انواع دوربین مداربسته حرارتی و کاربردهای آن

دوربین مداربسته حرارتی یکی از انواع دوربین مدار بسته است که با جذب نور مادون قرمز شی هدف و سپس تبدیل سیگنال نوری به سیگنال الکتریکی، اشعه مادون قرمز را که برای چشم انسان غیرقابل تشخیص است، به یک تصویر مرئی تبدیل می‌کند. مزایا و قابلیت‌های زیاد آن سبب شده به طور فزاینده‌ای در زمینه‌های مختلف از جمله برق، امنیت، صنعت، نفت، ساخت وساز، حمل و نقل و فضای باز محبوب باشد. در ادامه به همراهی هم، با انواع دوربین‌های حرارتی، مزایا و کاربردهای آن‌ها بیش‌تر آشنا خواهیم شد.

دوربین مداربسته حرارتی چیست؟

دوربین‌های مداربسته حرارتی (Thermal CCTV cameras)، که به ‌عنوان دوربین‌های مادون قرمز یا دوربین‌های ترموگرافی نیز شناخته می‌شوند، با تشخیص نشانه‌های حرارتی به جای نور مرئی کار می‌کنند. این دوربین‌ها تابش مادون قرمز ساطع شده از اجسام را می‌گیرند و آن را به تصویر قابل مشاهده تبدیل می‌کنند و تغییرات دما را نشان می‌دهند. بنابراین دمای بالاتر را می‌توان به راحتی با رنگ تصویر حرارتی شناسایی و به سرعت تشخیص داد. از نظر امنیت، یک دوربین حرارتی می‌تواند فرد یا مزاحم را بر اساس دمای بدنش روی دوربین بگیرد.

دوربین های مداربسته حرارتی

انواع دوربین مداربسته حرارتی

دوربین‌های مداربسته حرارتی در تشخیص ناهنجاری‌ها در دما برتری دارند. در یک آتش سوزی، حتی قبل از اینکه شعله‌ها قابل مشاهده باشند، افزایش قابل توجهی در دما وجود دارد. دوربین‌های حرارتی می‌توانند این افزایش دما را تشخیص دهند و قبل از اینکه به یک آتش سوزی کامل تبدیل شود، به شما هشدار دهند. دوربین‌های حرارتی آتش یاب برای شناسایی مناطق آتش‌سوزی و افزایش امنیت در محیط‌های حساس به حریق، مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این در شرایط مختلف کارایی متفاوتی دارند و بر این اساس انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

• آتش یاب
• پهپاد
• حیات وحش
• شناور و زیردریایی

کاربرد دوربین مداربسته حرارتی چیست؟

دوربین‌ مداربسته حرارتی در اصل برای نظارت و عملیات نظامی ساخته شده بود، اما در حال حاضر به طور گسترده‌ای برای بازرسی ساختمان (رطوبت، عایق بندی، سقف و…)، آتش نشانی، غربالگری دمای پوست، بازرسی‌های صنعتی، تحقیقات علمی و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شوند.

دوربین مداربسته حرارتی – کنترل ترافیک

کنترل تردد و ترافیک

در کنترل ترافیک با استفاده از دوربین‌ مداربسته حرارتی، نیازی به مداخله دستی برای کنترل چراغ‌های راهنمایی نیست. این دستگاه‌ها، سیگنال‌های مورد نیاز را برای تعیین زمان مناسب برای عبور اتومبیل‌ها و افراد ارسال می‌کنند. به‌عنوان مثال، در چهارراه‌هایی که تردد خودروها زیاد است، دوربین‌های مداربسته حرارتی سریعتر از ماشین‌ها عمل می‌کنند. هنگامی که تردد کاهش یابد و تعداد عابران پیاده افزایش پیدا کند، این دوربین‌ها سیگنالی ارسال می‌کنند که باعث می‌شود چراغ‌ها برای عابران پیاده سبز شود و آن‌ها بتوانند با اطمینان عبور کنند. بدین ترتیب، کنترل ترافیک توسط دوربین‌های حرارتی به صورت هوشمندانه و مؤثر صورت می‌پذیرد.

