Jak działa kamera termowizyjna?

Wiele osób myśli, że kamera do termowizji widzi przez ściany.
Jednak kamera termowizyjna generuje obraz, który zupełnie różni się
od tego, który generowany jest przez kamery wideo. Jak zatem
działa? Czy taka kamera działa tak samo w dzień i w nocy? Czy da
się ukryć przed termowizją? Na te i inne pytania, odpowiadamy w tym
artykule.

Czym jest i jak działa termowizja

Termowizja zwana też termografią to proces obrazowania w
paśmie średniej podczerwieni. Obrazowanie to nie
odzwierciedla naturalnego wyglądu rzeczywistości, a rejestruje
jedynie promieniowanie cieplne emitowane przez ciała fizyczne. W
tym celu nie potrzebuje dodatkowego oświetlenia, co oznacza, że
równie dobrze radzi sobie w dzień, co i w nocy.

Każde ciało fizyczne, które osiąga temperaturę wyższą od zera
bezwzględnego, emituje promieniowanie podczerwone, nazywane także
cieplnym. W efekcie z kamery termowizyjnej otrzymujemy
obraz, w którym obiekty o różnej temperaturze odczytywane są jako
inny kolor. Obiekty o wyższych temperaturach mają barwę od
czerwonego, przez żółtą po białą, z kolei te najchłodniejsze
odczytywane są jako niebieskie.

Czym jest i jak działa kamera termowizyjna

Kamera termowizyjna to urządzenie, które rejestruje i
wyświetla obrazy na podstawie promieniowania fal
podczerwieni. Jej działanie polega na pomiarze sygnatury
cieplnej i przekształcaniu jej w obraz przy użyciu palety kolorów.
Innymi słowy, kamera termowizyjna przetwarza dane
termograficzne w obraz termowizyjny, zwany termogramem.
Obraz ten nie jest zatem typowym obrazem dla tradycyjnych kamer, a
jedynie odwzorowaniem emisyjności promieniowania cieplnego,
wytwarzanego przez dany obiekt, który na termogramie widoczny jest
jako kolorowa plama.

Jak zbudowana jest kamera termowizyjna

Budowa każdej kamery służącej do termowizji może być nieco inna,
ale w uproszczonym schemacie, kamera do termowizji składa się
z:

• obiektywu z soczewką,
• detektora promieniowania podczerwonego (pojedynczego, liniowego
  lub matrycy detektorów),
• elektronicznego toru wzmacniania, przetwarzania i
  wizualizacji.

Fale promieniowania przechodzą przez soczewkę i skupiane są w
detektorze, który rozpoznaje kształt obiektu, a następnie
identyfikowane i wizualizowane.

W zależności od rozdzielczości termicznej, liczby detektorów i
kąta obserwacji, zasięg detekcji kamery może się różnić, a tym
samym inna będzie zdolność do rozpoznania i identyfikacji kształtu
obiektu czy też sylwetki człowieka.

Czy promieniowanie podczerwone widoczne jest przez ściany

Chociaż w budownictwie, na przykład do wykrycia źródła awarii
instalacji hydraulicznej i poszukiwania źródła wycieku w ścianie
używa się detektorów z kamerą termowizyjną, to nie można
powiedzieć, że kamera do termowizji widzi przez ściany. Ściany są
na tyle grube, że skutecznie blokują emitowanie energii
podczerwonej i nie pozwalają na odczytanie tego, co jest po drugiej
stronie, chyba że źródło to emituje bardzo silną energię.

Odpowiadając na to pytanie, warto także powiedzieć, że
promieniowanie nie jest widoczne także przez połyskujący metal, jak
i szybę, które odbijają promieniowanie cieplne, w efekcie czego na
obrazie z kamery można zauważyć obraz samego siebie.

Zastosowanie kamery termowizyjnej

Współczesne kamery termowizyjne mogą być ręczne
(mobilne) lub stałe zamontowane na obiektach, dronach, pojazdach
lub samolotach. Są one wykorzystywane w wielu branżach, w
tym w poszukiwaniach i ratownictwie, w działaniach straży pożarnej,
egzekwowaniu prawa, inspekcjach budowlanych, gdzie można sprawdzać
rozkład temperatur w badaniach nieprawidłowości w izolacji cieplnej
i w geodezji. Są one również wykorzystywane do wykrywania
przecieków w dachach i ścianach, identyfikacji usterek
elektrycznych i do pomiaru temperatury silników lub gorących
punktów w pożarach.

Kamer termowizyjnych używa się także do monitorowania
różnych obiektów. Pozwalają one dostrzec potencjalne
zagrożenie nocą, jak i w trudnych warunkach pogodowych, takich jak
mgła, a także w dymie. Chociaż mgła podobnie jak deszcz utrudnia
widzenie kamerze z powodu rozpraszającego się na kroplach
promieniowania, to jednak pozwalają dostrzec więcej niż typowe
kamery, przez co są także chętnie używane w systemach
bezpieczeństwa przez producentów samochodów.

Zasada działania monitoringu z kamerami termowizyjnymi

Technologia termowizji znajduje zastosowanie w
monitorowaniu chronionych obiektów. Dzięki kamerom można
wspomagać monitoring
wizyjny na przykład terenów zakładów przemysłowych. Takie
kamery idealnie sprawdzają się w monitoringu rozległych terenów, a
także warunkach słabej widoczności. Kamery tego typu sprawiają, że
obiekty, których nie można dostrzec na obrazie z tradycyjnej kamery
wideo, stają się widzialne, a tym samym łatwo można wykryć
potencjalne zagrożenie. Z tego powodu kamery do termowizji znajdują
szerokie zastosowanie w systemach zabezpieczeń dla ochrony osób i
mienia.