Модернизация оборудования по контролю параметров оптики тепловизионных приборов
ВВЕДЕНИЕ
Современные технологии тепловидения и улучшение характеристик тепловизионных приборов (ТВП) требуют разработки новых контрольно-измерительных приборов и комплексов, которые могут оценивать параметры и свойства тепловизионных систем всех классов в процессе их разработки и эксплуатации.В связи с улучшением технических характеристик ТВП, включая повышение их чувствительности и разрешения, возникает потребность в увеличении дальности действия ТВП. Это требует обновления оборудования для контроля параметров оптики тепловизионных приборов и оптимизации контрольно-измерительных систем. В России всегда уделялось большое внимание измерительным средствам различного назначения, поскольку здесь создавались высокоточные инструменты для исследований и решения практических задач во многих сферах человеческой деятельности. Однако, широчайшие достижения во всех областях оптического приборостроения обеспечивали решение проблем в привычной, в общем понимании, видимой области спектра.С развитием технологии тепловидения и улучшением характеристик тепловизионных приборов, возникает необходимость создания новых контрольно-измерительных приборов и комплексов, которые позволят оценивать параметры и свойства тепловизионных систем всех классов в процессе их разработки и эксплуатации. Российские разработчики всегда уделяли большое внимание измерительным средствам, однако наиболее значимые достижения в оптическом приборостроении были связаны с видимой областью спектра.
СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.. 6
ВВЕДЕНИЕ. 7
1 РАЗВИТИЕ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ. 9
1.1 История создания. 9
1.2 Уровень и тенденции развития зарубежных ТВП.. 12
1.3 Тенденции и перспективы развития отечественных ТВП.. 16
1.4 Основные параметры, характеристики и критерии оценки качества ТВП.. 21
2 СОСТОВЛЯЮЩИЕ ТВП.. 27
2.1 Компоненты объектива тепловизора. 27
2.1.1 Линза объектива. 27
2.1.2 Термодатчик (микроболометр). 28
2.1.3 Матрица микроболометров (сенсор) ULIS. 29
2.2 Оптические параметры тепловизоров: 30
2.2.1 Фокусное расстояние объектива и коэффициент увеличения. 31
2.2.2 Мгновенный угол зрения и поле зрения. 31
2.2.3 Относительное отверстие. 33
2.3 Сравнительная характеристика объективов ТВП.. 34
2.3.1 Использование широкоугольного объектива. 35
2.3.2 Использование объектива с 2-кратным увеличением. 35
2.3.3 Использование объектива с 4-кратным увеличением. 36
2.3.4 Использование макросъемочных объективов. 37
3 МЕТОДЫ ПОВЕРКИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ.. 38
3.1 Протяженный излучатель. 38
3.2 Определение угла поля зрения. 39
3.3 Измерительный стенд. 43
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОНТРОЛИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ 44
4.1 Автоматизация измерения угла поля зрения. 45
4.2 Реализация автоматизации поворотного столика. 46
4.2.1 Реактивный шаговый двигатель. 47
4.2.2 Шаговый двигатель с постоянными магнитами. 47
4.2.3 Гибридный шаговый двигатель. 48
4.3 Реализация. 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 53
ПРИЛОЖЕНИЕ. 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Ллойд Дж. Системы тепловидения.- М: Мир, 1978г.
Узэрелл У. Оценка качества изображения - М.: Мир, 1983
Alberto Izquierdo. Наука. Величайшие теории: выпуск 11. Революция в микромире. Планк. Квантовая теория.- М.: Де Агостини, 2015г.
Козелкин, И. Ф. Усольцев М. Основы инфракрасной техники. -М: Машиностроение, 1967г.
Шипунов А., Дудка В., Захаров Л. Концепция ПТРК третьего поколения
Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. - Ленинград: Машиностроение, 1983г.
Хадсон Р. Инфракрасные системы. - М: Мир, 1972 г.
Алеев P.M., Иванов В.П., Овсянников В.А. Основы теории анализа и синтеза воздушной тепловизионной аппаратуры. — Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2000г.
Бугаенко А.Г. Методы и средства контроля характеристик тепловизионных приборов и систем. — Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2005г.
В.В. Коротаев, Г.С. Мельников, С.В. Михеев, В.М. Самков, Ю.И. Солдатов Основы тепловидения – Санкт-Петербург 2012 г.
Михеев С.В. Основы инфракрасной техники – Санкт-Петербург 2017
Компоненты теплового изображения [Электронный ресурс]
URL: https://wht.ru/notes/komponenty_teplovogo_izobrazheniya.html
(Доступен на момент 21.05.2023)
В.В.Тарасов, Ю.Г.Якушенков Современное состояние и перспективы развития зарубежных тепловизионных систем. – Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2013№3(85)
Измерение харектеристик объективов тепловизионных систем [Электронный ресурс ]URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izmerenie-harakteristik-obektivov-teplovizionnyh-sistem(Доступен на момент 21.05.2023)
Всероссийский научно-исследовательский университет метрологической службы. Тепловизоры инфракрасные Infratec ImageIR Москва 2021г.
Емельянов А.В., Шилин А.Н. Шаговые двигатели – Волгоград 2005г.
ГОСТ 15114-78 Системы телескопические для оптических приборов. Визуальный метод определения предела разрешения. –М., 1999.
Тепловизоры являются незаменимым инструментом для проведения обследований с расстояния не опасного для жизни, не требуя остановки оборудования или использования полного защитного снаряжения. Это позволяет экономить время и избежать воздействия опасных сред. Однако, для того чтобы снимать объекты вблизи, которые требуют захода в опасные зоны, необходим дополнительный объектив для тепловизора.Тепловизоры с высококачественными телеобъективами и макросъемочными объективами являются неотъемлемым инструментом для проведения безопасных обследований. Они позволяют получать более детальные снимки объектов как с расстояния, так и вблизи, что помогает выявлять проблемы на ранних стадиях и предотвращать аварии. Инфракрасные телеобъективы с увеличением 4x и 2x позволяют увеличить изображение для более детального просмотра, а объективы для макросъемки с разрешением 25 микрон обеспечивают высокий уровень детализации для обнаружения проблем на микроуровне. Такие объективы подходят для использования в различных отраслях, включая производство, энергетику, нефтегазовую и химическую промышленность.Высококачественные телеобъективы позволяют получить большую детализацию снимков, увеличивая пространственное разрешение для обнаружения аномалий, которые не видны стандартным объективом. Они подходят для широкого спектра областей применения, включая производство, передачу и распределение электроэнергии, химическую и нефтегазовую промышленность, обработку металлов и осмотр крупных объектов.Таким образом, тепловизоры с дополнительными объективами являются незаменимым инструментом для проведения обследований безопасно с расстояния и вблизи. Они позволяют получить более детальные снимки, что способствует выявлению проблем на ранних стадиях и предотвращению серьезных аварий.