18.04.2018

Кто не мечтал в детстве о суперспособности – например, о рентгеновском зрении, чтобы видеть сквозь стены и находить врага на огромном расстоянии. Готовы поспорить, многие из вас и не подозревали, что сегодня это возможно – при помощи тепловизора. И не обязательно за стенами искать врага: тепловизор позволит увидеть много всего интересного и точно пригодится в хозяйстве. Что это за устройство, как оно работает и кому без него не обойтись? Ответы на все эти вопросы – в нашей статье.

Что такое тепловизор?

Тепловизор – это оптико-электронный прибор, визуализирующий инфракрасное излучение исследуемой поверхности. Проще говоря, это устройство, позволяющее нам увидеть тепловое излучение, исходящее от различных объектов и незаметное человеческому глазу. На дисплей тепловизора выводится картинка – термограмма, на которой разными цветами (или оттенками) обозначаются разные температуры. Таким образом, мы можем не только ощутить эту разницу (в безопасных пределах), но и увидеть ее собственными глазами (в гораздо большем спектре).

Как это работает?

Все объекты излучают тепло, но в разных объёмах. В самых общих чертах работа тепловизора заключается в том, чтобы фиксировать эту разницу. Измерением и сравнением температур с помощью электронной оптики занимается целая наука – инфракрасная термография.

Мы с вами можем замечать небольшие колебания температуры благодаря нервным окончаниям, однако наша чувствительность оставляет желать лучшего. Многие животные обладают большей чуткостью и могут обнаружить теплокровное существо, даже не видя его. Термография помогает человеку обойти ограничения природы и увидеть инфракрасное излучение с помощью электроники.

В видимый человеческому глазу диапазон попадают электромагнитные волны длиной около 380-780 нанометров. Длина волны инфракрасного излучения превышает эти значения и находится в промежутке между видимым спектром и радиоволнами. Тепловая энергия физических тел лежит именно в инфракрасном диапазоне.

Принцип работы современных тепловизоров схож с тем, как функционирует привычная нам цифровая камера. В тепловизоре тоже есть линзы и матрица, он обладает некоторым заданным углом обзора. Отличие заключается в том, что картинка, которую мы видим на выходе, получается не обычная, а тепловая. Как правило, линзы тепловизоров изготавливаются из германия, его сплавов, кремния или покрываются редкими металлами. Такие линзы позволяют инфракрасным лучам проходить сквозь них, тогда как обычное стекло задерживает их.

Лайфхак: свою старую цифровую камеру можно превратить в инфракрасную. Она будет довольно примитивна, но ради интереса или детской игры – самое то. Достаточно обзавестись ПЗС-матрицей и фотоплёнкой, чтобы соорудить самодельный фильтр.

Через линзу тепловое излучение попадает на матрицу и нагревает её датчики – болометры, чувствительным элементом в которых является поглотитель. Электроника считывает полученную информацию, преобразуя видеосигнал. Полученная разноцветная картинка показывает нам разные температуры. Ы зависимости от качества комплектующих тепловизоры улавливают температурную разницу вплоть до сотых долей градуса. Вы сможете увидеть даже свежие следы, оставленные ногами человека или лапами животного.

Немного истории

Первооткрывателем инфракрасного излучения считается английский ученый Уильям Гершель, который доказал его существование путём наглядного опыта. Будучи астрономом, Гершель обратил внимание на физические свойства светофильтров для телескопов, имеющих разные цвета. Он пропустил солнечный луч через стеклянную призму, а затем поместил под каждый из полученных цветов термометр. По мере продвижения к красному цвету температура повышалась, и ученый решил измерить ее за пределом видимого цветового спектра. Как вы догадались, столбик термометра продолжил расти.

Это знаменательное открытие повлекло за собой целую череду других; в результате учёные стали конструировать приборы для визуализации излучения. Возможно, вы когда-нибудь слышали такие слова, как термобатарея, эвапорограф или тот же самый болометр – все эти устройства относятся к нашей теме, просто работают немного по-разному.

Первые тепловизоры были получены еще в начале 20-го века, а скачок в изучении технологии был сделан в середине минувшего столетия в связи с войной. Затем тепловизоры перекочевали в промышленность и строительство, а после – в сферу персонального использования в быту.

