Давно хотел дорваться до тепловизора — у меня в профиле наверное год висело объявление. Наконец, тепловизор удалось найти — и тем что удалось снять и рассказом о том, как они работают — хочу поделиться.

Тепловизоры, как и многие интересные вещи в этом мире — изначально придуманы для военных. Любые теплые предметы неизбежно светятся в ИК свете (и днем и ночью), воздух свободно пропускает ИК-свет в диапазоне 7-14мкм и наконец — туман, пыль — гораздо меньше задерживает ИК свет, т.е в условиях плохой видимости видно может быть гораздо дальше.

Температуру объектов можно определять потому что количество испускаемого объектами ИК света в первую очередь зависит от температуры и уже меньше — от материала (emissivity). С ростом температуры — излучение становится более коротковолновым, с 700-800 градусов уже захватывая область видимого света. На этом принципе работают как тепловизоры, так и пирометры (инфракрасные термометры) и датчики движения

Прозрачность атмосферы:

Оптика конечно требуется особая — обычное оптическое стекло после 1-1.5мкм уже не прозрачно, поэтому приходится использовать Германий, Кремний, Селенид цинка, повареную соль (сюрприз, но она требует покрытия защитной пленкой). Также некоторые пластики прозрачны для ИК излучения — и например в пирометрах и датчиках движения можно встретить пластиковую оптику.

Увидеть ИК излучение можно измеряя нагрев им матрицы микро-термометров (это называется микроболометр). Каждый пиксель микроболометра имеет размер порядка 17-45 микрометров (меньше некуда, длина волны ИК света ведь 7-14мкм).

Материал, из которого изготовляют сопротивления — чаще всего может быть оксидом ванадия (требует подогрева до температуры фазового перехода, максимальная чувствительность) или аморфным кремнием (дешевле и проще в производстве, но меньше чувствительность). В датчиках движения — сенсор ферроэлектрический, он неудобен для измерения абсолютной температуры (т.к. реагирует на изменение потока излучения)

У военных также еще бывают ИК камеры для диапазона 3-4 микрометров — там обычно сенсор полупроводниковый, с намного большей чувствительностью, но требует криогенного охлаждения (в лучшем случае ядрёными элементами Пельтье, в худшем — жидким азотом). В гражданском секторе такого не увидешь особо.

Тепловизоры стремительно становятся более доступными — если раньше без 25 килобаксов и на порог не пускали, то сейчас — самый простой Flir i3 с матрицей 60×60 пикселей — уже можно найти за ~50 тысяч рублей. Тепловизор который попал ко мне — UlirVision Ti384 (матрица 384 x 288) чуть дороже, порядка 220 тысяч. Самые продвинутые — с матрицей 640×480 — еще раза в 3 дороже. А для более простых промышленных применений — уже есть MLX90620 — сенсор 16×4 за 65$, недавно засветившийся на хабре.

Практическое применение в гражданском секторе — контроль утечек тепла в домах и на производстве, контроль электрооборудования (если где плохой контакт — это будет видно задолго до поломки). Ну и недавно была статья о тепловизоре в датацентре

Сам тепловизор: UlirVision Ti384

Телеобъектив, 53мм, похоже на германий:

Сама матрица. Похоже она закрыта защитной крышкой, прозрачной только для ИК, так что в оптический микроскоп смотреть бесполезно:

Фотографии по заявкам

Кухня

Свежие оладьи:

Они же из холодильника:

Улица (большая часть — снято на «телевик» 53мм, стандартный объектив — 14мм)

Ванна воды

Окна, батареи и проч

Электричество
Щиток, потребление 2.35кВт:

Щиток, потребление 4.25кВт:

Розетка из которой выжирается 1.5кВт:

Пилоты:

Проводное месиво:

Железо всякое
AMD 6990 на улице:

Собака

Видео

К сожалению, этот тепловизор не умеет писать видео «в себя», только выдавать на аналоговый видеовыход, так что пришлось сдуть пыль с TV-тюнера.

Некоторые видео весьма длинны и нудны — там что смело используйте перемотку. Звуки и музыку придется включать свои.

Драма

В общем, как в известной картинке, имея и 40W CO2 лазер (излучает 11мкм) и тепловизор (видит излучение 7–14мкм) вполне естественно попробовать применить их вместе :–)

Включаю лазер на минимальной мощности — вижу точку и кольца дифракции… Но луча не видно. Ну, надо добавить мощности… 5W, 15W, 25W… И тут внезапно замечаю что пятно в точке, в которую светит лазер — оставляет на экране тепловизора шлейф… С характерным стуком вываливается пара кирпичей.

Выключаю все, через 5 минут включаю тепловизор снова — «шлейф» по прежнему на экране. Вот тут кирпичей вывалилось неслабо. «Шлейф» конечно уменьшился, но оставался все равно (внизу по центру):

Следуя золотому правилу лазерщиков «не смотреть на излучение оставшимся глазом», решил лазер не фотографировать.

К счатью, шлейф на экране постепенно проходил со временем, так что все обошлось.
Если у вас будет и CO2 лазер и тепловизор — рекомендую не делать как я