تشخیص دما

دوربین‌های حرارتی ابزاری ارزشمند برای نظارت بر فرایندهای صنعتی هستند. آن‌ها با تشخیص تابش مادون قرمز می‌توانند اطلاعاتی در مورد دمای یک شی یا سطح فراهم کنند. این داده‌ها می‌توانند به تشخیص نقاط داغ، شناسایی مناطق اتلاف گرما و نظارت بر خنک سازی اشیا داغ کمک کنند.

قدرت تشخیص دوربین مدار بسته حرارتی در تاریکی

استفاده در تاریکی مطلق

از آنجا که دوربین‌های مداربسته حرارتی می‌توانند آنچه چشم انسان نمی تواند ببیند را ببینند، مزایای زیادی از نظر امنیت، به خصوص در شب ارائه می‌دهند. اگر قرار باشد حمله‌ای رخ دهد، نیاز به تصاویر با کیفیت بالا ضروری است – چیزی که در شب بدون دوربین‌های مداربسته حرارتی ممکن نخواهد بود.

استفاده در شرایط آب و هوایی نامناسب

دوربین‌های حرارتی علاوه بر مواردی که گفته شد، توانایی کار در شرایط آب و هوایی نامناسب را هم دارند و این روی نتیجه‌ای که می‌خواهند ارائه دهند تاثیری ندارد. به طور مثال اگر در محیط بیرونی مه غلیظی هم وجود داشته باشد باز هم این دوربین با استفاده از حرارت امکان تشخیص اشیاء را دارد. البته شرایط جوی می‌تواند روی طول عمر دوربین‌ها تاثیر بگذارد. در واقع شرایط جوی نامساعد می‌تواند یکی از علت سوختن دوربین مداربسته باشد.

استفاده در کارخانه‌های صنعتی

در حوزه تولید صنعتی، فناوری تصویربرداری حرارتی مادون قرمز نیز به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. با کوچک شدن اندازه قطعات الکترونیکی، تحلیل اطلاعات حرارتی آن‌ها به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود. اما مهندسان می‌توانند به راحتی تصاویر حرارتی تجهیزات تولیدی را با کمک دوربین‌های حرارتی تجسم و کمی سازی کنند. در عین حال، تصویربرداری حرارتی می‌تواند برای پیش بهینه سازی یک طراحی در طول مراحل اولیه طراحی مدار استفاده شود.

مزیت‌های استفاده از دوربین مداربسته ترمال

مزایا دوربین‌های حرارتی مداربسته

بالاتر با کاربردهای دوربین‌های حرارتی آشنا شدیم اما مزایای دوربین مداربسته حرارتی چیست؟ چه چیزی در این دوربین‌ها، سبب محبوبیت و کابرد بالای آن‌ها شده است؟ در ادامه با هم پاسخ این سوالات را خواهیم دید.

• دوربین تصویربرداری حرارتی امکان نظارت موثرتری ارائه می‌دهد.
• تاسیسات حساس، خانه‌ها، ادارات، کارخانه‌ها یا مناطق صنعتی می‌توانند از دوربین‌های تصویربرداری حرارتی در هر گوشه از ملک به طور موثر استفاده کنند. به هیچ وجه نیازی به نورپردازی ندارد، زیرا گرمای ساطع شده از موجودات زنده را ثبت می‌کند. این ویژگی عملیاتی به نصب دوربین پنهان شده از چشم عموم کمک می‌کند.
• آن تحت تاثیر باد، رطوبت، باران یا گرما قرار نخواهد گرفت. دوربین حرارتی که برای مقاومت در برابر سناریوهای آب و هوایی نامساعد تولید شده است، بدون توجه به آب و هوا، کیفیت تصویر یکسانی خواهد داشت.
• دوربین‌های تصویربرداری حرارتی گرمای ساطع شده از بدن را ثبت می‌کنند؛ بنابراین، حتی موجودات زنده دوردست و حرکات آن‌ها را نیز نشان خواهند داد.
• دوربین‌های تصویربرداری حرارتی نیازی به نگهداری پیشگیرانه یا اصلاحی مکرر ندارند.
• هزینه اولیه نسبتا بالاتر ممکن است علت نگرانی بسیاری باشد. باید توجه داشته باشید که طول عمر، عملکرد و جنبه‌های ضد آب بودن، دوربین‌های تصویربرداری حرارتی را به گزینه‌ای مقرون به صرفه تبدیل می‌کند.
• شما به راحتی می‌توانید یک حیوان را از یک انسان متمایز کنید، که در الزامات نظارتی ضروری است. از سوی دیگر، ممکن است تشخیص بین یک حیوان و انسان، در شرایط نوری بد، در مورد یک دوربین نور مرئی، دشوار باشد.
• چه در روز و چه در شب، دوربین تصویربرداری حرارتی با دقت یکسانی عمل خواهد کرد.

