11.01.2023
Тепловизор (инфракрасная камера) – оптико-электронный прибор для визуализации температурного поля и измерения температуры. Преимущественно работает в инфракрасной части электромагнитного спектра – тепловые изображения образуются благодаря смещению максимумов спектров собственного излучения тел при их нагреве в коротковолновую область.
Тепловизора разделяют по принципу действия на сканирующие и многоэлементные приемники излучения. Приемник излучения может быть неохлаждаемым или охлаждаемым, например с помощью элемента Пельтье.
Открытие и исследование
Инфракрасное излучение открыл в 1800 году британский астроном Уильям Гершель как форму излучения вне красного света. Эти “инфракрасные лучи” (инфра – это латинский префикс “ниже”) использовались преимущественно для термального измерения.
Существует четыре основных закона ИК-излучения:
- закон Кирхгофа о тепловом излучении,
- закон Стефана-Больцмана,
- закон Планка,
- закон перемещения Вина.
Разработка детекторов была сосредоточена в основном на использовании термометров и болометров до Первой мировой войны. Значительный шаг в развитии детекторов произошел в 1829 году, когда Леопольдо Нобили, используя эффект Зеебека, создал первую известную термопару, изготовив усовершенствованный термометр, сырой термопилок. Он описал этот инструмент Македонио Меллони. Сначала они совместно разработали усовершенствованный инструмент.
Впоследствии Меллони работал самостоятельно, разрабатывая в 1833 году прибор (многоэлементный термостолбик), который мог обнаружить человека на расстоянии 10 м. Следующим значимым шагом в совершенствовании детекторов стал болометр, изобретенный в 1880 году Сэмюэлем Пирпонтом Ленгли. Лэнгли и его помощник астрофизик Чарльз Грили Аббот продолжали совершенствовать этот инструмент.
К 1901 г. он имел возможность обнаруживать излучение от коровы на расстоянии 400 м и был чувствителен к перепадам температуры в сто тысячных градусов Цельсия. Первая коммерческая тепловизионная камера была продана в 1965 г. для проверок линий электропередач высокого напряжения.
Первым усовершенствованным применением ИК-технологии в гражданском разделе, возможно, являлось устройство для выявления наличия айсбергов и пароходов с помощью зеркала и термопилера, запатентованного в 1913 году. Вскоре это превзошло первый настоящий ИК-детектор айсберга, не использовавший термопилы, запатентованный в 1914 году Р. Д. Паркером. После этого было предложение Г. А. Баркера использовать систему ИК для обнаружения лесных пожаров в 1934 году. Эта методика не была по-настоящему индустриализирована, пока не была использована при анализе равномерности нагрева в горячих стальных полосах в 1935 году.