Схема тепловизора

Недорогой тепловизор своими руками

Тепловизор — прибор для измерения распределения температуры поверхностей, бесконтактным, визуальным способом. Как правило, карта распределения температуры отображается на встроенном в тепловизор цветном дисплее (или последующая передача данных в компьютер) в виде цветного изображения, где красный цвет обозначает наиболее высокотемпературные участки, а черный или синий — низкотемпературные участки. Такие приборы стоят очень дорого (несколько тысяч долларов) и позволяют определять температуры динамических (движущихся объектов) в режиме реального времени.

Но, такой функционал нужен не всегда и в данной статье описывается процесс изготовления самодельного сканирующего тепловизора, стоимость которого не превышает 200$. Процесс сканирования объекта занимает примерно с минуту. Данный тепловизор подойдет для съемки статических обьектов.

В устройстве используется два сервопривода (для перемещения по горизонтали и вертикали), контроллер Arduino (для обработки сигналов и передачи данных в персональный компьютер), лазерный модуль или лазерная указка (чтобы вы видели зону сканирования), сам модуль бесконтактного датчика температуры MLX90614ESF, корпус и поворотное устройство.

Примеры изображений карты температуры поверхностей, полученных с данного тепловизора:

Список используемых элементов:

Модуль датчика температуры MLX90614ESF-DCI или MLX90614ESF-BCI:

Модуль Laser Card — 8$ (можно заменить лазерной указкой):

Вебкамера Microsoft LifeCam VX-700

Поворотное устройство (2 координаты) Lynxmotion Pan and Tilt Kit:

MLX90614 — инфракрасный термометр в корпусе TO-39. Даташит PDF.

Данные с датчика могут быть считаны при помощи шины SMBus или ШИМ. В нашем случае используется датчик с индексом DCI или BCI. Питание 3В. Индекс I обозначает тип форм-фактора, I — с насадкой для обеспечения узкого поля зрения в 5° (см. рисунок выше).

1. Для начала необходимо разместить плату Arduino в корпус с батарейным отсеком

2. При помощи суперклея или эпоксидки закрепите серводвигатель в пустом пространстве впереди Arduino.

3. Разместите второй серводвигатель в поворотное устройство и закрепите всю конструкцию на серводвигателе.

4. Теперь, необходимо подключить MLX90614 к Arduino. Для этого подсоедините Ground к GND, Vin к 3.3V, SDA к pin 4 и SCL к pin 5. Также, установите резистор 4.7 кОм от SDA к 3.3V, а второй от SCL к 3.3V. Смотрите схему ниже.

5. Подключите Laser Card или лазерную указку. Лазер нужен для того, чтобы вы могли видеть, где в настоящий момент сканирует тепловизор.

6. После, необходимо установить вебкамеру и сориентировать ее точно с ИК датчиком и лазером, чтобы они были направлены в одну и ту же точку. На этом сборка тепловизора закончена.

Программное обеспечение Arduino

Скачать скетч для конфигурирования датчика. После заливки данного скетча в Arduino, откройте Serial Monitor и нажмите клавишу. Программа изменит настройки EEPROM датчика. Это требуется сделать только один раз. После того, как увидите надпись «Finish» отсоедините Arduino от ПК и присоедините его снова.

Скачать главный рабочий скетч Arduino.

Дополнительно, понадобится библиотека I2CMaster.

Программное обеспечение для компьютера

ПО для компьютера написано на JAVA, поэтому вам понадобится Java Runtime Environement. ПО работает под Windows, Linux или Mac OSX в 32-bit & 64-bit. Однако, если запускается под Windows 64 бит, то лучше установить 32-битную версию JAVA. Скачать.

Скачать все одним архивом (7 МБайт).

Оценить статью

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Для добавления Вашей сборки необходима регистрация

i2c_write(0x25); //Register Address to write to

i2c_write(0xD4); //New filter settings (B374) 9FB0

i2c_write(0x18); //Send PEC

Теперь нужно найти FEC

Переходим на http://smbus.org/faq/crc8Applet.htm и вводим 25D49D

дописываем и получаем:

i2c_write(0x25); //Register Address to write to

i2c_write(0xD4); //New filter settings (B374) 9FB0

i2c_write(0xB7); //Send PEC

Максимальная температура 9993

У меня такие же начальные настройки. Больше с температурой не обманывает. Неплохо было бы в статью добавить указание на то, что датчик не всегда надо перешивать. А то кто-нибудь еще наступит на эти грабли.

Насчет проводки могу сказать, что в большинстве случаев она греется в местах соединения: распайках, узлах, скрутках и.т.п., поэтому обычно проверять провод внутри стен нет надобности — в ближайшей распайке все видно. А на вопрос ответ да — если греется, это будет видно. В остальных случаях провод надо искать металлоискателями, трассировщиками и индикаторами.

2. Вы не рассматривали вариант установки перед датчиком ИК линзы?

Однако автор давно уже сделал новое ПО, поддерживающее только время 6 мин и 1,5 мин. К несчастью мой аппарат с ним работать не хочет.

Сам копаюсь в исходниках, попутно изучая Java, чтобы сделать нормальное ПО. Пока результат не очень.

2. Даже не знал, что такие бывают (мне стыдно 🙂 )

Весьма вероятно, что она поможет увеличить оптическое разрешение, но с настройкой фокуса будут проблемы.

В частности, будет использован датчик MLX90620 который позволит сократить время сканирования до трех секунд! Также появится независимость от компьютера, собственный дисплей и запись на карту памяти. Ожидаемый релиз: сентябрь / октябрь 2012 года.

Соответственно как элемент тепловизора не вариант. Проверено.

Скорость работы: 0.17sec / 60 градусов (4.8V без нагрузки)

Рабочая скорость: 0.13sec / 60 градусов (6.0V нет нагрузки)

Stall Крутящий момент: 13 кг-см (180,5 унций-в) на 4,8

Крутящий момент опрокидывания: 15 кг-см (208,3 унций-в) на 6V

Рабочее напряжение: 4,8 — 7.2Volts

Сейчас напаял на 2 ноги датчика керамику по питанию, ничего не изменилось. Такое ощущение, что датчик требует I2C 5В.

Maximum temp: 39315

Minimum temp: 25315

После нее точность повысилась, особенно, с t > 100C — лампами, паяльником, двигателями.

Кстати, авторы проекта все-таки сделали новую версию. Она работает автономно от компьютера, имеет собственный дисплей и пишет результат на sd карту, однако время сканирования осталось большим (3мин), хотя изначально они планировали уменьшить его за счет использования другого датчика. Таким образом, самое главное к сожалению так и осталось без внимания.

Однако уже идет продажа версии 2.0 по 200 евро за штуку (тоже мне дешевая камера). И похоже выкладывать исходники проекта 2.0 авторы не собираются, что печально. Если SD карту подключить к ардуино нетрудно, то как они добились работы с дисплеем уже действительно интересно.

Просто изначально форумчанин привёл ссылку на этот же сенсор, только в другом корпусе, который регистрирует тепло в фокусе 90 градусов.Соответственно, если на него прикрутить трубочку или трубочку с линзой самостоятельно, то поможет ли это сфокусировать его на необходимый участок?

Я скачал архив «Всё в одном», но там только исходники и библиотеки. А программы для компьютера нет. Если программа компилируется, то из чего и как?

Вообще, поделитесь, пожалуйста, технологией программирования данного устройства.

«Считал перед залитием нового EERPOM оригинальные значения, вот для возврата к оригиналу (у моего такие значения были)

Еще как вариант можно попробовать использовать более новую версию ПО и прошивки Arduino (ее можно нагуглить на сайте авторов проекта). Например старое ПО не работает с новым скетчем и наоборот.

Подключение датчика в любом случае только на 4 и 5 аналоговый порт. Новую прогу тоже пробовал , все тоже висит. Я думаю , что проблема с двойной связью между компом и ардуино .

Какой датчик можно использовать, чтобы доставал до 17 этажа? Какую вебку для этого надо?

Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 — 59178 от 03.09.2014 выдано Роскомнадзором

При использовании материалов сайта, обязательна

Схема тепловизора

© ч.н. фЩНЛХМ, м.ч. фЩНЛХМ

30.1. жЙЪЙЮЕУЛЙЕ ПУОПЧЩ ТБВПФЩ ФЕРМПЧЙЪЙПООЩИ УЙУФЕН

тБУУНПФТЙН УМЕДХАЭХА УИЕНХ ТБВПФЩ ФЕРМПЧЙЪПТПЧ (ТЙУ. 30.1).