Сферы применения

Военное дело

Начать стоит, пожалуй, с армии, благодаря которой тепловизионные технологии и вошли в нашу жизнь. Тепловизор в военной сфере – это, прежде всего, стратегически важный инструмент, позволяющий распознать противника в условиях плохой (или нулевой) видимости. Когда любые другие приборы бессильны из-за тумана, осадков или кромешной темноты, тепловизор остаётся в строю. Само собой, армейские тепловизоры оснащаются матрицами с самым высоким доступным разрешением и высококачественной оптикой. Это необходимо, чтобы итоговая картинка была максимально четкая, а смена кадров происходила достаточно быстро.

Выпускаются военные тепловизоры в разных формах – в виде биноклей, монокуляров, прицелов для оружия или целых систем, объединенных, например, с приборами ночного видения. Цена таких устройств составляет не одну сотню тысяч рублей, а тепловизионных комплексов – даже не один миллион.

Медицина

Тепловизоры довольно широко используются и в медицине, поскольку изменение температуры человека – это первый тревожный сигнал патогенных изменений в организме (а вы думали, зачем нам первым делом ставят градусники?). Болезнь можно обнаружить при оценке температуры как всего тела, так и отдельного органа. Тепловизионное исследование в медицинских целях имеет целый ряд плюсов: к нему не нужно готовиться заранее, проводить какие-то особые предваряющие процедуры, плюс у метода нет противопоказаний.

Тепловизор помогает диагностировать болезни внутренних органов, кожи и опорно-двигательного аппарата, обнаруживает опухоли, кисты, воспаления, а также оценивает действие противовоспалительных и сосудосуживающих лекарств. Стоимость медицинских тепловизионных приборов также весьма высока – в районе 600 тысяч рублей.

Кстати, тепловизор может очень наглядно продемонстрировать, какой эффект производит курение на наш организм. Дело в том, что во время курения нарушается кровообращение тканей ротовой половсти и, соответственно, их температура, что и фиксирует тепловизор. Цвет лица человека на термограмме меняется кардинально всего за три минуты. Поверьте, одно такое видео срабатывает лучше, чем любые советы о том, как быстро бросить курить.

Производство

Разумеется, тепловизоры просто необходимы на производстве. Уникальное преимущество тепловизионной проверки над любыми другими методами – это возможность найти утечку тепла или холода, не ломая без надобности стен и не разбирая сложных механизмов. Поэтому тепловизоры относятся к классу приборов неразрушающего контроля и являются самыми эффективными среди них.

Особенно важно быстро заметить утечку именно на предприятии, поскольку каждый такой дефект может создавать риски не только для здания и оборудования, но и для сотрудников. Созданные для этих целей тепловизоры обычно выполнены в виде рукоятки заправочного пистолета, имеют не очень большую дальность, но отличаются высоким качеством изображения и широким диапазоном распознаваемых температур. Разброс цен на них достаточно большой – от нескольких десятков до сотен тысяч рублей.

Спасательные операции

Здесь речь идет, прежде всего, о тепловизионной аэросъемке, с помощью которой можно быстро обнаружить очаги возгорания, даже если вокруг них нет дыма, или утечки в трубопроводах. Для этих целей используются особо лёгкие тепловизоры, которые можно прикрепить к беспилотнику, или тепловизоры-дроны, такие как Parrot Bebop-Pro Thermal). В более «приземлённом» варианте тепловизор может буквально спасти жизнь человека – помочь найти его в полыхающем доме. Тепловизоры уже взяли себе на вооружение спасательные спецслужбы, правоохранители и многие охранные предприятия.

Автомобили

Автолюбители могут использовать тепловизоры сразу в нескольких целях. Во-первых, для проверки герметичности салона, качества установки стёкол, подогрева сидений, климат-контроля и кондиционера. Тепловизор поможет диагностировать дефект в электроцепях, ходовой части и системе отвода выхлопных газов. С таким прибором можно быстро определить, если вдруг барахлит двигатель, и понять, где именно находится неисправность: в свечах, катушках зажигания, клапанах цилиндров, электропроводке, сальниках.