معایب دوربین‌های حرارتی مداربسته

همان‌طور که بالاتر با هم بررسی کردیم، دوربین مداربسته حرارتی مزایای زیادی دارد اما مانند هر فناوری دیگری معایبی نیز دارد که به شرح زیر است:

• محصولات تصویربرداری حرارتی نیاز به هزینه سرمایه گذاری اولیه بالایی دارند.
• تفسیر تصاویر در اشیا خاصی که دمای نامنظمی دارند، دشوار است.
• اندازه گیری‌های دمایی دقیق به وسیله تابش‌ها و بازتاب‌های متفاوت از سطوح متوقف می‌شوند.
• دوربین‌های تصویربرداری حرارتی برای مطالعه اشیا زیر آب استفاده نمی‌شوند.
• دوربین‌های حرارتی نمی‌توانند چهره اشخاص و جزئیات تصاویر را به صورت واضح نشان دهند.
• دوربین‌های تصویربرداری حرارتی نمی‌توانند از طریق شیشه ببینند، زیرا انرژی حرارتی می‌تواند از سطوح براق منعکس شود. علاوه بر آن، این دوربین‌ها نمی‌توانند از میان دیوارها ببینند.

نحوه کار و تشخیص دوربین حرارتی

دوربین مداربسته حرارتی چگونه کار می‌کند؟

اولین چیزی که باید در مورد دوربین‌ مداربسته حرارتی بدانید این است که مانند دوربین‌های معمولی کار نمی‌کند. دوربین‌های معمولی روز، و چشم انسان هر دو بر یک اصل اساسی کار می‌کنند: انرژی نور مرئی به چیزی برخورد می‌کند، از آن بازتاب می‌شود، یک آشکارساز نور بازتاب شده را دریافت می‌کند، و سپس آن را به یک تصویر تبدیل می‌کند.

دوربین‌های حرارتی از گرما عکس می‌گیرند. گرما و نور، هر دو بخشی از طیف الکترومغناطیسی هستند، اما دوربینی که بتواند نور مرئی را تشخیص دهد، انرژی حرارتی را نخواهد دید و برعکس. دوربین‌های حرارتی انرژی مادون قرمز را دریافت می‌کنند و از داده‌ها برای ایجاد تصاویر از طریق خروجی‌های ویدیویی دیجیتال یا آنالوگ استفاده می‌کنند.

یک دوربین حرارتی از یک لنز، یک حسگر حرارتی، پردازشگر الکترونیکی و یک محفظه مکانیکی تشکیل شده است. لنز، انرژی مادون قرمز را روی سنسور متمرکز می‌کند. این سنسور می‌تواند در پیکربندی‌های مختلف پیکسلی از 80 × 60 تا 1280 × 1024 پیکسل یا بیشتر باشد. این وضوح دوربین است.