тЙУ. 30.1. уИЕНБ ТБВПФЩ ФЕРМПЧЙЪПТПЧ

оБ ДБООПК УИЕНЕ РТЙОСФЩ УМЕДХАЭЙЕ ПВПЪОБЮЕОЙС:

W – УЧЕФЙНПУФШ ФЕРМПЧПЗП ЙЪМХЮЕОЙС ОБВМАДБЕНПЗП ПВЯЕЛФБ;

ω – РЕТЕДОЙК БРЕТФХТОЩК ХЗПМ ПРФЙЮЕУЛПК УЙУФЕНЩ ФЕРМПЧЙЪПТБ;

dS – ЬМЕНЕОФ РПЧЕТИОПУФЙ ОБВМАДБЕНПЗП ПВЯЕЛФБ, ОПТНБМШ Л ЛПФПТПНХ УПУФБЧМСЕФ ХЗПМ Ψ У ОБРТБЧМЕОЙЕН ОБВМАДЕОЙС;

U(N, L) – ЧЕМЙЮЙОБ ЧЙДЕПУЙЗОБМБ РТЙЕНОЙЛБ ЙЪМХЮЕОЙС;

N – ОПНЕТ УФТПЛЙ ЬМЕНЕОФБ ЙЪПВТБЦЕОЙС;

L – ОПНЕТ ЬМЕНЕОФБ Ч УФТПЛЕ ФЕРМПЧЙЪЙПООПЗП ЛБДТБ.

чЕМЙЮЙОБ ЧЙДЕПУЙЗОБМБ U(N, L) ПРТЕДЕМСЕФУС РП УМЕДХАЭЕК ЖПТНХМЕ:

ч ЖПТНХМБИ (30.2) – (30.5) РТЙОСФЩ УМЕДХАЭЙЕ ПВПЪОБЮЕОЙС: H(x’-x, y’-y) – ЖХОЛГЙС ТБУУЕСОЙС ФПЮЛЙ (жтф) ПРФЙЮЕУЛПК УЙУФЕНЩ ФЕРМПЧЙЪПТБ; S – ОБВМАДБЕНБС РПЧЕТИОПУФШ ПВЯЕЛФБ; ε – ЛПЬЖЖЙГЙЕОФ ЙЪМХЮЕОЙС ПВЯЕЛФБ; W 0 – УЧЕФЙНПУФШ бюф.

оБ ПУОПЧБОЙЙ УППФОПЫЕОЙК (30.1) – (30.3) НПЦОП ЧЩТБЪЙФШ ЪБЧЙУЙНПУФШ ЧЕМЙЮЙОЩ ЧЙДЕПУЙЗОБМБ uλ Ч ФЕРМПЧЙЪПТБИ ПФ БВУПМАФОПК ФЕНРЕТБФХТЩ ф Й ЛПЬЖЖЙГЙЕОФБ ЙЪМХЮЕОЙС:

оБ ПУОПЧБОЙЙ УППФОПЫЕОЙС (30.4) НПЦОП ЪБРЙУБФШ УЙУФЕНХ ХТБЧОЕОЙК ДМС ЧЩИПДОЩИ УЙЗОБМПЧ, ЛПФПТЩЕ ЙНЕАФ НЕУФП Ч СТЛПУФОЩИ РЙТПНЕФТБИ Й УРЕЛФТБМШОЩИ ФЕРМПЧЙЪПТБИ. ьФБ УЙУФЕНБ ХТБЧОЕОЙК ЖПТНЙТХЕФ ПДОХ ЙЪ РТПВМЕН ПРФЙЮЕУЛПК РЙТПНЕФТЙЙ, ЪБЛМАЮБАЭЕКУС Ч ФПН, ЮФП ОЕЧПЪНПЦОП ЙЪНЕТЙФШ ЙУФЙООХА ФЕНРЕТБФХТХ РПЧЕТИОПУФЙ ТЕБМШОЩИ ПВЯЕЛФПЧ ВЕЪ БРТЙПТОПК ЙОЖПТНБГЙЙ П ЛПЬЖЖЙГЙЕОФЕ ЙЪМХЮЕОЙС ελ ЙИ РПЧЕТИОПУФЙ:

рТЙНЕОЙФЕМШОП Л ТБДЙБГЙПООЩН РЙТПНЕФТБН РТПВМЕНБ ДЙУФБОГЙПООПЗП ЙЪНЕТЕОЙС ФЕНРЕТБФХТЩ ЪБРЙУЩЧБЕФУС Ч ЧЙДЕ:

еУМЙ (30.1) ЪБРЙУБФШ Ч ЧЙДЕ (30.9) ЙМЙ (30.10):

ФП, ФБЛ ЛБЛ УРТБЧЕДМЙЧП ТБЧЕОУФЧП,

ЙНЕЕН ЖПТНХМЙТПЧЛХ ЧФПТПК РТПВМЕНЩ ФЕРМПЧЙДЕОЙС:

ЛПФПТБС ЪБЛМАЮБЕФУС Ч ОЕЧПЪНПЦОПУФЙ ПРТЕДЕМЕОЙС ЖПТНЩ РПЧЕТИОПУФЙ ЧОХФТЙ ЙИ ЛПОФХТБ НЕФПДБНЙ ЛМБУУЙЮЕУЛПЗП ФЕРМПЧЙДЕОЙС.

дБООЩЕ НПДЕМЙ ФЕРМПЧЙЪПТПЧ РТЕДОБЪОБЮЕОЩ ДМС РПМХЮЕОЙС ЙЪПВТБЦЕОЙС УМБВПОБЗТЕФЩИ ПВЯЕЛФПЧ Й ЙНЕАФ УМЕДХАЭЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ [2]:

— РПМЕ ПВЪПТБ – 5 × 5° ДМС НПДЕМЙ 661 ЙМЙ 10 × 10° ДМС НПДЕМЙ 680;

— ПРФЙЮЕУЛПЕ ТБЪТЕЫЕОЙЕ – 100 ЬМЕНЕОФПЧ Ч УФТПЛЕ (3′) Й 4,4′ – ДМС НПДЕМЙ 680;

— ЮЙУМП УФТПЛ Ч ЛБДТЕ – 100;

— ЮБУФПФБ ЛБДТПЧ – 16 зГ;

— РПТПЗПЧБС ФЕНРЕТБФХТОБС ЮХЧУФЧЙФЕМШОПУФШ ПВЕУРЕЮЙЧБЕФ ЧПЪНПЦОПУФШ ТБЪМЙЮБФШ ДЧБ БВУПМАФОП ЮЕТОЩИ ФЕМБ, ОБИПДСЭЙИУС РТЙ ЛПНОБФОПК ФЕНРЕТБФХТЕ, ЕУМЙ ТБЪОПУФШ ЙИ ФЕНРЕТБФХТ УПУФБЧМСЕФ ЪОБЮЕОЙЕ 0,2°у (ΔфРПТ = 0,2°у ОБ ХТПЧОЕ 20°у);

— ДЙОБНЙЮЕУЛЙК ДЙБРБЪПО ЙЪНЕОСЕФУС ПФ ф = 1°у ДП 200°у;

— ДЙБРБЪПО ТЕЗЙУФТЙТХЕНЩИ ФЕНРЕТБФХТ ПВЯЕЛФПЧ ПФ -30°у ДП +20°у.

фЕРМПЧЙЪПТЩ «бзенб» ВЩМЙ ТБЪТБВПФБОЩ РП ЪБДБОЙА ЧПЕООПЗП ЧЕДПНУФЧБ, ОП ОБЫМЙ РТЙНЕОЕОЙЕ Ч НЕДЙГЙОЕ Й РТПНЩЫМЕООПУФЙ: ДМС РТПЧЕТЛЙ ФЕРМПЧПЗП ТЕЦЙНБ ЬМЕЛФТПУЕФЕК, ПВПТХДПЧБОЙС Й Ф.Д.

тБУУНПФТЙН УФТХЛФХТОХА УИЕНХ ФЕРМПЧЙЪПТБ «бзенб 661», ЛПФПТБС РТЙЧЕДЕОБ ОБ ТЙУ. 30.2.

