Современные тепловизоры Fluke (Ч. 1)
29.04.20171 180

В статье (опубликована в журнале “ChipNews Украина. Инженерная микроэлектроника” №3’2017 (апрель)) рассматриваются характеристики и функциональные особенности двух развитых линеек термографических камер (тепловизоров) серий Ti и TiS производства компании Fluke, применяемые в них технологии и ноу-хау, а также затронуты вопросы их практического применения.

С момента появления в конце 1980-х на рынке гражданской термографии приборов с матричными приемниками излучения FPA [1], ранее доступных исключительно военным и специалистам спецслужб, возможности неразрушающего тепловизионного контроля шагнули далеко вперед. Ушли в прошлое громоздкие дорогостоящие аппараты с малыми степенью разрешения, “черепашьей” скоростью сканирования и обработки данных, с неудобными системами охлаждения фоторезистивных приемников и совершенно недостаточным, по современным меркам, функционалом. Нам кажутся нелепыми черно-белые электронно-лучевые трубки для вывода термограмм, а уж такая экзотика, как пересъемка с лучевой трубки на фотобумагу для документирования результатов термографии, сегодня вызывает лишь улыбку.

Современные тепловизоры отличаются высокой разрешающей способностью, быстродействием, надежностью и, при этом, доступностью, позволяющей широко применять эти аппараты предприятиями и индивидуальными специалистами в системах контроля и аудита, в основном в сфере энергоснабжения, энергоэффективности, диагностики и поиска повреждений промышленного оборудования.

Помимо значительного улучшения характеристик аппаратной части, современные термографические камеры отличаются от предшественников переходом с аналогового на цифровое управление, использованием специализированного программного обеспечения с интуитивно понятным пользователям интерфейсом и широкими возможностями по обработке, регистрации, хранению и передаче результатов измерений и созданных на их основе отчетов.

Встроенный функционал позволяет даже неспециалистам после начального ознакомления с прибором выполнять операции, ранее доступные только узкопрофильным экспертам-термографистам со специализированной подготовкой.

Три класса тепловизоров Fluke

Рассмотрим функционал современных термографических приборов на примере двух серий тепловизоров – Ti и TiS, разработанных и производимых американской компанией Fluke, специализирующейся на выпуске длинноволновых тепловизоров с матрицей в фокальной плоскости на основе неохлаждаемых микроболометров. Вообще-то этот старожил рынка КИП предлагает три группы промышленных термографических камер – производительные (универсальные), профессиональные и экспертные.

Performance Series представлена универсальными камерами моделей TiS10, TiS20, TiS40, TiS45, TiS50, TiS55, TiS60, TiS65 и TiS75. Главной особенностью приборов данной серии является минимизация стоимости прибора при развитом функционале и продвинутых характеристиках приборов. При разрешении термограммы до 320 × 240 пикселей прибор позволяет делать достаточно качественные снимки. Управление тепловизорами TiS максимально упрощено [2].

Professional Series включает тепловизоры моделей Ti300, Ti400, Ti450, Ti480. Разрешение этих профессиональных камер достигает 640 x 480 пикселей, на борту имеются продвинутые встроенные функции типа автоматической фокусировки по всему полю термограммы на основе лазерного дальномера, превышения собственного разрешения термочувствительной матрицы за счет совмещения нескольких термограмм и другие.  Производитель утверждает, что данные аппараты идеально сбалансированы по показателю цена/качество [2], но, нужно признать, они не кажутся бюджетным решением.

Что уж говорить про Expert Series – семейство специализированных камер экспертного класса представлено моделями TiX500, TiX520, TiX560, TiX580, TiX620, TiX640, TiX660, TiX1000 с великолепными характеристиками. Помимо высокого разрешения – 1024 × 768 и выше, камеры отличаются широкими мониторами с сенсорным управлением, изощренным встроенным ПО и широчайшим набором функциональных возможностей [2]. Эти камеры позволяют измерять температуры до +2000 °C! Увы, но стоимость экспертных моделей на данном этапе отсекает их от отечественного рынка. По крайней мере, в массовом использовании они появятся точно не скоро.

Тепловизоры для профессионалов

fluke-thermal-cameras-review-1Вернемся к более доступным моделям производительной и профессиональной серий и посмотрим, какими технологиями сегодня располагают термографисты. Компания Fluke разработала технологии фокусировки LaserSharp® Focus и MultiSharp™, позволившие значительно повысить точность измерений и четкость изображений в новейших моделях тепловизоров профессионального класса Fluke Ti300, Ti400, Ti450, Ti480.

Особенность технологии мгновенной фокусировки LaserSharp® Focus состоит в использовании лазерного луча. Лазерный дальномер, интегрированный в тепловизор, непосредственно перед съемкой сканирует объект и по отраженному сигналу, попавшему на датчик, определяет с высокой точностью расстояние до “цели”. Далее тепловизор автоматически выполняет фокусировку на выбранном объекте и делает снимок.

Но на этом магия не заканчивается. Получаемые новыми тепловизорами Fluke Ti снимки имеют 100% резкость по всему полю изображения, даже если на одном снимке присутствуют объекты с разным удалением от объектива. Как такое может получиться? Уж не делает ли прибор несколько снимков для коррекции резкости для разноудаленных объектов?

