно: устройства компании сейчас являются самыми доступными бытовыми тепловизорами, а по качеству они не уступают FLIR. Пусть материнская компания первой выпустила компактный мобильный тепловизор для iOS, именно в Seek Thermal эту идею довели до ума, совместив качественную начинку и лёгкий корпус и снизив цену. И поскольку в нашей стране к таким техническим новшествам относятся пока скептически, мы сейчас расскажем, чем хороши мобильные тепловизоры, которые работают на базе смартфона.

Тепловизоры Seek Thermal

Главное отличие тепловизоров FLIR и Seek Thermal состоит в том, что первые автономны, и их нужно заряжать, а вот вторые работают на аккумуляторе смартфона, причём достаточно экономно расходуют заряд. Как правило, модели Seek Thermal Compact (это и есть «мобильная» серия) сравнивают с FLIR ONE, и сравнение это не в пользу компании-учителя: и разрешение матрицы меньше (206 x 156 пикселей против 160 x 120), и видимый диапазон температур не такой широкий.

Правда, FLIR ONE использует одновременно собственную инфракрасную камеру и камеру смартфона, совмещая изображения с них в единую чёткую картинку с множеством деталей. С помощью этого тепловизора можно осуществлять замедленную и панорамную съемку.

Правда, это преимущество меркнет, как только речь заходит о цене, так что в качестве домашнего мобильного тепловизора мы однозначно рекомендуем Seek Thermal Compact. В линейке есть три пары моделей: Compact, Compact XR и Compact PRO, каждая для Android и iOS. Все они чрезвычайно миниатюрны, весят меньше 20 г и поставляются с защитным боксом. Друг от друга эти версии отличаются матрицей, углом обзора, дальностью и частотой смены кадров. Больше подробностей – фотографии, скриншоты приложения и технические характеристики – вы можете найти в нашем обзоре.

Если вам всё же нужен автономный, но доступный тепловизор, обратите внимание на линейку Seek Thermal Reveal. В серии также три модели, которые с технической точки зрения полностью идентичны своим аналогам из линейки Compact. Все они помещаются в ладонь и карман, а также оснащены небольшим цветным экраном и фонариком на 300 люмен. В зависимости от модели варьируется частота смены кадров (от 9 до 15 Гц), время работы от аккумулятора, разрешение матрицы и дальность. Такой тепловизор удобно взять с собой на охоту или пользоваться во время домашних работ. Уместить все подробности в один абзац невозможно (да и не нужно), так что традиционно отправляем в наш тематический обзор, если они нужны.

Подводя итоги

Если до этой статьи вы не были знакомы с тепловизионными приборами, теперь, вероятно, у вас появилось понимание, насколько широко их применение. И оно не ограничивается только узкопрофессиональными сферами вроде медицины или военного дела. Тепловизор поможет даже в мелочах: скажем, на шашлыках вы точно узнаете, когда мясо готово, и не передержите его. К счастью, сейчас на рынке появились модели для бытового использования по адекватным ценам, и даже эти деньги (50 тысяч за самую профессиональную домашнюю модель) окупятся довольно быстро. Вместо вызова бригады специалистов на стройку вы сможете сами проверить качество работ, сэкономив тем самым деньги. Кстати, если ваш ребёнок всегда хотел быть Суперменом – это его шанс!

Если эта статья показалась вам полезной (или вам хочется дать нам шанс), подписывайтесь на наши каналы в Дзен и Telegram и информационную рассылку. До связи!