тЙУ. 30.2. уФТХЛФХТОБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ ЖЙТНЩ «AGEMA», НПДЕМШ 661

оБ ТЙУХОЛЕ РТЙОСФЩ УМЕДХАЭЙЕ ПВПЪОБЮЕОЙС [2]:

1 – ВПМШЫПЕ УЖЕТЙЮЕУЛПЕ ЪЕТЛБМП – ø 195 НН; f = 350 НН

2 – НБМПЕ РМПУЛПЕ ЪЕТЛБМП ø 71,4 НН;

3 – ЗПТЙЪПОФБМШОБС ПУШ ЛПМЕВБОЙС ЪЕТЛБМБ 2;

4 – УППУОЩЕ ЛХМБЮЛЙ;

5 – ЛТХЗМЩЕ ТПМЙЛПЧЩЕ РПДЫЙРОЙЛЙ;

6 – НОПЗПЗТБООБС (4-И ЗТ.) РТЙЪНБ УЛБОЙТПЧБОЙС (РП УФТПЛБН);

10 – РМПУЛПЕ ЪЕТЛБМП;

11 – РТЙЕНОЙЛ ЙЪМХЮЕОЙС (InSb), R ≈ 50 ЛпН.

12 – ПИМБЦДБЕНБС ДЙБЖТБЗНБ;

13 – ЪБЭЙФОПЕ ПЛОП;

нл – НПФПТ ЛБДТПЧПК ТБЪЧЕТФЛЙ;

ну – НПФПТ УФТПЮОПК ТБЪЧЕТФЛЙ;

нь – НПДХМЙТХАЭЙК ЬМЕЛФТПД ьмф;

зу – ЗЕОЕТБФПТ УФТПЮОПК ТБЪЧЕТФЛЙ;

зл – ЗЕОЕТБФПТ ЛБДТПЧПК ТБЪЧЕТФЛЙ;

ду – дл – ДБФЮЙЛЙ УЙЗОБМПЧ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ УФТПЛ Й ЛБДТПЧ.

дБООБС УИЕНБ ТБВПФБЕФ УМЕДХАЭЙН ПВТБЪПН.

пРФЙЮЕУЛПЕ ЙЪМХЮЕОЙЕ ПВЯЕЛФБ РПРБДБЕФ ЮЕТЕЪ ЪБЭЙФОПЕ УФЕЛМП 13 Ч ПВЯЕЛФЙЧ, УПУФПСЭЙК ЙЪ УЖЕТЙЮЕУЛПЗП ЪЕТЛБМБ 1 Й РМПУЛПЗП ЪЕТЛБМБ 2. рМПУЛПЕ ЪЕТЛБМП 2 ЛПМЕВМЕФУС ПФОПУЙФЕМШОП ЗПТЙЪПОФБМШОПК ПУЙ 3 (РЕТРЕОДЙЛХМСТОПК РМПУЛПУФЙ ЮЕТФЕЦБ) У ЮБУФПФПК 16 зГ, ПВЕУРЕЮЙЧБС ПВЪПТ РТПУФТБОУФЧБ УП УЛПТПУФША 16 ЛБДТПЧ Ч УЕЛХОДХ, РТЙ ЧТЕНЕОЙ ПВТБФОПЗП ИПДБ, УПУФБЧМСАЭЕЗП 12%. лПМЕВБФЕМШОПЕ (РЙМППВТБЪОПЕ) РЕТЕНЕЭЕОЙЕ ЪЕТЛБМБ ПУХЭЕУФЧМСЕФУС РТЙ РПНПЭЙ ДЧХИ РТПФЙЧПРПМПЦОП ДЕКУФЧХАЭЙИ УППУОЩИ ЛХМБЮЛПЧ 4, ЧПЪДЕКУФЧХАЭЙИ ОБ ЛТХЗМЩЕ ТПМЙЛПЧЩЕ РПДЫЙРОЙЛЙ 5, УНПОФЙТПЧБООЩЕ ОБ ЧЕТИОЕН Й ОЙЦОЕН ЛПОГБИ ЛПМЕВМАЭЕЗПУС РМПУЛПЗП ЪЕТЛБМБ. лХМБЮЛЙ ЧТБЭБАФУС НПФПТПН ЛБДТПЧПК ТБЪЧЕТФЛЙ нл. хЗПМ РПЧПТПФБ РМПУЛПЗП ЪЕТЛБМБ ТБЧЕО 5°.

уЛБОЙТПЧБОЙЕ Ч РМПУЛПУФЙ, РЕТРЕОДЙЛХМСТОПК ОБРТБЧМЕОЙА УЛБОЙТПЧБОЙС ЪЕТЛБМБ (Ф. Е. РП УФТПЛБН), ПУХЭЕУФЧМСЕФУС ЧТБЭЕОЙЕН ЮЕФЩТЕИЗТБООПК РТЙЪНЩ 6. пВЩЮОП ЙУРПМШЪХЕФУС ЗЕТНБОЙЕЧБС ЙМЙ ЛТЕНОЙЕЧБС РТЙЪНБ, ЧТБЭБАЭБСУС УП УЛПТПУФША 200 ПВ/У НПФПТПН УФТПЮОПК ТБЪЧЕТФЛЙ ну. ъБ ЛБЦДЩК ПВПТПФ РТЙЪНЩ УЛБОЙТХЕФУС 4 УФТПЛЙ, ЮФП ПВЕУРЕЮЙЧБЕФ УЛПТПУФШ ПВЪПТБ 1600 УФТПЛ Ч УЕЛХОДХ. рПЬФПНХ, ФБЛ ЛБЛ Ч ЛБДТЕ 100 УФТПЛ, УЛПТПУФШ ПВЪПТБ ТБЧОБ 16 ЛБДТПЧ Ч УЕЛХОДХ.

тБВПЮЙЕ РПЧЕТИОПУФЙ РТЙЪНЩ РТПУЧЕФМСАФУС ПЛЙУША ЛТЕНОЙС ДМС ПВЕУРЕЮЕОЙС НБЛУЙНБМШОПЗП РТПРХУЛБОЙС Ч ПВМБУФЙ УРЕЛФТБ ПФ 2 ДП 5,4 НЛН.

йЪПВТБЦЕОЙЕ ЬМЕНЕОФБ ПВЪПТБ ЖПТНЙТХЕФУС ПРФЙЮЕУЛПК УЙУФЕНПК Ч РМПУЛПУФЙ ДЙБЖТБЗНЩ 7, РЕТЕДБЕФУС МЙОЪБНЙ 8 Й 9 Й РМПУЛЙН ЪЕТЛБМПН 10 ОБ РТЙЕНОЙЛ 11, ЪБЛТЩФЩК ПИМБЦДБЕНПК ДЙБЖТБЗНПК 12, ЙНЕАЭЕК ПФЧЕТУФЙЕ ДЙБНЕФТПН 0,5 НН.

уПУХД дАБТБ 14 ЪБМЙЧБЕФУС ЦЙДЛЙН БЪПФПН ДП ХТПЧОС, ОБИПДСЭЕЗПУС ОБ ТБУУФПСОЙЕ 5 НН ПФ ЧЕТИОЕК ЛТПНЛЙ.

уЙЗОБМ, ЧЩТБВБФЩЧБЕНЩК РТЙЕНОЙЛПН ЙЪМХЮЕОЙС, ХУЙМЙЧБЕФУС РТЕДХУЙМЙФЕМЕН рх Й ХУЙМЙФЕМЕН ху Й ЧПЪДЕКУФЧХЕФ ОБ НПДХМЙТХАЭЙК ЬМЕЛФТПД нь ЬМЕЛФТПООП-МХЮЕЧПК ФТХВЛЙ ьмф ЙОДЙЛБФПТБ.

тБЪЧЕТФЛБ МХЮБ ЙОДЙЛБФПТБ РП УФТПЛБН Й ЛБДТБН ПУХЭЕУФЧМСЕФУС ЗЕОЕТБФПТБНЙ УФТПЮОПК зу Й ЛБДТПЧПК ТБЪЧЕТФПЛ, ЛПФПТЩЕ УЙОИТПОЙЪЙТХАФУС ДБФЮЙЛБНЙ УЙЗОБМПЧ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ УФТПЛ ду Й ЛБДТПЧ дл. рПУМЕДОЙЕ ЖПТНЙТХАФ УЙЗОБМЩ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ У РПНПЭША ЖПФПДЙПДПЧ, ПУЧЕЭБЕНЩИ УЧЕФПН, РТЕТЩЧБЕНЩЕ НПДХМЙТХАЭЙНЙ ДЙУЛБНЙ УЙОИТПООП У ЧТБЭЕОЙЕН РТЙЪНЩ Й ЛПМЕВБОЙЕН РМПУЛПЗП ЪЕТЛБМБ.

