Стационарная тепловизионная камера: что она видит

Для обычной камеры ночной цех — чёрный квадрат. Тепловизионная при этом различает перегретый подшипник, ослабленный контакт в щите и человека за забором. Она не ловит свет, а читает тепло — и у этого способа есть свои сильные стороны и неочевидные слепые зоны.

Любое тело, нагретое выше абсолютного нуля, излучает в инфракрасном диапазоне. При комнатной температуре максимум этого излучения приходится на длину волны около десяти микрометров, и большинство тепловизионных матриц настроено на неё. Каждый пиксель такой матрицы — крошечный микроболометр: от нагрева у него меняется электрическое сопротивление, а электроника превращает эти изменения в изображение.

Свет для этого не нужен: ночью и в неосвещённом цеху картинка остаётся прежней. Дым и дымка ослабляют сигнал заметно меньше, чем видимый свет, а вот густой туман и ливень дальность сокращают.

Переносной тепловизор берут в руки, чтобы обойти объект и снять показания. Стационарная тепловизионная камера устроена иначе: её закрепляют на кронштейне, подключают к сети питания и данных и оставляют на месте на годы. Она не делает разовые снимки, а постоянно следит за кадром и сравнивает температуру в заданных зонах с пороговыми значениями. Если порог превышен, тревога уходит на пульт оператора, в систему видеонаблюдения или на реле, которое отключает оборудование.

Что в кадре на самом деле

Цвета на экране — условность. Один и тот же кадр можно показать в палитре от синего к красному, в чёрно-белой или в «железной» — от тёмно-фиолетового до жёлтого. Камера измеряет температуру поверхности, а не того, что находится под ней: сквозь кожух, стену или закрытую дверцу шкафа она не заглянет.

Со стеклом дело обстоит ещё необычнее. Обычное стекло почти не пропускает длинноволновое инфракрасное излучение, поэтому комнату за окном камера не показывает.

Отдельная история — блестящий металл. Полированная поверхность плохо излучает собственное тепло и хорошо отражает чужое, так что на экране она может выглядеть холоднее или горячее, чем есть. Для точных измерений в камеру вводят коэффициент излучения материала, а на гладкие детали иногда наклеивают матовую ленту или наносят краску.

Где такие камеры стоят

Чаще всего их ставят там, где поломка начинается с нагрева. В распределительных щитах и на трансформаторных подстанциях ослабленный контакт греется задолго до того, как перестаёт работать. На конвейерных галереях перегрев подшипников роликов виден раньше, чем появится запах гари. На угольных складах и в штабелях щепы тепловизор замечает горячие участки, пока самовозгорание не вышло на поверхность.

Вторая большая область — охрана территорий. Человек ночью на фоне травы или бетона заметно теплее окружения, поэтому камеру можно направить вдоль забора и не включать прожекторы. Дальность обнаружения зависит от объектива и разрешения матрицы: в продаже встречаются модели от 160×120 до 640×512 пикселей, и цена растёт вместе с этими цифрами.

Самое спорное применение — измерение температуры людей на входе. Массово его начали использовать в 2020 году в аэропортах и торговых центрах. Камера видит температуру кожи, а она зависит от расстояния, сквозняка, того, пришёл ли человек с мороза, и без эталонного источника тепла в кадре ошибка легко достигает градуса и больше. Для оценки состояния здоровья такой точности мало, для быстрого отбора тех, кого стоит перепроверить обычным термометром, — иногда хватает.

Когда оператор впервые направляет камеру на окно кабинета, на экране вместо комнаты вспыхивает его собственный силуэт. Для тепла стекло работает как зеркало.