Каталог охранных устройств
Контакты
СТАТЬИ

Тепловизионные видеокамеры

 

 Лучи красного и инфракрасного участков спектра, которые мы ощущаем кожей, как тепло, глубже проникают в структуру кремниевой подложки ПЗС - матрицы. Поэтому на спектральную характеристику матрицы накладывает существенное влияние явление внутреннего фотоэффекта. На часть черно-белых видеокамер не устанавливают фильтры инфракрасного диапазона спектра, ослабляющие чувствительность монохромных телекамер не только в тепловой части спектра, но и в видимой. В случаях, когда видеокамеру с монохромной ПЗС - матрицей намереваются применять при пониженной освещенности или в составе системы теленаблюдения имеется инфракрасная (тепловая) подсветка – наличие ИК - фильтра просто не нужно.

Не всегда температура наблюдаемого объекта достаточна для того, чтобы чувствительности монохромной ПЗС - матрицы хватило для синтеза выходного видеосигнала пригодного для дальнейшей обработки и передачи оператору. Поэтому в системах тепловизионного видеонаблюдения используются специальные источники для инфракрасной подсветки объекта, тепловое излучение которых, незаметно для глаза и слишком слабо для того, чтобы почувствовать его кожей.

Такие источники теплового излучения, которые называют ИК - прожекторами, работают в нескольких диапазонах длин волн. Какие и когда применять – определяется спектральными характеристиками ПЗС - матрицы, примененной в данной конкретной камере и от целей и задач всей системы тепловизионного телеконтроля.

Но, всё же, сочетание ПЗС - телекамеры и инфракрасного прожектора – это уже вчерашний день тепловизионной техники. Оно применяется в системах теленаблюдения, где "цена ошибки" не очень велика, где при подозрении на возникновение нештатной ситуации есть возможность включения прожекторов видимого диапазона.

Тепловизоры нового поколения построены на иных физических принципах, нежели матрица ПЗС. Современные тепловизионные телекамеры не требуют источников дополнительного теплового излучения, в отраженных лучах которых, рассматривают объект обычные видеокамеры с ПЗС - матрицами. Пиксели тепловизионной матрицы представляет собой микротерморезистор, например, на основе оксида ванадия. Он поднят на несколько микрон над подложкой матрицы, в которой расположены схемы преобразования сигнала и «логика». Терморезисторный пиксель "висит" над подложкой на двух сверхтонких электрических контактах с минимальной теплопроводностью. Под действием собственного теплового излучения объекта наблюдения электрическое сопротивление терморезистора – пикселя меняется, и это изменение преобразуется измерительными схемами в стандартный телевизионный сигнал.

Неохлаждаемые тепловизоры

 Итак, в XXI веке на смену приборам ночного видения, основанным на оптико-электронном преобразовании, при обязательной подсветке прожекторами инфракрасного диапазона, пришли тепловизоры, которые улавливают и преобразуют в видимое - на экране монитора наблюдения -  не отраженное, а собственное тепловое излучение объектов.

Каждый объект, как живой, так и неживой, температура которого выше температуры абсолютного нуля - беспрерывно испускает собственное тепловое излучение и поглощает излучения других объектов.

Законы распространения электромагнитных волн теплового диапазона спектра подчиняются тем же законам оптики, что и свет. Поэтому, с точки зрения принципиальной схемы, тепловизионная камера не отличается от видеокамеры оптического диапазона.

Главное отличие в материале, из которого изготавливаются линзы тепловизоров и в том, какие физические принципы лежат в основе метода преобразования теплового излучения объектов в изображение на экране монитора, которое воспринимается оператором, как аналог оптических образов наблюдаемых им объектов.

Линзы объектива для тепловизионной камеры изготавливают из германия. Германиевые линзы пропускают, почти без потерь, волны длинноволнового инфракрасного диапазона, которые задерживали бы линзы из обычного оптического стекла. Германий, как конструкционный материал для линз, обрабатывается по тем же технологическим схемам, что и стекло, при этом обладая прочностью, достаточной для работы в охранных системах.

Матрицы тепловизоров изготавливаются по принципу болометрии, технологии – пришедшей из астрономии. Болометрия – настолько чувствительная технология измерения температуры, что с её помощью измеряется температура спектральных составляющих излучения звезд. Суть болометрии в измерении относительного электрического сопротивления проводника, на который падает тепловое излучение.

Каждый пиксель матрицы тепловизора представляет собой болометр микроскопических размеров. Такая матрица из микроболометров выращивается на подложке посредством микроэлектронных технологий.

Матрицы тепловизоров, созданные на микроболометрическом принципе измерения температуры удаленных объектов, работают в длинноволновом диапазоне инфракрасного излучения, на который приходится максимум излучения объектов комнатной температуры. Излучение длинноволнового диапазона ИК лучше преодолевает туман, водяной пар и дым.