фЕРМПЧЙЪПТ «тБДХЗБ-2» РТЕДОБЪОБЮЕО ДМС НЕДЙЛП-ВЙПМПЗЙЮЕУЛЙИ ЙУУМЕДПЧБОЙК Й НЕДЙГЙОУЛПК ДЙБЗОПУФЙЛЙ, Б ФБЛЦЕ ДМС ФЕТНПЗТБЖЙЮЕУЛЙИ ЙУУМЕДПЧБОЙК ТБЪМЙЮОЩИ РТПНЩЫМЕООЩИ ПВЯЕЛФПЧ.

пРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тБДХЗБ-2» РТЙЧЕДЕОБ ОБ ТЙУ. 30.3.

тЙУ. 30.3. пРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тБДХЗБ-2»

оБ ТЙУХОЛЕ РТЙОСФЩ УМЕДХАЭЙЕ ПВПЪОБЮЕОЙС:

1 – ЪЕТЛБМШОЩК ВБТБВБО чЕКМЕТБ У 12 ЗТБОСНЙ, ЙНЕАЭЙНЙ ТБЪМЙЮОЩК ОБЛМПО Л ПУЙ ЧТБЭЕОЙС ВБТБВБОБ;

2, 3 – ЪЕТЛБМБ ПВЯЕЛФЙЧБ ПРФЙЮЕУЛПК УЙУФЕНЩ (f′ = 64 НН, DЧИ.ЪТ. = 40 НН);

11 – МЙОЕКЮБФЩК йл РТЙЕНОЙЛ ЙЪМХЮЕОЙС У 11 ЮХЧУФЧЙФЕМШОЩНЙ ЬМЕНЕОФБНЙ;

12 – 2 ПРПТОЩИ ЙУФПЮОЙЛБ йл ЙЪМХЮЕОЙС, РТЕДУФБЧМСАЭЙЕ УПВПК ЛБМЙВТПЧБООЩЕ МБНРЩ ФЙРБ фты 1500-2300 У ТБЪМЙЮОЩНЙ ТБДЙБГЙПООЩНЙ ФЕНРЕТБФХТБНЙ;

13 – ЙУФПЮОЙЛЙ ЙЪМХЮЕОЙС (МБНРБ уно-30-60-2) УИЕНЩ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ УФТПЛ Й ЛБДТПЧ (РПДЛБДТПЧ);

14 – РТЙЕНОЙЛЙ ЙЪМХЮЕОЙС (ЖПФПДЙПДЩ ФЙРБ лждн ДМС ХРПНСОХФПК УИЕНЩ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ);

4, 15, 17 – ЭЕМЙ ОБ ДЙУЛЕ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ДМС ЧЧПДБ Ч РТЙЕНОХА ЮБУФШ УЙУФЕНЩ ЙЪМХЮЕОЙС УППФЧЕФУФЧЕООП 1-ЗП Й 2-ЗП ПРПТОЩИ ЙУФПЮОЙЛПЧ;

16 – ЬФБМПООЩК ЙЪМХЮБФЕМШ;

18, 19 – ПФЧЕТУФЙС ОБ ДЙУЛЕ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ДМС ЖПТНЙТПЧБОЙС УЙОИТПЙНРХМШУПЧ УФТПЮОПК Й ЛБДТПЧПК ТБЪЧЕТФПЛ.

дБООБС ПРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тБДХЗБ» УПДЕТЦЙФ ФТЙ ПФДЕМШОЩИ ЛБОБМБ:

1 – ТБВПЮЙК ЛБОБМ, УПУФПСЭЙК ЙЪ ЬМЕНЕОФПЧ 1, 2, 3 Й 11;

2 – ЛБОБМ ЧЧПДБ ДЧХИ ПРПТОЩИ ЙУФПЮОЙЛПЧ ХТПЧОС ЮЕТОПЗП Й ВЕМПЗП Ч ТБВПЮЙК ЛБОБМ. ьФПФ ЛБОБМ УПДЕТЦЙФ ЬМЕНЕОФЩ 12, 4, 6, 15, 17, 5, 7, 8 Й 9;

3 – ЛБОБМ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ЛБДТПЧ Й РПДЛБДТПЧ, УПУФПЙФ ЙЪ ЬМЕНЕОФПЧ 13, 10 Й РТЙЕНОЙЛБ МХЮЙУФПК ЬОЕТЗЙЙ (рмь) 14, Б 18, 19 – ПФЧЕТУФЙС Ч ДЙУЛЕ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ.

фЕРМПЧПЕ ЙЪМХЮЕОЙЕ ПФ ПВЯЕЛФБ Й ЖПОБ, ПФТБЪЙЧЫЙУШ ПФ ЪЕТЛБМШОПК ЗТБОЙ ВБТБВБОБ чЕКМЕТБ 1, ЧПУРТЙОЙНБЕФУС ЪЕТЛБМШОЩН ПВЯЕЛФЙЧПН лБУУЕЗТЕОБ 2, 3 Й ОБРТБЧМСЕФУС ОБ МЙОЕКЮБФЩК рмь 11. пО УПДЕТЦЙФ 11 ЮХЧУФЧЙФЕМШОЩИ ЬМЕНЕОФПЧ, РПЬФПНХ РПЧПТПФПН ПДОПК ЗТБОЙ ВБТБВБОБ 1 ТЕБМЙЪХЕФУС РЕТЧЩК РПДЛБДТ, УПУФПСЭЙК ЙЪ 11 УФТПЛ. дМС РПУФТПЕОЙС ЧФПТПЗП РПДЛБДТБ, ОБИПДСЭЕЗПУС ОЙЦЕ РЕТЧПЗП, ЧФПТБС ЗТБОШ ВБТБВБОБ ЙНЕЕФ ОЕУЛПМШЛП ЙОПК ОБЛМПО РП ПФОПЫЕОЙА Л ПУОПЧБОЙА. бОБМПЗЙЮОП ЖПТНЙТПЧБОЙЕ ФТЕФШЕЗП РПДЛБДТБ РПМХЮБЕФУС РПЧПТПФПН ФТЕФШЕК ЗТБОЙ У УППФЧЕФУФЧХАЭЙН ОБЛМПОПН Й Ф. Д. рПУМЕДОСС ДЧЕОБДГБФБС ЗТБОШ ЖПТНЙТХЕФ 12-К РПДЛБДТ ФБЛЦЕ У 11-А УФТПЛБНЙ. ч ЙФПЗЕ, РПМХЮБЕНЩК ЛБДТ УПДЕТЦЙФ 12 РПДЛБДТПЧ, Ч ЛБЦДПН 11 УФТПЛ. фБЛЙН ПВТБЪПН, РПМХЮЕООЩК ЛБДТ УПДЕТЦЙФ NУ = 132 УФТПЛЙ. юЙУМП ЬМЕНЕОФПЧ NЬУ Ч ЛБЦДПК ЙЪ УФТПЛ РПМХЮБЕФУС ЙЪ УМЕДХАЭЕЗП УППФОПЫЕОЙС:

τД – ЧТЕНС ЖПТНЙТПЧБОЙС ЙОЖПТНБГЙЙ ПДОПЗП ЬМЕНЕОФБ ТБЪМПЦЕОЙС ЛБДТБ.

дМС ТБЪДЕМЕОЙС ЧП ЧТЕНЕОЙ РТПГЕУУБ ЖПТНЙТПЧБОЙС ДЧХИ ПРПТОЩИ УЙЗОБМПЧ ЖПТНЙТХАЭЙИ ХТПЧОЙ ЮЕТОПЗП У ФЕНРЕТБФХТПК 20°у Й ХТПЧОС ВЕМПЗП У 50°у, Ч ПРФЙЮЕУЛПК УИЕНЕ ОБ ДЙУЛЕ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ОБОЕУЕОЩ ПФЧЕТУФЙС 15 Й 17. дМС РПМХЮЕОЙС ЙНРХМШУПЧ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ЛБДТПЧ Й РПДЛБДТПЧ ЙНЕАФУС ПФЧЕТУФЙС 18 Й 19.

дМС РПОЙНБОЙС ТБВПФЩ ЬФЙИ ДЧХИ ЛБОБМПЧ ТБУУНПФТЙН ФПРПМПЗЙА ПФЧЕТУФЙК ОБ ДЙУЛЕ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ (ТЙУ. 30.4).