Во-вторых, тепловизор можно спрятать под решётку радиатора и использовать его в качестве прибора ночного видения. Крупные автопроизводители (к примеру, концерн BMW) уже начали оснащать машины опцией Night Vision, основанной именно на тепловизионной технологии.

Охота и туризм

Широкую популярность – по вполне очевидной причине – тепловизоры приобрели среди охотников. Устройство позволяет не просто увидеть животное в чаще леса, например, но и выследить его по горячим следам. Здесь, конечно, одной их самых важных характеристик является дальность видения. Среднестатистические тепловизоры помогут распознать теплокровное существо на расстоянии около 500 метров, многие профессиональные – от километра и далее.

В зависимости от того, насколько часто вы ходите на охоту, можно рассмотреть вариант покупки того или иного тепловизора или посуточной аренды. Выпускаются они в форме биноклей, монокуляров, прицелов или в более компактных формах. Подойдут тепловизоры и для туристов, выбравшихся на кемпинг: с ним будет намного легче контролировать целостность группы и искать потерявшихся, плюс «суперзрение» поможет обнаружить хищников, интересующихся лагерем. 

Искусство

Прежде всего, с помощью такого обследования можно проверить состояние старых картин или найти трещины во фресках. Вдобавок к этому чёрно-белые снимки, сделанные на тепловизионную камеру, становятся своеобразным видом фото-арта с непривычными контрастами. Фотографы-новаторы используют тепловизоры наряду с обычными камерами с инфракрасными фильтрами.

Повседневный быт

Тепловизор поможет проверить качество тепло- и гидроизоляции в только построенном или, наоборот, старом доме. На экране устройства сразу будет видно, где есть щели или трещины, через которые происходит утечка; где рабочие постарались и не пожалели герметика, а где схалтурили; крепко ли сидит крыша дома, качественно ли поставили окна и откосы.

В больших городах, конечно, прошли времена, когда ни одна зима не проходила без поролона в окнах, но всё равно есть риск, что новые стеклопакеты поставят неправильно. Многие заказывают обследование или заводят тепловизоры у себя дома, в том числе, и для того, чтобы некачественная работа не стала сюрпризом. Между тем самостоятельная проверка может сэкономить немало денег.

Возможность проверить, нет ли утечек в трубах за стенами, полноценно ли работает батарея - это уже очевидные нам плюсы. Вдобавок к этому тепловизор позволяет контролировать качество тёплых полов и, например, функционирование котлов. Это особо важно для владельцев загородных домов и дач с собственной системой отопления и баней. Быстрое обнаружение проблем в электрике, вроде плохих контактов и коротких замыканий, поможет предотвратить более серьёзные проблемы и избежать больших затрат.

Ведущие производители

Качество картинки и стоимость тепловизора, само собой, зависят от его начинки. На цену влияют тип матрицы и её чувствительность, угол обзора, доступный диапазон температур, а также дальность обнаружения и распознавания объекта. Именно поэтому военные, медицинские и любые другие профессиональные тепловизоры высокого класса стоят так дорого.

Большинство производителей выпускают тепловизоры для разных сфер применения, поэтому при рассмотрении основных брендов мы будем часто натыкаться на уже знакомые имена. Знаковым производителем в военной сфере можно назвать Fortuna. Тепловизионные приборы компании – различные бинокли, монокуляры, очки, насадки и прицелы – могут использоваться профессионалами в военной отрасли, сотрудниками правоохранительных органов и охранных служб. Также Fortuna производит тепловизионное оборудование для охоты.

Пользуются популярностью и приборы от Pulsar, Инфратех и IWT. Первая марка тоже широко котируется у охотников, а последняя разработала уникальный военный комплекс с дальномером, который стоит более 2,3 миллионов рублей.

В области медицины наиболее известны бренды Пергам и СИЛАР. В промышленности часто используются тепловизоры транснациональной компании Fluke или немецкого концерна Testo – одного из европейских лидеров в этой сфере.

Американская компания FLIR заслуживает особого внимания, поскольку производит очень широкий спектр тепловизоров для любых нужд. Приборы FLIR применяются военными, медиками, строителями, промышленниками. В ассортименте компании есть даже дроны с инфракрасными камерами – например, DJI Zenmuse XT.