Именно так! На этом этапе вступает в игру функция MultiSharp™. Тепловизор анализирует поле обзора и делает несколько снимков, совмещая оптимальные по резкости изображения разноудаленных объектов на одном снимке. Достаточно хлопотный процесс, если его делать вручную. А новые тепловизоры Fluke Ti справляются с этой задачей достаточно просто и незаметно для пользователей.

Полученный результат – 100% резкость и четкость термографических снимков. А, как известно, данные параметры являются достаточно важными в термографии, как необходимое условие для правильной диагностики состояния исследуемого объекта [3]. С появлением на сцене тепловизоров Fluke с функциями LaserSharp® Focus и MultiSharp™ более не стоит беспокоиться о том, что снимок выйдет недостаточно четкий и какие-либо детали будут упущены.

Что еще умеют камеры из профессиональной серии? Рассмотрим функционал на примере тепловизора Fluke Ti450 (рис.1).

Использование функции LaserSharp® Focus изолировано от MultiSharp™ позволяет четко фокусировать тепловизор на выбранные объекты, “не отвлекаясь” на соседние объекты. Пассивные системы автофокуса не всегда дают такую возможность. Особенно важна эта функция при съемке труднодоступных объектов с высокой степенью детализации. При сканировании объектов лазерным дальномером, расстояние до объекта отображается на мониторе тепловизора.

Несомненно, понравится пользователю и широкий монитор тепловизора (кстати, противоударный, с сенсорной емкостной панелью) и высокое разрешение съемки 640 × 480, получаемое благодаря функции SuperResolution. Немногие модели тепловизоров могут предоставить такую роскошь! И это при том, что собственное разрешение матрицы тепловизора – 320 x 240. Секрет получения высокого разрешения – в цифровом совмещении нескольких снимков.

Высокое разрешение оказывается весьма кстати, учитывая возможность использования с Fluke Ti450 2-х и 4-х кратных телеобъективов и широкоугольного объектива (поставляются отдельно).

Также к приятным особенностям Fluke Ti450 стоит отнести функцию AutoBlend™ точного совмещения изображений в видимом и в инфракрасном свете и получение изображения «картинка-в-картинке» (PiP) с использованием технологии IR-Fusion®. Для получения изображения в видимом спектре тепловизор оснащен встроенной камерой 5 Мп.

 

Таблица 1. Некоторые характеристики тепловизоров серии Fluke Ti

Характеристика/модель Ti300 Ti400 Ti450 Ti480
Разрешение детектора 240 x 180 320 x 240 320 x 240 640 x 480
SuperResolution 640 x 480 1280 x 960
Стандартный объектив 24° x 17° 34° × 24°
Фокусировка от 0,15 м
Сменные объективы (опция) 12° x 9° / 46° x 34° 12° x 9° / 46° x 34° / 6° x 4,5°
Диапазон измеряемых температур -20 °C .. +650 °C .. +1200 °C
Тепловая чувствительность ≤ 0,05 °C ≤0,03 °C ≤0,05 °C
Точность ±2 °C или 2 %
ИК диапазон спектра От 7,5 до 14 мкм
Частота кадров 9 Гц или 60 Гц
Вибро- и ударостойкость 2.5g/25 G
Размеры (В × Ш × Д) 27,7 x 12,2 x 16,7 см
Масса (с батареей) 1,04 кг
Класс защиты корпуса IP54

 

Тепловизор умеет вести видеозапись в видимом и инфракрасном диапазоне, передавать потоковое видео и может управляться дистанционно с использованием программного обеспечения SmartView®. Для удобства пользователя предусмотрена возможность голосовых аннотаций к снимкам и видео. Устройство может соединяться с  ПК, iPhone® и iPad® (iOS 4s и более поздние версии, Android™ 4.3 и выше), поддерживает беспроводное подключение через WiFi [4].

Диапазон измерений Fluke Ti450 составляет от –20 до +1200 °C с чувствительностью до 0,05 °C (в некоторых режимах до 0,03 °C) и погрешностью до ±2 °C. Прибор измеряет температуру в центральной точке, воспроизводит изотермы, позволяет пользователю выделять и маркировать отдельные зоны измерений.

Вот такой богатый функционал. Прибор имеет эргономичный дизайн, стойкий к ударам и вибрациям корпус (выдерживает падение с высоты 2 метра со стандартным объективом), рассчитан на эксплуатацию при температурах от –10 до +50 °C, защищен от пыли и брызг (IP54). При весе всего около 1 кг (с батареей) тепловизором Fluke Ti450 легко управляться даже одной рукой.

Ко всему прочему – даже как-то неудобно об этом упоминать – в нем есть еще и встроенный светодиодный фонарик!

 

Продолжение статьи >>>


vd-mais-professional-distributorПолучить подробную информацию о современных КиП для различных приложений Вы можете, обратившись в отдел измерительного оборудования научно-производственной фирмы VD MAIS – официального дистрибьютора продукции Fluke в Украине.