тЙУ. 30.4. фПРПМПЗЙС ДЙУЛБ УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тБДХЗБ-2»

оБ ДЙУЛЕ ОБОЕУЕОЩ ЮЕФЩТЕ УЕНЕКУФЧБ ПФЧЕТУФЙК, ОБИПДСЭЙИУС ОБ ПЛТХЦОПУФСИ ТБЪОПЗП ДЙБНЕФТБ. оБ РЕТЧПК Й ЧФПТПК ПФ ЛТБС ПЛТХЦОПУФСИ ОБОЕУЕОЩ РП ПДОПНХ ПФЧЕТУФЙА ДМС ЧЧПДБ РЕТЧПЗП Й ЧФПТПЗП ПРПТОЩИ ЙУФПЮОЙЛПЧ Ч ТБВПЮЙК ЛБОБМ ФЕРМПЧЙЪПТБ. оБ УМЕДХАЭЕК ПЛТХЦОПУФЙ ЙНЕЕФУС ЧОЙЪХ ПДОП ПФЧЕТУФЙЕ ДМС УЙОИТПОЙЪБГЙЙ ОБЮБМБ Й ЛПОГБ ЛБДТБ. оБ ЧОХФТЕООЕК ПЛТХЦОПУФЙ ОБОЕУЕОЩ 12 ПФЧЕТУФЙК ЮЕТЕЪ 30°. ьФЙ ПФЧЕТУФЙС УЙОИТПОЙЪЙТХАФ ЛБЦДЩК ЙЪ 12 РПДЛБДТПЧ РТЙ ЧТБЭЕОЙЙ ВБТБВБОБ чЕКМЕТБ.

фЕИОЙЮЕУЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ Й РБТБНЕФТЩ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тБДХЗБ-2» УМЕДХАЭЙЕ:

фЕРМПЧЙЪЙПООЩК ЛПНРМЕЛУ ЙЪЗПФПЧМЕО ОБ ВБЪЕ УИЕНЩ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тБДХЗБ-2» Й РТЕДОБЪОБЮЕО ДМС БЧФПНБФЙЪЙТПЧБООПК ПВТБВПФЛЙ ФЕРМПЧЩИ ЙЪПВТБЦЕОЙК РТЙНЕОЙФЕМШОП Л ЪБДБЮБН ОЕТБЪТХЫБАЭЕЗП ЛПОФТПМС У ГЕМША ЧЩСЧМЕОЙС ДЕЖЕЛФПЧ Ч ЛПОФТПМЙТХЕНЩИ ЙЪДЕМЙСИ Й НЕДЙГЙОЩ ДМС ДЙБЗОПУФЙЛЙ ТБЪМЙЮОЩИ ЪБВПМЕЧБОЙК РТЙ НБУУПЧЩИ ПВУМЕДПЧБОЙСИ ОБУЕМЕОЙС. лПНРМЕЛУ РПЪЧПМСЕФ ХУФТБОЙФШ ЙУЛБЦЕОЙЕ ЧЙДЕПФТБЛФБ Й РТПЙЪЧПДЙФШ БВУПМАФОЩЕ ЙЪНЕТЕОЙС ТБДЙБГЙПООЩИ ФЕНРЕТБФХТ, ЧИПДЙФ Ч НПДХМШОЩК ТСД ФЕРМПЧЙЪПТПЧ «тБДХЗБ» Й ТБВПФБЕФ Ч ЛПНРМЕЛФЕ У ьчн.

фЕИОЙЮЕУЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ Й РБТБНЕФТЩ ФЕРМПЧЙЪЙПООПЗП ЛПНРМЕЛУБ УМЕДХАЭЙЕ:

чЙЪХБМЙЪБГЙС ЙЪПВТБЦЕОЙС ПУХЭЕУФЧМСЕФУС ОБ ЬЛТБОЕ ГЧЕФОПЗП ЙМЙ ЮЕТОП-ВЕМПЗП ФЕМЕЧЙЪПТБ. рТЙЕНОЙЛ ЙЪМХЮЕОЙС – ПДЙООБДГБФЙЬМЕНЕОФОЩК ПИМБЦДБЕНЩК ЦЙДЛЙН БЪПФПН ЖПФПДЙПД ОБ ПУОПЧЕ InSb.

пРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ фч-03 РТЙЧЕДЕОБ ОБ ТЙУ. 30.5 [23].

тЙУ. 30.5. пРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ фч-03:

1 – ОБУБДПЮОБС УНЕООБС МЙОЪБ; 2 – ЪЕТЛБМП УЖЕТЙЮЕУЛПЕ;

3 – РМПУЛПЕ ЪЕТЛБМП;4 – ЧПУШНЙЗТБООБС РТЙЪНБ; 5 – МЙОЪПЧЩК ЛПММЕЛФЙЧ;

6 – ЪЕТЛБМП; 7 – РТЙЕНОЙЛ ЙЪМХЮЕОЙС; 8, 9 – НЕИБОЙЪНЩ ЛБДТПЧПЗП Й УФТПЮОПЗП УЛБОЙТПЧБОЙС

фЕИОЙЮЕУЛЙЕ РБТБНЕФТЩ ФЕРМПЧЙЪПТБ фч-03 УМЕДХАЭЙЕ:

дБООБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ ТБЪТБВПФБОБ ЖЙТНПК Barnes Eng. Co (уыб), ТЙУ. 30.6 [23].

тЙУ. 30.6. пРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ «пРФЙФЕТН»

пРФЙЮЕУЛБС УИЕНБ УМЕДХАЭБС:

1 – РМПУЛПЕ УЛБОЙТХАЭЕЕ ЪЕТЛБМП;

2, 3 – РБТБВПМЙЮЕУЛПЕ Й ЗЙРЕТВПМЙЮЕУЛПЕ ЪЕТЛБМБ;

4 – РТЙЕНОЙЛ ЙЪМХЮЕОЙС;

6 – РМПУЛПЕ ЪЕТЛБМП;

7 – ЙУФПЮОЙЛ УЧЕФБ;

ч ЛБЮЕУФЧЕ РТЙЕНОЙЛБ ЙЪМХЮЕОЙС ЙУРПМШЪХЕФУС ОЕПИМБЦДБЕНЩК РПМХРТПЧПДОЙЛПЧЩК ВПМПНЕФТ.

фЕИОЙЮЕУЛЙЕ РБТБНЕФТЩ ФЕРМПЧЙЪПТБ УМЕДХАЭЙЕ:

дМС ЙОДЙЛБГЙЙ ЙЪПВТБЦЕОЙС ЙУРПМШЪХЕФУС ЪЕТЛБМП 6, ХЛТЕРМЕООПЕ ОБ ПВТБФОПК УФПТПОЕ УЛБОЙТХАЭЕЗП ЪЕТЛБМБ 1. уЧЕФПЧПЕ РСФОП ПФ ЪЕТЛБМБ 6 УЛБОЙТХЕФ РП РПМСТПЙДОПК ЙМЙ ПВЩЮОПК ЖПФПРМЕОЛЕ. фБЛЙН ПВТБЪПН, ПВЕУРЕЮЙЧБЕФУС УЙОИТПОЙЪБГЙС ЧЙЪХБМЙЪЙТПЧБООПЗП ЙЪПВТБЦЕОЙС. дМС ТЕЗЙУФТБГЙЙ РМПФОПУФЙ ЙЪПВТБЦЕОЙС ЧЧЕДЕО ЗЕОЕТБФПТ УЕТПЗП ФПОБ, ЛПФПТЩК ПВЕУРЕЮЙЧБЕФ ЧПУРТПЙЪЧЕДЕОЙЕ ЧПУШНЙ ФПОПЧ ПФ ВЕМПЗП ДП ЮЕТОПЗП.

уИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тХВЙО» РТЙЧЕДЕОБ ОБ ТЙУ. 30.7 [23].