К сожалению, из-за санкций поставки тепловизоров FLIR в Россию сейчас не осуществляются. Тем интереснее будет взглянуть на их молодых конкурентов из Seek Thermal, когда-то отделившихся от FLIR, – считайте это историей с блудным сыном, который преуспел и решил не возвращаться. FLIR первыми представили устройства, совместимые с iOS, а Seek Thermal доработали эту идею, поместив аналогичную техническую начинку в более компактный корпус и существенно снизив средний ценник.

В настоящий момент бренды борются за первенство на рынке компактных тепловизоров для смартфонов. Подключаемая к телефону мини-камера – это идеальный вариант для домашнего использования. И похоже, ученик потихоньку превосходит своего учителя.

Тепловизоры Seek Thermal

В отличие от устройств FLIR, компактные модели Seek Thermal не нужно заряжать перед использованием: они используют заряд смартфона, не слишком сильно разряжая его. Матрица в тепловизорах Seek Thermal имеет большее разрешение, чем у самой известной у FLIR модели FLIR ONE, с которой мы далее и будем вести сравнение (206x156 пикселей против 160x120). Видимый температурный диапазон у Seek Thermal значительно шире, чем у FLIR ONE, что позволяет использовать модели линейки Compact в самых разных сферах.

Свои преимущества есть и у FLIR, конечно. FLIR ONE использует сразу две камеры – инфракрасную и обычную цифровую (на смартфоне). Снимки с обеих накладываются на одну итоговую картинку, чтобы сделать её четче и обрисовать все детали. Кроме того, устройство может производить замедленную и панорамную съемку.

Так или иначе, сегодня Seek Thermal считаются производителями самых компактных тепловизоров в мире. В линейке Seek Thermal Compact есть три модели: просто Compact, Compact XR и Compact PRO. Внешне они очень похожи друг на друга и оправдывают своё название миниатюрными размерами. Отличия кроются в разрешении матрицы, углах обзора, дальности видения и частоте смены кадров. Все модели выходят в двух версиях, сочетающихся с устройствами на базе iOS или Android, соответственно. Подробнее о линейке Compact мы писали в своём обзоре.

Также у Seek Thermal есть серия тепловизоров Reveal, в которой представлено три аналогичных варианта, с точки зрения начинки полностью идентичных своим собратьям Compact, но автономных (укладываются в ладонь как небольшой телефон) и оснащённых встроенным экраном с цветным дисплеем и даже фонариком. Такие идеально использовать, что называется, в поле: во время пеших туров, охоты, патрулирования территории.

Самую простую модель Reveal можно назвать оптимальным сочетанием цены и качества: конкурентов с подобными характеристиками и за такие деньги у Reveal Blue просто нет. Reveal XR может похвастаться более частой сменой кадров (15 Гц вместо 9), большей дальностью видения (550 м вместо 300) и живучей батареей. Наконец, Reveal PRO обладает топовой матрицей с высоким разрешением (320 х 240 пикселей), «бьёт» на те же 550 метров, но с более широким углом обзора. И опять-таки конкурентов по соотношению цена-качество на рынке не наблюдается. 

Итого

Как мы видим, тепловизор – штука всячески полезная, наука на грани фантастики. Применяется эта технология чуть ли не в каждой сфере нашей жизни. Если вы спросите, покупать ли домашний компактный тепловизор, мы ответим – да. Устройство очень быстро окупит свою стоимость и позволит избежать множества проблем по хозяйству. Проверку специалистов придётся заказывать, согласовывать и ждать, а свой тепловизор будет под рукой в любую минуту.

Удивительно, но такие штуки дарят даже детям. Сейчас вообще очень много возможностей для ребёнка почувствовать себя супергероем, и это одна из них. Ну а если серьезно, небольшой домашний тепловизор, будь то модель для смартфона или автономная, – это просто удобно.

Если вас заинтересовали устройства Seek Thermal, подробнее почитать о них можно в нашем обзоре. На любые оставшиеся вопросы о тепловизорах популярных брендов будем рады ответить. И как всегда, зовём вас на наш Telegram-канал любителей гаджетов.