Тепловизоры - это мощное диагностическое средство для техники и строительства. Бывают и другие применения тепловизоров, например, они могут применяться для обнаружения людей и животных; но тестируемый тепловизор не ориентирован под эти задачи, и эта тема будет затронута лишь вскользь.
Повсеместному применению тепловизоров долгое время мешала их заоблачная цена. Они и сейчас не дёшевы, особенно с высоким разрешением; но всё-таки уже вошли в зону более-менее доступной покупки без кредита на 30 лет. ☺
После этого позитивного (как мне кажется) предисловия позвольте представить героя обзора: тепловизор Infiray T2S+ для совместной работы со смартфоном.
Такие тепловизоры условно называются "мобильными". Существуют также тепловизоры для полностью самостоятельной работы. Каким типом тепловизора пользоваться - зависит от условий работы пользователя и его предпочтений.
Тепловизоры как полностью законченные устройства хороши именно тем, что они - самодостаточны: для их работы ничего, кроме них самих, не требуется.
Для работы "мобильных" тепловизоров требуется, соответственно, какое-то мобильное устройство - смартфон или планшет. К преимуществам мобильных тепловизоров следует отнести их очень малые габариты, отсутствие собственного источника питания (его никогда не потребуется заменять) и возможность немедленной отправки отснятого материала заинтересованным лицам.
Оглавление:
1. Технические характеристики тепловизора
2. Упаковка, комплектация, конструкция
3. Технические испытания тепловизора InfiRay T2S+ (с примерами тепловых снимков)
4. Заключение
Глава 1. Основные технические характеристики тепловизора InfiRay T2S Plus (он же InfiRay T2S+, он же Xtherm II)
- Разрешение: 256 x 192
- Углы зрения (гориз.*верт.): 44.9° x 33.4°
- Диапазон измерения: от -20℃ до +450℃ (поддиапазон #1: от -20 до +120 градусов; поддиапазон #2: от 120 до 450 градусов)
- Габариты: 26 x 26 x 24.2 мм
- Точность измерения: ±2°C или ±2% от диапазона измерения (большее из значений)
- Интерфейс: USB Type-C
Глава 2. Упаковка, комплектация, конструкция
В комплект, кроме собственно тепловизора, входят: кабель-удлинитель USB-C (30 см), кабель с переходником под старинный micro-USB, ударозащитный футляр для тепловизора, силиконовая крышечка для него же и краткая инструкция (английский язык, но всё понятно).
Пришло всё это в черной коробочке; и, вдобавок, отдельно в пластике – две составные детали ручки-держателя для смартфона вместе с тепловизором.
Особенность ручки-держателя состоит в том, что можно отдельно зажать смартфон; и отдельно – тепловизор, соединив их кабелем-удлинителем. Можно, при желании, даже расположить их немного под углом плоскости друг к другу по вертикали (примерно на плюс/минус 20 градусов).
Вот как эта система выглядит в "боевом" применении:
Сам тепловизор InfiRay T2S+ как таковой имеет габариты, почти одинаковые по всем осям. Габариты эти – небольшие; но при транспортировке для сохранности лучше использовать комплектный футляр, что габариты несколько увеличит. Вид тепловизора со стороны объектива и с обратной стороны:
В отличие от некоторых других моделей тепловизоров, фокусировка в тепловизоре InfiRay T2S Plus – настраиваемая (вращением объектива). Это позволяет делать тепловые макро-фото с высокой детализацией мелких объектов (например, компонентов на печатной плате с высокой плотностью монтажа).
Минимальная дистанция фокусировки составляет около 2 см.
Глава 3. Технические испытания тепловизора InfiRay T2S+ (с примерами тепловых снимков)
В этой главе технические испытания будут совмещены с описанием работы его программного обеспечения. По ходу просмотра тепловых снимков будут отмечаться как особенности снимков, так и особенности ПО и условий применения тепловизора. Начнём со скриншота работы штатного приложения для тепловизора Xtherm Infrared в процессе съёмки:
Итак, помимо банального наблюдения тепловой картинки, приложение позволяет при желании вставить картинку-в-картинку (PiP) с камеры смартфона, к которому подключен тепловизор.
Вверху скриншота видим температурную шкалу. Она автоматически подгоняется под текущую тепловую картину: её минимум равен минимуму в наблюдаемом температурном поле, а максимум – максимуму.
Также на экране расположены три маркера-перекрестия: первый (синий) показывает место минимальной температуры, второй – максимальной (красный), третий – температуру в центре экрана (желтый).
При желании можно на экране выделить несколько областей или точек, в которых дополнительно можно проконтролировать температуру, причём эти функции (как и большинство других) доступны не только в реальном времени, но и на любом ранее сделанном температурном снимке в режиме анализа.