тЙУ. 30.7. жХОЛГЙПОБМШОБС УИЕНБ ФЕРМПЧЙЪПТБ «тХВЙО»:

1 – УЛБОЙТХАЭЕЕ ЪЕТЛБМП; 2 – ЪЕТЛБМШОЩК ПВЯЕЛФЙЧ; 3 – НПДХМСФПТ;

4 – РТЙЕНОЙЛ ЙЪМХЮЕОЙС; 5 – РТЕДХУЙМЙФЕМШ; 6 – ХУЙМЙФЕМШ;

7 – УЙОИТПООЩК ДЕФЕЛФПТ; 8 – ХУЙМЙФЕМШ НПЭОПУФЙ; 9 – НЕИБОЙЪН ЪБРЙУЙ;

10 – УЧЕФПЧПК ДБФЮЙЛ; 11 – ЖПФПДЙПД; 12 – ХУЙМЙФЕМШ ПРПТОПЗП УЙЗОБМБ;

13 – ВМПЛ ХРТБЧМЕОЙС УЛБОЙТПЧБОЙЕН; 14 – НЕИБОЙЪН УЛБОЙТПЧБОЙС;

15 – ЧЙЪЙТ; 16 – ВМПЛ ХРТБЧМЕОЙС ФЕНРЕТБФХТПК; 17 – ЬФБМПООЩК ЙЪМХЮБФЕМШ

фЕИОЙЮЕУЛЙЕ РБТБНЕФТЩ Й ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ:

фЕРМПЧЙЪПТ РТЕДОБЪОБЮЕО ДМС ТЕЗЙУФТБГЙЙ УФБГЙПОБТОЩИ Й НЕДМЕООП НЕОСАЭЙИУС ФЕРМПЧЩИ РПМЕК ТБЪМЙЮОЩИ НЕДЙГЙОУЛЙИ Й РТПНЩЫМЕООЩИ ПВЯЕЛФПЧ.

Схемы и параметры тепловизоров с оптико-механическим сканированием — Тепловизоры

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛОВИЗОРОВ С ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИМ СКАНИРОВАНИЕМ

Рис.12. Функциональная схема тепловизора «Рубин-1» («Рубин-МТ»)

Для подавления паразитного сигнала, обусловленного отсутствием симметричности модулятора, к выходу синхронного детектора подключался низкочастотный фильтр-пробка 5, настроенный на частоту /фП = /и/^= 1360/4 = 340 Гц, где /м — частота модуляции, N — число лопастей модулятора. Видеосигнал с выхода синхронного детектора через фильтр-пробку подавался на усилитель записи 9. Последний представлял собой ламповый усилитель постоянного тока с коррекцией передаточного коэффициента за счет вольт-амперных характеристик диодов, включаемых в цепь обратной связи.

Электромеханический блок регистрации 14 синхронизируется со сканирующим зеркалом 16 с помощью датчика фазирования 17. Последний выдает сигнал на запуск вращения пишущего барабана, который осуществляет развертку изображения с линейной скоростью 0,3 м/с, что на применяемой бумаге ЭХБ-4 позволяет получить термограммы с большим перепадом плотностей почернения. Визир 15 предназначен для наблюдения местоположения мгновенного угла зрения и его ориентировочных границ, более точно наблюдаемых через рамочный видеоискатель. Наводку на резкость выполняли по Шкале расстояний рукояткой фокусировки и более точно устанавливали методом проб, как и оптимальный подбор положений переключателей «Компенсация» и «Ослабление», влияющих на уровень и размах видеосигнала, подаваемого на строчный индикатор.

Заливной приемник излучения 6 (на InSb) с ЧЭ 0,3X0,3 мм охлаждался жидким азотом.

На рис.13 показаны временные диаграммы напряжений на входах и выходах отдельных блоков.

В процессе серийного выпуска была модернизирована оптическая схема тепловизора (рис.14) для уменьшения создаваемого модулятором акустического шума и уменьшения дрейфа видеосигнала. В конструкцию был Введен конденсор 2, уменьшенный модулятор 3 был наклонен на угол 45°, помещен в плоскость промежуточного изображения и своими зеркальными лопастями подавал на приемник 1 опорный ИК поток от встроенного излучателя 5 через конденсор 4. Хотя тепловизор и не имел в выходных каскадах схемы привязки опорного уровня сигнала, введение в конструкцию встроенного излучателя уменьшило дрейф сигнала, так как менее заметно стал сказываться прогрев оптической головки. Конструкции сканирующего зеркала 8, объектива 6 и визира 7 не изменились.

Рис. 13. Временные диаграммы напряжения Uny на входе предусилителя, напряжения UK компенсации на вычитающем входе предусилителя, напряжений на выходах основного усилителя UQ у и синхронного детектора Uc д

Рис.14. Модернизированная оптическая схема тепловизора «Рубин-МТ»

Функциональные характеристики тепловизора приведены в табл. 5, а основные параметры — в табл. 6. Тепловизор широко применялся в медицине, промышленности, технике неразрушающего контроля благодаря высокой чувствительности, удобству документирования термограмм, простоте конструкции.

Тепловизор «Рубин-3» («Факел») состоит из оптической головки и блока- питания, укрепленных на качающемся коромысле и штативе. В блок электроники вмонтирован электронно-лучевой индикатор, в блоке электрохимической регистрации получают термограммы на бумаге типа ЭХБ-4. Характеристики тепловизора приведены в табл. 5, а функциональная схема показана на рис.15.

Инфракрасное излучение от сканирующего зеркала 1 через объектив 3, зеркало 2 и конденсор 4 попадает на приемник 5, откуда видеосигнал поступает на предусилитель 7, ко второму входу которого через интегрирующую цепь R1C1 подключен следящий усилитель 8. На выходе предусилителя 7 среднее значение напряжения и за время строки близко к нулю, так как

Рис.15. Функциональная схема тепловизора «Рубин-3» («Факел»)

второй вход следящего усилителя 8 имеет нулевой потенциал. [74]. Для исключения завала амплитудно-частотной характеристики предусилителя 7 на низких частотах и во избежание искажения видеосигнала постоянная времени R1CJ определяется из условия

где Еп— напряжение питания предусилителя; /и— нижняя частота видеосигнала; S — вольтовая чувствительность приемника; Фпор — пороговый поток.

Из-за большого значения т требуется применять электролитические конденсаторы и мегаомные резисторы, вследствие чего в момент включения тепловизора сопротивление утечки конденсатора С1 соизмеримо с RJ, заряд на конденсаторе не формируется и система может не входить в режим. Во избежание этого введен ключ /(/, который замыкают в момент включения тепловизора на время порядка 10 с, что обеспечивает ускоренное формирование заряда конденсатора С1 и выход системы на режим, после чего ключ К1 размыкают.

В тепловизоре применен способ синусоидального сканирования и регистрации, причем в моменты нерабочего хода по строке обтюратор 6 с помощью электромагнита 15 перекрывает измеряемый поток Фх от объекта и подает на> приемник собственный поток Фсв качестве опорного. Для уменьшения неконтролируемых фоновых засветок приемника на обратной стороне контрзеркала объектива, перед приемником 5, установлено небольшое сферическое зеркало, отражающее на приемник его собственное излучение. Величина

Значение UD выбирается аттенюатором 22 «Уровень». Прн этом видеосигнал на электронно-лучевом индикаторе 10 наблюдается симметрично относительно середины масштабной сетки экрана, не выходя по амплитуде за пределы экрана, что достигается с помощью регулятора фазы 11 и аттенюатора 12 («Диапазон»), изменяющего коэффициент усиления видеоканала. Видеосигнал зависит от температуры объекта нелинейно, вследствие чего равным приращениям температуры при различных уровнях ее отсчета соответствуют неравные приращения напряжения видеосигнала. Поэтому коэффициент передачи аттенюатора 12 зависит и от напряжения Ua, задаваемого аттенюатором 22.

Передаточный коэффициент усилителя 19 нелинеен и аппроксимируется линейно-кусочной функцией при настройке тепловизора по выносным ИК излучателям. В тепловизоре передаточные коэффициенты всех нелинейных усилителей задаются в линейно-кусочном виде с достаточной точностью аппроксимации, что позволяет упростить процесс настройки измерительного канала.

Отсекая шумы на частотах выше верхней частоты fB спектра видеосигнала, фильтр верхних частот на этой частоте сдвигает фазу видеосигнала на А/в, что при используемом в тепловизоре способе двухстороннего сканирования и регистрации вызывало бы двоение изображения на величину Д/. Для исключения двоения изображения регулятор фазы 27 через сканер 28 сдвигает фазу Афс колебаний зеркала 1 относительно барабана электрохимического регистратора 24 такой величины, что ДI = 0. При этом Афс необходимо периодически корректировать, так как привод регистратора 24 синхронизируется изменяющейся (в небольших пределах) частотой сети 50 Гц, что при высокой добротности механической колебательной системы сканера вызывает значительный уход его фазы. Если не подстраивать фазу сканера, т. е. Дфс=0, величину

А/ определяют из выражения где V3 — линейная скорость развертки регистратора.

В связи с тем что сканирование в тепловизоре синусоидально, для исключения модуляции оптической плотности термограммы в направлении строки служит корректор яркости 14, через который проходит сигнал с видеоусилителя 13. Корректор яркости управляется синусоидальным напряжением, "получаемым в строчном синхронизаторе 23, кинематически связанным с регистратором 24.