این رزولوشن‌ها در مقایسه با تصویرگرهای نور مرئی پایین هستند، زیرا آشکارسازهای حرارتی نیاز به حس کردن انرژی دارند که طول موج‌های بسیار بزرگتری نسبت به نور مرئی دارد و لازم است هر عنصر حسگر به طور قابل توجهی بزرگتر باشد. در نتیجه، یک دوربین حرارتی معمولاً وضوح بسیار پایین‌تری (پیکسل‌های کمتر) نسبت به سنسورهای قابل مشاهده با همان اندازه مکانیکی دارد.

حرارت حس شده توسط یک دوربین مادون قرمز می‌تواند بسیار دقیق اندازه‌گیری شود و امکان استفاده‌های متنوعی را فراهم کند. یک دوربین حرارتی می‌تواند تفاوت‌های کوچک در گرما – به کوچکی ۰.۰۱ درجه سانتی گراد – را تشخیص دهد و آن‌ها را به صورت سایه‌های خاکستری یا با پالت‌های رنگی مختلف نمایش دهد.

هر چیزی که در زندگی روزمره با آن روبرو می‌شویم، انرژی گرمایی می‌دهد – حتی یخ. هر چه این شی گرم‌تر باشد، انرژی حرارتی بیشتری ساطع می‌کند. این انرژی حرارتی ساطع شده “امضای گرمایی” نامیده می‌شود. هنگامی که دو جسم در کنار یکدیگر دارای امضای گرمایی متفاوتی هستند، بدون در نظر گرفتن شرایط نوری، به وضوح در حسگر حرارتی ظاهر می‌شوند. این به دوربین‌های حرارتی اجازه می‌دهد تا در تاریکی کامل یا محیط‌های پر از دود ببینند.

استاندارد رایج امروزی برای دوربین حرارتی، نشان دادن اشیایی با رنگ زرد – نارنجی است که با گرم‌تر شدن شی، روشن‌تر می‌شوند. اشیا سردتر بارنگ آبی یا بنفش نمایش داده می‌شوند.

سخن پایانی

دوربین مداربسته حرارتی چیست؟ قطعا پاسخ این سوال را در طول این مقاله گرفته‌اید. همچنین با نحوه کار آن، کاربردها و مزایایی که دارد آشنا شدید. اما به طور خلاصه دوربین حرارتی، طول موج‌های مادون قرمز ساطع شده از اشیا را اندازه‌گیری کرده و این اطلاعات دما را به تصویر تبدیل می‌کند. این تصاویر دارای پالت‌های رنگی هستند که محدوده دمایی بخش‌های مختلف تصویر نمایش داده شده را نشان می دهند.

منبع: nordencommunication

فناوران آتیه گئومات

سوالات متداول

• نحوه کار دوربین مداربسته حرارتی چگونه است؟

انرژی مادون قرمز طول موج تقریبا ۷۰۰ نانومتر دارد و تا حدود ۱ میلی‌متر گسترش می‌یابد. طول موج‌های کوتاه‌تر از این با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند. دوربین‌های تصویربرداری حرارتی از این انرژی مادون قرمز برای ایجاد تصاویر حرارتی استفاده می‌کنند. لنز دوربین انرژی مادون قرمز را روی مجموعه‌ای از آشکارسازها متمرکز می‌کند که سپس یک الگوی دقیق به نام ترموگرام ایجاد می‌کند. سپس ترموگرام به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شود تا یک تصویر حرارتی ایجاد شود که ما می‌توانیم آن را ببینیم و تفسیر کنیم.

• کاربرد دوبین مداربسته حرارتی چیست؟

انواع دوربین‌ مداربسته حرارتی در زمینه‌های مختلف از جمله برق، امنیت، صنعت، نفت، ساخت وساز، حمل و نقل و فضای باز و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.

•  دوربین مداربسته حرارتی چه مزایایی دارد؟

عملکرد خوب در شرایط آب و هوایی نامساعد، تشخیص اشیای متحرک حتی در فواصل طولانی و… از مزیای دوربین های مداربسته حرارتی هستند. در همین مقاله می‌توانید با مزیت‌های بیشتر آن آشنا شوید.