Болометрические тепловизоры компактны и приемлемы по цене, вступают в работу немедленно по включении, срок службы их сравним со сроком службы оптических видеокамер систем телевизионного наблюдения на ПЗС - матрицах.

Но болометрические тепловизоры уступают по чувствительности другому типу тепловизоров - охлаждаемым камерам.

Охлаждаемые тепловизоры

 Экономическая эффективность и целесообразность построения тепловизионной охранной системы наблюдения зависит от "цены вопроса", то есть от стоимости того, потерю чего удалось предотвратить при помощи данной системы.

Матрицы болометрических тепловизионных камер имеют шаг пиксельной сетки тридцать восемь микрон. Дистанция идентификации человека, если принять за порог узнавания оператором объект на экране монитора со стороной не менее шести пикселей, для такого шага сетки составляет восемьсот метров.

Среди матричных тепловизионных камер, наибольшей разрешающей способностью обладают фотонные приемники, где материалом пикселей служат твердые растворы теллуридов кадмия и ртути, или кремний, легированный галлием. Фотонные приемники имеют так называемую длинноволновую границу, то есть такую длины волны воспринимаемого теплового излучения, при которой чувствительность становится наибольшей и за которой она быстро уменьшается. Предельная чувствительность ограничивается собственными шумами рекомбинации в материале пикселей, а величина шумов растет с ростом температуры. С увеличением длины волны излучения необходима более низкая температура материала пикселя.

"Окно прозрачности" атмосферы для получения теплового изображения человека находится в диапазоне от восьми до четырнадцати микрон. В этом диапазоне для ограничения чувствительности флуктуациями фонового излучения фотонные приборы необходимо охлаждать до минуса двухсот градусов.

Созданы многоэлементные приемники по технологии "квантовых ям". Принцип действия QWIP-детекторов (Quantum Well Infrared Photo-detector) основан на формировании в структуре, на основе полупроводников с широкой запрещенной зоной, чередующихся потенциальных ям. Размеры их подобраны так, чтобы в них, помещалось только одно возбужденное состояние, уровень которого близок к верхней границе ямы. Фотоны, с энергией достаточной для перехода между уровнями, перебрасывают электроны, с нижнего на верхний знергоуровень, а приложенный внешний потенциал формирует ток фотопроводимости. Здесь для подавления паразитного тока, вызванного термоэмиссией, так же нужно  охлаждать матрицы до сверхнизких температур.

Система охлаждения матрицы тепловизора, да и сама матрица фотонных приемников многократно удорожают тепловизор, но взамен дают возможность опознавания человека на расстоянии свыше двух километров.

Да, криогенная система охлаждения снижает ресурс камер тепловизоров, и усложняет их эксплуатацию, но там, где "цена вопроса" чрезвычайно велика, там, незаменима способность охлаждаемых камер, видеть ночью, в дождь и в дыму, на два километра.

 Источник: портал о видеонаблюдении panasonicvideo.ru

Садовая техника недорого Бензиновые триммеры, бензокосы Stiga, бензокосилки Makita


Принципы обнаружения пожара
Жидкокристаллические мониторы систем видеонаблюдения
Антенны мобильных комплексов CCTV
Охрана периметра. Датчики положения
Охрана периметра. Радиолучевые двухпозиционные средства обнаружения
Охрана периметра. Радиолучевые однопозиционные средства обнаружения
Охрана периметра. Сейсмические средства обнаружения
Охрана периметра. Пассивные инфракрасные облучатели
Комбинированные извещатели (СВЧ+ИК)
Алгоритмы сжатия
Передача по оптоволокну
Кодеки, кодеры, декодеры
Мультиплексирование и демультиплексирование в сетях CCTV
Помехоустойчивость видеонаблюдения
Охрана периметра. Инфракрасные активные двухпозиционные камеры
Вариообъективы
Объективы
Мегапиксельные объективы
Вариообъективы "день/ночь"
Охрана периметра
Антивандальные видеокамеры
Web – видеокамеры
Сетевые видеокамеры
Скоростные купольные видеокамеры
Охрана периметра. Мобильные беспроводные комплексы
Видеокамеры
Миниатюрные видеокамеры
Черно-белые видеокамеры
Цветные видеокамеры
Тепловизионные видеокамеры

Страницы: 1 2 3 4

Все документы предоставлены для ознакомления!
Перепечатка материалов сайта возможна только с письменного разрешения администрации сайта!

Тел./Факс:
Рейтинг@Mail.ru  Яндекс цитирования 
Продвижение сайта - Synergy Alliance