Процессор цифровой информации 25 по сигналам аттенюаторов 12 и 28, кадрового 26 и строчного 23 синхронизаторов посылает цифровую информацию через коммутатор 18 на регистратор 24. В результате на термограмме в цифровом виде записываются уровень отсчета, диапазон регистрируемых температур, ширина изотермы и номер кадра. Во время нерабочего хода сканера по строке на термограмму наносятся: оптический клин с помощью ‘генератора пилообразного напряжения 21, вертикальный термопрофиль —

формирователем термопрофиля 20, изотермы — формирователем изотерм 17- В формирователе термопрофиля происходит выборка видеосигнала в заданный» момент времени относительно начала строки, запоминание его амплитуды и преобразование в длительность импульса. Ключи К.1. К4 синхронизируются строчной частотой и обеспечивают устранение дрейфа сигнала и привязку его к заданному уровню.

В процессе серийного производства к тепловизору «Рубнн-3» («Факел»>- разработана встраиваемая электронная схема, позволяющая получать термограммы, квантованные на пять, градаций яркости. Тепловизор позволил внести в тепловизионные исследования элементы метрологии, повысил производительность при термографированин.

Одним из первых быстросканирующих тепловизоров был «Янтарь-МТ» в котором, подобно первым тепловизорам, для развертки изображения использовался диск Нипкова из 45 линз, расположенных по спирали Архимеда.

Рис.16. Функциональная схема тепловизора «Янтарь-МТ»

Инфракрасное излучение черезтрехкомпонентный объектив 1, диафрагму 2, линзы 17 в диске 3, зеркало 4 и конденсор 5 попадает на ПИ 6, подключенный к входам предуснлителей 11 и 15 переменного напряжения. Работающий от синхронизирующих отверстий в диске 3 оптронный датчик 7 кадровой и строчной синхронизации обеспечивает с помощью ключей 12 поочередную, с подкадровой частотой 25 Гц, подачу видеосигнала с предусилителей 11, 15 на видеоусилитель 13, имеющий в своем составе формирователь изотермы с регулируемой шириной. Сканирующий диск вращается с частотой

25 с-1, полный кадр формируется за два оборота диска. Блоки кадровой 10 и строчной 14 разверток электронно-лучевой трубки 16 типа23ЛК2Б обеспечивают генерирование пилообразных напряжений таким образом, что растр предыдущего подкадра располагается между растром последующего по сигналам схемы черезстрочной развертки 8 и блока синхронизации 9.

Электрическая схема тепловизора выполнена на транзисторах. Технические характеристики приведены в табл. 6.

С появлением современной элементной базы, развитием принципов цифрового тепловидения на базе оптической головки «Янтарь-МТ» был изготовлен тепловизор «Янтарь-2». При этом ставилась цель создания в нем измерительного канала и улучшения основных и функциональных характеристик. Как показали исследования, нестабильность видеосигнала зависит от температур диска 3, внутреннего объема оптической головки и диафрагмы 2, изменяющихся в процессе работы.

Рис.17. Функциональная схема тепловизора «Алмаз»

Измеряя эти температуры, вводят поправку в периодически контролируемый уровень привязки видеосигнала, формируемый суммарным ИК потоком от межлинзовых промежутков диска и диафрагмы во время обратного хода по строке. Для исключения паразитной модуляции уровня привязки за счет флуктуаций излучательной способности межлинзовых промежутков используют покадровую привязку, хотя построчная могла обеспечить отсечку низкочастотных шумов приемника на более высоких частотах. Кадр изображения формируется за одни оборот диска с частотой 25 Гц и состоит из 240 строк за счет четырехкратного опроса содержимого строки в цифровой памяти тепловизора. Температурное разрешение повысилось за счет цифрового покадрового накопления видеосигнала.

Для получения привязки черного уровня видеосигнала имеется регулируемый с помощью переключателя 24 встроенный источник опорного излучения (лампа накаливания ТРШ 1500-2300), калибруемый в диапазоне — 35. 50 °С первоначально по выносным излучателям. Излучение от этой лампы; поступает через оптический опорный канал в моменты обратного хода сканера через отверстия в синхродиске 4 одновременно с излучением от двух навесных излучателей / со стабилизированной температурой. Последние предотвращают попадание постороннего излучения в моменты привязки уровня видеосигнала конденсаторами и ключом 11, переключающимся с подкадровой частотой 25 X 11 = 275 Гц. Быстродействующий коммутатор 8, управляемый от распределителя импульсов 10, обеспечивает формирование видеосигнала, а измерительный коммутатор 9 подключается один раз в кадр к одному, из выбранных каналов предусилителей 7. Рассматриваемая в данный момент точка объекта отмечается на экране перекрестием маркера, формируемого в генераторе меток 10.

Для фотографирования быстроменяющихся тепловых полей предусмотрен режим воспроизведения одиночного кадра. Имеются блоки строчной 17, кадровой 20, подкадровой 21 и дополнительной 18 разверток, обеспечивающие заслон вертикальных строк для коррекции геометрических искажений сканера. В тепловизоре имеется также формирователь изотерм 14, уровень которых совпадает с уровнем видеосигнала в момент генерации перекрестия, маркера 6.

Тепловизор «Алмаз», его оптико-механическая головка послужили базой для следующей модели цифрового тепловизора «Радуга-МТ» (рис.18). Этот тепловизор состоит из оптической головки, блока преобразования стандартов разложения (БПСР), блока отображения информации (БОИ), двухплощадочного выносного ИК излучателя, фотоприставки, штатива, тележки, диапроектора, сосуда Дьюара.

Оптическая головка I в «Радуге-МТ» отличается от тепловизора «Алмаз»- отсутствием оптического опорного канала и тем, что грани сканера 10 установлены в порядке увеличения их заклона.

Рис. 2.18. Функциональная схема тепловизора «Радуга-МТ»

В БПСР II видеосигналы поступают на масштабные усилители 12г в которых производится привязка видеосигнала к нулю в момент ввода опорного ИК потока. Импульсы привязки поступают из синхронизатора 16, осуществляющего дешифрацию ПСИ и формирование временных интервалов, соответствующих началу кадра, подкадра, вводу опорного излучения, левой и правой частям подкадра. Здесь же формируются построчные синхронизирующие импульсы (ССИ), строчные гасящие импульсы (СГИ), импульсы метки перекрестия (ФИМП), сигналы запрета записи в цифровую память, импульсы, определяющие время индикации результатов измерения, нмпульсы запуска термопрофиля и полутоновой шкалы, а также нмпульсы «дс», «у» для перемещения маркера, разрешения счета РСТ и импульсы, осуществляющие запуск процесса измерения температуры и разрешения считывания изображения (РСИ).

В БОИ осуществляется позитивное и негативное кодирование, а также инверсия цветов в результате смены порядка цветового, кодирования. Часть динамического диапазона квантуется грубо на 10 уровней, которым соответствует 10 цветов, а один из этих уровней (зона точного квантования) — на. пять уровней, отображаемых пятью черно-белыми градациями. Предусмотрен режим, когда динамический диапазон разбивается на пять черно-белых градаций, одна из которых замещается десятью цветными.

Тепловизор может работать в калиброванном или некалиброванном режиме, при этом уровни на компараторах АЦП 37 изменяются аттенюаторами- соответственно дискретно или плавно. Возможно подключение второго.

На поле термограммы в виде цифр отображаются шесть параметров термо- графирования: номер кадра, температура в перекрестии маркера, уровень отсчета температур, диапазон регистрируемых температур, цена деления цветной и черно-белой шкал. Обе шкалы воспроизводятся на экране. Вместо них может воспроизводиться вертикальный термопрофиль и линия его выборки маркером, цвет которого может задаваться любым. Для расширения диапазона регистрируемых температур объектив 7 снабжен регулируемой диафраграмой.

Основные параметры и функциональные характеристики тепловизора -«Радуга-МТ» даны в табл. 5; 2.6.

В быстросканирующем тепловизоре «Радуга-2» расширены функциональные возможности и реализована регистрация термограмм на медленно пишущем электрохимическом регистраторе. Возможно также их наблюдение на стандартном телевизионном кинескопе и обычном телевизоре через антенный или видеовход. Это стало возможным благодаря применению цифровой памяти для развязки по масштабам времени приемного, воспроизводящего и регистрирующего каналов.

