Toplotna optika

Termovizijske kamere so popolnoma drugačne. Pravzaprav jih imenujemo "kamere", vendar so v resnici senzorji. Če želite razumeti, kako delujejo, morate najprej pozabiti vse, kar ste mislili, da veste o tem, kako fotoaparati ustvarjajo slike.

FLIR izdeluje slike iz toplote, ne iz vidne svetlobe. Toplota (imenovana tudi infrardeča ali toplotna energija) in svetloba sta oba dela elektromagnetnega spektra, vendar kamera, ki lahko zazna vidno svetlobo, ne bo videla toplotne energije in obratno.

Vendar termalne kamere zaznajo več kot le toploto; zaznajo majhne razlike v toploti, ki so majhne kot 0,01 stopinje, in jih prikažejo kot odtenke sive ali z različnimi barvami. To je lahko težavna zamisel, ki jo je mogoče razumeti in veliko ljudi preprosto ne razume koncepta, zato bomo porabili nekaj časa za razlago.

Vse, s čimer se srečamo v vsakdanjem življenju, oddaja toplotno energijo, tudi led. Bolj ko je nekaj vroče, več toplotne energije oddaja. Ta oddana toplotna energija se imenuje "toplotni podpis". Ko imata dva predmeta drug poleg drugega celo subtilno različne toplotne znake, sta FLIR precej jasno vidna ne glede na svetlobne pogoje.

Toplotna energija prihaja iz kombinacije virov, odvisno od tega, kaj gledate v tem trenutku. Nekatere stvari – na primer toplokrvne živali (vključno z ljudmi!), motorji in stroji – ustvarjajo lastno toploto, bodisi biološko bodisi mehansko. Druge stvari – zemlja, skale, boje, vegetacija – podnevi absorbirajo toploto sonca in jo ponoči oddajajo.

Ker različni materiali absorbirajo in oddajajo toplotno energijo z različnimi hitrostmi, je območje, za katerega menimo, da ima eno temperaturo, pravzaprav mozaik subtilno različnih temperatur. Zato se zdi, da ima hlod, ki je več dni v vodi, drugačno temperaturo kot voda in je zato viden na termovizijski kameri. FLIR zazna te temperaturne razlike in jih prevede v podrobnosti slike.

Čeprav se vse to lahko zdi precej zapleteno, je resničnost taka, da so sodobne termalne kamere izjemno enostavne za uporabo. Njihove podobe so jasne in lahko razumljive ter ne zahtevajo usposabljanja ali interpretacije. Če lahko gledate televizijo, lahko uporabite termalno kamero FLIR.

Tiste zelenkaste slike, ki jih vidimo v filmih in na televiziji, prihajajo iz očal za nočno opazovanje (NVG) ali drugih naprav, ki uporabljajo iste osnovne tehnologije. NVG sprejmejo majhne količine vidne svetlobe, jo močno povečajo in projicirajo na zaslon.

kamere, izdelane s tehnologijo NVG, imajo enake omejitve kot prosto oko: če ni na voljo dovolj vidne svetlobe, ne vidijo dobro. Učinkovitost slikanja vsega, kar je odvisno od odbite svetlobe, je omejena s količino in močjo odbite svetlobe.

NVG in druge kamere pri šibki svetlobi niso zelo uporabne v mraku, ko je preveč svetlobe, da bi lahko učinkovito delovale, vendar premalo, da bi jo videli s prostim očesom. Na termalne kamere vidna svetloba ne vpliva, zato vam lahko dajo jasne slike tudi, ko gledate v zahajajoče sonce. Pravzaprav lahko reflektor usmerite na FLIR in vseeno dobite popolno sliko.

Kamere I2 poskušajo ustvariti lastno odbito svetlobo s projiciranjem žarka bližnje infrardeče energije, ki jo lahko njihova slikovna naprava vidi, ko se odbije od predmeta. To do neke mere deluje, vendar se kamere I2 pri ustvarjanju slike še vedno zanašajo na odbito svetlobo, zato imajo enake omejitve kot katera koli druga kamera za nočno opazovanje, ki je odvisna od energije odbite svetlobe – kratek doseg in slab kontrast.

Vse te kamere za vidno svetlobo – kamere za dnevno svetlobo, kamere NVG in kamere I2 – delujejo tako, da zaznajo energijo odbite svetlobe. Vendar količina odbite svetlobe, ki jo prejmejo, ni edini dejavnik, ki določa, ali boste s temi kamerami lahko videli ali ne: pomemben je tudi kontrast slike.

Če gledate nekaj z veliko kontrasta v primerjavi z okolico, boste imeli boljše možnosti, da to vidite s kamero za vidno svetlobo. Če nima dobrega kontrasta, ga ne boste dobro videli, ne glede na to, kako močno sije sonce. Bel predmet, viden na temnem ozadju, ima veliko kontrasta. Temnejši predmet pa bodo te kamere težko videle na temnem ozadju. Temu rečemo slab kontrast. Ponoči, ko pomanjkanje vidne svetlobe naravno zmanjša kontrast slike, je delovanje kamere v vidni svetlobi še bolj prizadeto.

Termovizijske naprave nimajo nobene od teh pomanjkljivosti. Prvič, nimajo nobene zveze z energijo odbite svetlobe: vidijo toploto. Vse, kar vidite v običajnem vsakdanjem življenju, ima toplotni podpis. Zato imate veliko boljše možnosti, da ponoči nekaj vidite s termovizijsko sliko kot s kamero za vidno svetlobo, celo s kamero za nočno opazovanje.

Pravzaprav veliko predmetov, ki bi jih lahko iskali, kot ljudje, ustvarjajo lasten kontrast, ker ustvarjajo lastno toploto. Termovizijske naprave jih dobro vidijo, ker ne delajo slik samo iz toplote; naredijo slike iz najmanjših razlik v toploti med predmeti.

Naprave za nočno opazovanje imajo enake pomanjkljivosti kot dnevne in šibke televizijske kamere: potrebujejo dovolj svetlobe in dovolj kontrasta za ustvarjanje uporabnih slik. Termovizijske kamere pa jasno vidijo podnevi in ​​ponoči, hkrati pa ustvarjajo svoj kontrast. Brez dvoma so termalne kamere najboljša možnost za 24-urno slikanje.