Z jakich elementów składa się kamera termowizyjna?

Kamery termowizyjne mierzą sygnaturę cieplną, a następnie tworzą termogramy przy użyciu palet kolorów, rozdzielczości przestrzennej oraz odpowiedniej ostrości. Urządzenia te rejestrują promieniowanie podczerwone wypromieniowane z badanego obiektu. Każde ciało lub przedmiot o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego wytwarza temperaturę. Jest ona źródłem promieniowania podczerwonego. Od temperatury danego obiektu oraz od cech jego powierzchni zależy intensywność owego promieniowania.

Czym różni się kamera termowizyjna od zwykłej kamery?

Obraz z kamery termowizyjnej jest odmienny od tego, jaki uzyskuje się przy użyciu tradycyjnej kamery. Wynika to z faktu, iż urządzenie to wykorzystuje do tworzenia obrazu promieniowanie podczerwone wypromieniowywane przez badany obiekt. Używając zwykłej kamery, aby obraz był wyraźny i widoczny, należy zadbać o źródło światła widzialnego. Będzie się ono odbijać od nagrywanych obiektów, dzięki czemu będą one widoczne w kamerze. W ten sam sposób działają ludzkie oczy, które umożliwiają nam zobaczenie tylko tego, co odbija energię świetlną. W odróżnieniu od ludzkich oczu czy zwykłych kamer kamery termowizyjne pozwalają uchwycić promieniowanie pochodzące bezpośrednio od obiektów i ciał.

Dzięki temu kamery termowizyjne umożliwiają zobaczenie obiektów nawet w warunkach wyjątkowo słabej widoczności (np. podczas ulewnego deszczu, intensywnej śnieżycy, gęstej mgły czy w całkowitej ciemności). Aby zobaczyć obiekt, nie trzeba instalować dodatkowego oświetlenia, co doskonale sprawdza się np. przy monitorowaniu rozległych obszarów, parkingów czy osiedli mieszkaniowych. Dzięki temu nie tylko obniżane są koszty eksploatacyjne systemów ochrony zewnętrznej, ale także kamery są całkowicie niewidoczne dla potencjalnych intruzów, gdyż mogą efektywnie działać po ciemku, czyli w ukryciu.

Jak jest zbudowana kamera termowizyjna?

Aby kamera termowizyjna mogła rejestrować obraz, wykorzystując do tego promieniowanie podczerwone w wybranym zakresie fal elektromagnetycznych, musi przetwarzać to promieniowanie na sygnał elektryczny, który będzie następnie widoczny na monitorze jako wyraźny obraz. Urządzenie tego typu musi zatem składać się z odpowiednich elementów. Kamery termowizyjne, które można nabyć m.in. w firmie EC Test Systems, składają się z:

• układu optycznego, czyli obiektywu,
• detektora promieniowania podczerwonego (może być to detektor pojedynczy, linijka albo matryca detektorów wyposażona w układ chłodzenia),
• procesora do obróbki obrazu.

To, jaki będzie zasięg detekcji, rozpoznawania i identyfikacji obserwowanych obiektów zależy przede wszystkim od tego, jaką rozdzielczość termiczną ma dana kamera termowizyjna, w ile detektorów wyposażona jest jej matryca oraz od jej kąta obserwacji.

Ważnym elementem każdej kamery termowizyjnej jest jej obiektyw. Nie może być on zrobiony ze szkła, jak to jest w zwykłych kamerach, gdyż materiał ten odbija promieniowanie podczerwone (w zakresie długiej podczerwieni, która jest najczęściej wykorzystywana w termowizji w utrzymaniu ruchu czy budownictwie). Zbudowany jest on więc z monokryształu, germanu, krzemu, siarczku cynku, szkła chalogenidkowego, szafiru lub selenku cynku. Wszystkie jego elementy optyczne są dodatkowo pokryte warstwami przeciwodblaskowymi, aby transmisja promieniowania podczerwonego była większa.

Sercem takiej kamery jest detektor dalekiej podczerwieni. To właśnie on jest odpowiedzialny za konwersję promieniowania na sygnał elektryczny. W nowoczesnych obserwacyjnych kamerach termowizyjnych jest to zazwyczaj matrycowy detektor z układem chłodzenia. Kamery, które są dostępne na rynku, są najczęściej wyposażone w niechłodzoną matrycę bolometryczną. Matryce detektorów podczerwieni są zawsze dopasowane do standardów wyświetlania obrazów. Najczęściej stosuje się w nich detektory matrycowe o rozmiarach 60×60, 80×80, 120×120, 160×120, 240×180, 320×240, 640×480, 650×512 albo 1280×1024. Im większy jest rozmiar matrycy detektorów, tym cena kamery jest wyższa.