Интересно, что в режиме анализа можно убрать эту картинку-в-картинке и посмотреть, что там было "за кадром". Для этого достаточно нажать на кнопку "Индикатор температуры". Тогда температурная шкала появится, а картинка-в-картинке исчезнет. Именно так был обработан следующий тепловой снимок "Дама с собачкой":
Кстати, все тепловые фото получаются вертикальными, а все видео – горизонтальными. Те фото, которые в этом обзоре представлены в горизонтальном виде, были повёрнуты в графическом редакторе.
Следующее фото – мой температурный автопортрет:
Здесь надо обратить внимание на то, что по фотографии кажется, будто на мне надеты тёмные очки. На самом деле они – полностью прозрачные, а впечатление тёмных очков складывается из-за того, что обычное стекло в длинноволновом инфракрасном диапазоне (8-14 мкм) почти не прозрачно.
Иными словами, снимать тепловую картину сквозь стекло (например, через закрытое окно) будет плохой идеей.
Пора переходить к снимкам техники.
На следующем изображении – камеры видеонаблюдения рядом с кабиной водителя в трамвае. Представлен скриншот, сделанный во время съёмки; так как только таким способом можно добиться, чтобы изображение получилось одновременно и с миниатюрой, и с температурной шкалой:
Все три камеры, попавшие в кадр, оказались "тёпленькими", то есть живыми и здоровыми. Возможно, с помощью тепловизора можно обнаруживать и скрытые камеры, но это не точно.
Перед показом следующего теплового снимка позвольте изложить чуть-чуть теории.
Итак, инфракрасные термометры (и тепловизоры в частности) определяют температуру поверхности по излучаемым этой поверхностью тепловым (инфракрасным) лучам. Но интенсивность излучения поверхности зависит не только от её температуры, но и от её способности к излучению, называемой коэффициентом эмиссии. Чем поверхность тела чернее, тем коэффициент эмиссии выше. У абсолютно чёрного тела он был бы равен единице, если бы оно существовало. При этом определить степень черноты тела "на глазок" не получится: речь идёт о степени черноты в инфракрасном диапазоне, которая часто не совпадает с чернотой в видимом диапазоне. Единственный выход - пользоваться таблицами коэффициента эмиссии для различных объектов (в данном случае такую таблицу можно найти прямо в приложении для тепловизора).
Следующий вопрос: а если поверхность объекта – белая (в инфракрасном свете), то что, тепловизор её покажет холодной?! Нет! Если поверхность - белая, то значит, что она хорошо отражает от себя излучение от других объектов. То есть, тепловизор вместо температуры белого (или зеркального) тела покажет температуру окружающих его предметов. Следующий теплоснимок это наглядно продемонстрирует. На снимке находится нагретая труба полотенцесушителя с зеркальной поверхностью, посередине которой расположено бумажное колечко, зафиксированное с помощью канцелярского зажима.
Истинную температуру полотенцесушителя тепловизор смог показать только там, где было закреплено бумажное колечко. Температуру зеркальной металлической поверхности тепловизор правильно определить не смог, как и предсказывала теория.
Теперь – пример теплового снимка, сделанного тепловизором с близкого расстояния (около 5 см). На снимке показана флешка со снятым корпусом в процессе записи большого объёма данных:
Размер чипа контроллера флешки составляет всего 6.5 мм * 6.5 мм, и на снимке видны даже отдельные малогабаритные компоненты SMD. Но флешкам в принципе перегрев не свойственен и встречается крайне редко. Иное дело – твёрдотельные накопители (SSD). Там не редки ситуации, когда накопителю требуется дополнительный теплоотвод, но накопитель продаётся без него. Посмотрим на пример теплового снимка SSD, которому дополнительный теплоотвод всё-таки не требуется:
Особенность этого термоснимка – в том, что он сделан сквозь ламинированную этикетку, наклеенную на него почти по всей длине. Но снимать её не было никакого смысла, так как поверхность контроллера этого SSD (SM2263XT) – металлизированная, и тепловизор показал бы температуру со значительной ошибкой. А с этикеткой точность – значительно лучше, хотя при прохождении теплового потока сквозь этикетку и могла потеряться пара градусов.
Тепловой снимок был сделан в наиболее тяжелом для накопителя SSD режиме (линейная запись большого объёма), но проблем не обнаружилось (так бывает далеко не всегда). Достигнутая температура в 72 градуса опасности не представляет.
Теперь обратимся к электротехнике - тепловому снимку мотора простой бытовой точилки для ножей после заточки двух штук:
В данном случае всё в порядке: перегрева нет. Я вообще по жизни слежу за техникой, чтобы она была в порядке!
Теперь перейдём к другому виду техники – транспортным средствам. Посмотрим на этот температурный снимок велокурьера:
Здесь надо обратить внимание, что задняя шина у электровелосипеда заметно теплее, чем передняя. Так происходит из-за того, что центр тяжести электровелосипедов смещён назад; а в данном случае вдобавок ещё и из-за тяжелого короба курьера. В результате при езде задняя шина больше поглощает энергии, чем передняя, и больше греется.
