Термография: определение, значение, синонимы, предложения

Инфракрасная термография, тепловое изображение или тепловое видео — это научный способ получения термограммы — изображения в инфракрасных лучах, показывающего картину распределения температурных полей. Термографические камеры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 0,9-14 мкм) и на основе этого излучения создают изображения, позволяющие определить перегретые или переохлаждённые места. Так как инфракрасное излучение испускается всеми объектами, имеющими температуру, согласно формуле Планка для излучения чёрного тела, термография позволяет «видеть» окружающую среду с или без видимого света. Интенсивность теплового излучения тела увеличивается с повышением его температуры, поэтому термография позволяет видеть распределение температуры по поверхности тела. Когда мы смотрим через тепловизор, то более тёплые объекты видны лучше на фоне окружающей среды; люди и теплокровные животные лучше заметны в окружающей среде, как днём, так и ночью. Благодаря этому термография может найти применение военными и службами безопасности.

Создание термограмм на основе тепловых изображений нашло много применений. Например, пожарные используют их для обнаружения в условиях задымления людей и установления очагов возгорания. С помощью тепловых изображений в технике, обслуживающей линии электропередач, обнаруживают перегрев в местах соединений и части, находящиеся в аварийном состоянии, требующие устранения потенциальной опасности. Когда нарушена теплоизоляция, строители могут видеть утечку тепла и предотвратить неисправности при охлаждении или обогреве системами кондиционирования воздуха. Тепловизоры, делающие снимки, также устанавливаются в некоторых автомобилях класса «люкс» для помощи водителю, например, в некоторых моделях «Кадиллак» с 2000 года. Некоторая физиологическая деятельность организма, требующая более пристального внимания у людей и теплокровных животных, также может быть наблюдаема при помощи тепловых изображений.

Внешний вид и работа современных тепловизионных систем часто похожи на работу телевизионной системы. Возможность видеть в инфракрасном диапазоне — настолько полезная функция, что запись таких изображений часто является второстепенной функцией. Поэтому модуль для записи не всегда предусматривается.

Современные тепловизионные приемники можно разделить на два типа:

Первый тип — неохлаждаемые микроболометры — работают при комнатной температуре, имеют малые габариты и относительно дешевы, т. к. нет системы охлаждения, имеют фундаментальные ограничения по быстродействию и чувствительности из-за двойного преобразования (ИК-свет нагревает площадку, электросопротивление площадки зависит от температуры). Недостатки, однако, не мешают им занимать 95% тепловизионного рынка в виду существенных достоинств и, главное, цены.

Второй тип — охлаждаемые полупроводниковые кристаллы (InSb, InAs, HgCdTe и др.) в виде двумерных массивов ПЗИ-конденсаторов или p-n-переходов (диоды), соединенных попиксельно через микростолбики из индия (In) методом flip-chip с микросхемой считывания (мультиплексором) из кремния. Сам кремний прозрачен почти во всем ИК-диапазоне, по этому сделать из него тепловизор не получится, за то он активно применяется для построения ИК-оптики. Полупроводниковые приемники за счет одностадийного преобразования (ИК-свет порождает заряд напрямую) обладают лучшими характеристиками чувствительности и быстродействия в сравнении с болометрами (лучшие против лучших). Без охлаждения полупроводниковые приемники работают плохо — из-за собственной нагретости они не видят ИК-свет, поступающий снаружи через объектив. Для охлаждения принято применять жидкий азот (дешево, безопасно, практически неограниченный механический ресурс) или холодильные машины (достаточно дороги, ограниченный механический ресурс, высокое энергопотребление, акустический и электромагнитный шум). Современные холодильные машины лишены многих этих недостатков и стоят хороших денег.