На экране телевизора отображается термограмма, дискретный калибровочный оптический клин из десяти градаций, цифровая информация о параметрах термографирования (уровень отсчета и диапазон регистрируемых температур, цена одной градации, порядковый номер кадра). Так как кинескоп телевизора не позволяет четко различить десять градаций яркости, используется способ «высвечивания» любой или некоторых из них в виде мигающих с заданной частотой изортермических зон. Численные значения изотерм определяются по их номеру, значениям уровня отсчета и диапазона температур. Поскольку любая точка на термограмме может быть выделена как относящаяся к зоне изотермы, температуру можно определить в любой точке объекта.

В «Радуге-2», как и в предыдущей модели, используется квадрантный способ запоминания термограмм, причем один из квадрантов может воспроизводиться на весь экран с помощью так называемой электронной лупы, применяемой при исследовании небольших объектов.

Используется и цифровое интегрирование видеосигнала для снижения заметности шумов на термограмме, что эквивалентно улучшению температурного разрешения тепловизора. При этом для формирования видеосигнала находят среднее значение от сложения двух или четырех кадров. С учетом интегрирующего действия глаза положительный эффект от такой операции очевиден даже на экране телевизора и еще более нагляден на термограмме, получаемой в электрохимическом регистраторе.

Применение электрохимического регистратора позволило отказаться от дорогостоящего фотопроцесса регистрации термограмм. Отличительными особенностями регистратора являются: долговечный пишущий электрод в виде замкнутой ленты; повышенная скорость записи; работа в старт-стопном режиме; наличие автономного модуля управления, где сосредоточены схемы питания, декодирования, усиления, линеаризации, синхронизации и выдачи контрольных тестов. В результате исключена необходимость частой смены

пишущего электрода, что характерно для предыдущих моделей тепловизора, экономнее расходуется электрохимическая бумага, так как ее протяжка начинается и оканчивается одновременно с записью термограммы, осуществляемой по команде оператора или импульсом управления, например от ЭВМ.

Тепловизор (рис.19) состоит из оптической головки, установленной на штативе; телевизора, на экране которого наблюдается термограмма; электронного блока; блока питания; электрохимического регистратора с модулем управления и двухплощадочного инфракрасного излучателя, устанавливаемых на тележке.

Излучение объекта зеркальным объективом б фокусируется на чувствительные площадки 11-элементного фотодиода 4, охлаждаемого жидким азотом. Сканирование поля обзора осуществляется с помощью вращающегося с частотой 25 с"1 барабана 7 с 12 разнонаклонными зеркальными гранями. Видеосигнал с приемника 4, усиленный предусилителя ми 3, поступает на аналоговый коммутатор 2, управляемый формирователем сигналов управления 12. В функциональном усилителе 1 корректируется зависимость амплитуды видеосигнала от температуры объекта.

Рис.19. Функциональная схема тепловизора «Радуга-2»

Передаточный коэффициент подбирают при регулировке тепловизора по черному телу с изменяемой температурой. Уровни и диапазон исследуемых температур выбирают декадными аттенюаторами уровня 9 и диапазона 10, которые, соответственно, управляют уровнем привязки и усилением усилителя основного канала 11. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код в шестиразрядном АЦП 15. Информация об объекте записывается в два массива ОЗУ 18, 21, с помощью которых производится преобразование закона разложения, а также цифровая обработка изображения. ОЗУ может работать в двух режимах: в реальном масштабе времени, когда информация выводится на унифицированный черно-белый телевизор и с выводом информации на электрохимическую бумагу, когда запись в ОЗУ прекращается, и с одного куба памяти информация выводится на телевизор, а с другого — на электрохимический регистратор 32.

С помощью ОЗУ осуществляется цифровое интегрирование по двум или четырем кадрам, необходимое для улучшения отношения сигнал/шум, и, следовательно, уменьшения порога температурной чувствительности. Переадресация содержимого ячеек памяти производится в помощью адресных узлов 19. 22; геометрическая коррекция искажений, вносимых сканирующим устройством,— формирователями геометрической Коррекции 20, 23. в пределах трех элементов разложения по строке. Коммутация кода, поочередно поступающего с блоков ОЗУ 18, 21, работающих на вывод информации, происходит в коммутаторах 24, 25, где информация адресуется в канал телевизора или: регистратора.

Рис.20. Оптическая (а) и структурная (б) схемы тепловизора БТВ-1 (ТВ-03)

Цифровой код преобразуется в аналоговый сигнал в цифроаналоговых преобразователях 26 (в тракте формирования телевизионного изображения) и 28 (в тракте электрохимической записи). Служебная информация, выводимая на термограмму в виде символов и цифр, а также полутоновой клин формируются в формирователе знаков 31. Блок изотерм 27 формирует изотермы, ширина которых может изменяться дискретно с шагом, составляющим 10 % от выбранного диапазона температур. Телевизионный сигнал формируется в формирователе 30 и наблюдается в виде термограммы на экране телевизора 33. Переход тепловизора в режим записи на электрохимическую бумагу осуществляется с помощью блока управления записью 29. Изображение записывается в электрохимическом

регистраторе 32, синхронизация записи ведется формирователем синхронизирующих импульсов 34. Удвоение числа наблюдаемых строк относительно Строк сканирования достигается повторным ускоренным опросом соответствующих массивов цифровой памяти.

Синхронизация работы тепловизора осуществляется с помощью вращающегося синхронизирующего диска 6, прерывающего световой поток от источников HI, Н2, НЗ на фотодатчики ФД1, ФД2, ФДЗ, сигналы которых усиливаются усилителем 17. Кроме того, синхронизирующие сигналы вырабатываются генераторами тактовых импульсов 14, 13 и формирователем сигналов управления 12 и распределяются коммутатором 16. Для калибровки и стабилизации выходных сигналов тепловизора используются навесные ИК излучатели 8.

Несмотря на то что черно-белые термограммы с тепловизора «Радуга-2» менее эффектны по сравнению с цветными в «Радуге-МТ», они позволяют более оперативно визуально оценить тепловые поля наблюдаемого объекта.

В пределах тепловизионного модульного ряда «Радуга» изготовлены комплексы типа «Тепловизор-ЭВМ». Это комплексы «Радуга-3» и «Радуга-4», выполненные на основе тепловизоров «Радуга-МТ», «Радуга-2» и предназначенные для целей медицины и неразрушающего контроля.

Кадровая и строчная развертки индикатора 15 работают синхронно со сканирующим устройством. Работа ВКУ управляется и синхронизируется кадровыми и строчными синхронизирующими импульсами, вырабатываемыми фотодиодами ФД-2 (12, 8) и усиливаемыми усилителями 9 и 13. Устройства синхронизации работают следующим образом. Луч света от лампы накаливания, пройдя через механизм модуляции, попадает на фотодиод, который вырабатывает усиливаемый затем электрический импульс. Механизм модуляции синхронизатора кадровой развертки представляет собой диск с прорезью. Он вращается двигателем, питаемым блоком 18. Один оборот диска соответствует периоду отклонения зеркала, ширина прорези—времени обратного отклонения зеркала. Луч от лампы накаливания попадает на фотодиод только во время обратного хода ИК луча. Для строчной синхронизации используется свет лампы накаливания, который, отражаясь от призмы, попадает на фотодиод только в нерабочее время во время попадания ИК излучения на границу двух граней призмы).

Параметры и функциональные характеристики тепловизора БТВ-1 приведены в табл. 5; 2.6.

Недорогой тепловизор своими руками
Описание процесса изготовления дешевого тепловизора с применением вебкамеры, датчика, двух сервоприводов и контроллера Arduino.
http://cxem.net/arduino/arduino19.php
Схема тепловизора
схема тепловизора © ч.н. фЩНЛХМ, м.ч. фЩНЛХМ 30.1. жЙЪЙЮЕУЛЙЕ ПУОПЧЩ ТБВПФЩ ФЕРМПЧЙЪЙПООЩИ УЙУФЕН тБУУНПФТЙН УМЕДХАЭХА УИЕНХ ТБВПФЩ ФЕРМПЧЙЪПТПЧ (ТЙУ. 30.1). тЙУ. 30.1. уИЕНБ
http://lib.ssga.ru/fulltext/UMK/200203/7%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%BE-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%8B/200203%20%D0%A3%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%B5%20%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%BE-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%8B%202011/gl_03_30.html
Схемы и параметры тепловизоров с оптико-механическим сканированием
Возможность тепловизоров дистанционно оценивать температурные поля в реальном масштабе времени и без каких-либо нарушений тепловой среды, вызвала широкое применение тепловизоров в различных областях промышленного производства
http://leg.co.ua/arhiv/raznoe-arhiv/teplovizory-5.html

COMMENTS