У легковых автомобилей – наоборот, в типовом случае передняя часть тяжелее задней (тяжелый мотор). Соответственно, передние шины получается теплее задних. На следующем температурном фото - автомобиль в режиме анализа готового снимка:
На этом снимке палитра изменена со стандартной схемы на более контрастную, а также произведён анализ по двум областям: прямоугольной и линейной. Другие возможные варианты палитры представлены в правой части изображения, всего – 7 вариантов (один из вариантов не поместился). При этом в трёх чёрно-белых вариантах нет возможности вывести на экран температурную шкалу (но анализ работает). И, раз уж вышли в город, посмотрим на жилой дом:
По тепловому снимку может показаться, что жители допускают множество тепловых утечек. Но на самом деле это не совсем так. В день съемки в городе свирепствовало необычное для ноября потепление до +12 градусов; в квартирах резко потеплело, и жители открыли окна. В разгар зимы такая картина свидетельствовала бы о вопиющем расточительстве!
Все предыдущие тепловые фото делались при установке диапазона измерений от -20 до +120 градусов.
Для проверки функционирования во втором (верхнем) диапазоне далее представлено тепловое фото, сделанное при выборе диапазона от +120 до +450 градусов (на снимке изображен паяльник):
При работе в этом диапазоне тепловизор показывает и температуру областей ниже диапазона (+120 градусов), но там уже получается существенная ошибка. Например, в данном случае, тепловизор показал температуру окружающей среды 12 градусов, хотя реально она была на 10 градусов выше.
Теперь осталось провести проверку точности тепловизора. Для проверки на лист бумаги (у него подходящий коэффициент эмиссии) был положен обычный бытовой термометр (без обрамления); а затем был сделан тепловой снимок со вставкой миниатюры в видимом свете. Центральное перекрестие тепловизора было нацелено не на сам термометр, а на бумагу рядом с ним, так как стеклянный корпус термометра мог отражать излучение от других предметов. И вот что получилось:
Тепловое изображение получилось расплывчатым и зашумлённым, так как тепловое поле в таких условиях создаётся малоградиентное. Но полезный результат получен: термометр показал 23 градуса ровно, а тепловизор в точке желтого перекрестия показал 21.3 градуса. Разница оказалась 1.7 градуса, что соответствует заявленной точности тепловизора в 2 градуса. Правда, при этом точность бытового термометра составляет 1 градус; так что реальная точность тепловизора при комнатной температуре может быть как ниже этой величины, так и чуть выше. Кроме того, точность может немного меняться по полю зрения тепловизора; в данном случае она проверена в центре поля.
В заключение этой главы – пример тепловой видеосъёмки тепловизором. В середине съёмки будет включен режим картинка-в-картинке.
На представленном видео просто демонстрируются возможности тепловизионной видеосъёмки. При "боевом" применении тепловизора видеосъёмка поможет определить скорость нагрева или охлаждения объектов, или же их общую температурную динамику.
Вот теперь можно перейти к итогам.
Глава 4. Заключение
Протестированный тепловизор InfiRay T2S Plus оказался очень полезным инструментом для определения возможных проблем в технике, а также обследования зданий и сооружений на предмет их соответствия требованиям по энергосбережению. При определении температуры объектов он её немного занижает, хотя это занижение и остаётся в пределах допуска прибора.
Для поиска людей или животных прибор не очень подойдёт. Он сможет их обнаружить только примерно на таком же расстоянии, на котором их можно найти и невооруженным глазом.
Что касается применения протестированного тепловизора в технике, то оно может быть очень разнообразным. Можно ожидать полезную для диагностики техники работу прибора не только в электронике, но и в электротехнике: проверка нагрева кабелей, трансформаторов, электромоторов и просто моторов. На мой взгляд, особо важна ранняя диагностика плохих контактов в электрощитках; да и во всех местах, где протекают большие токи. Плохой контакт в таких местах сначала приводит к нагреву, затем к перегреву, а затем и к полному выгоранию контактов.
Программное обеспечение тепловизора (приложение Xtherm), хотя и имеет некоторые небольшие недостатки (например, постоянную вертикальную ориентацию теплоснимков), позволяет проводить анализ тепловой картины как во время съёмки, так и после неё по сделанным тепловым снимкам.
На этом всем спасибо за внимание, плюс немного рекламы (ссылка на покупку).
Купить тепловизор InfiRay T2S+ можно на Алиэкспресс в официальном магазине производителя. (Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158).
Цена, как уже упоминалось, не маленькая – около $359 (₽34500) (курс доллара на Алиэкспресс – здесь); на распродаже 11.11 должна быть скидка. В дальнейшем цена может меняться; направление изменения не предсказуемо (как и курса).
Виктор Московский