Теплобачення або термографія — метод отримання зображень предметів в темряві за допомогою інфрачервоних променів.
Теплобачення | |
Продукція | еермограма |
---|---|
|
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHdMekJqTDBsdVpuSmhjbVZrWDJSdlp5NXFjR2N2TWpJd2NIZ3RTVzVtY21GeVpXUmZaRzluTG1wd1p3PT0uanBn.jpg)
Теорія
Кожне тіло випромінює електромагнітні хвилі. Інтенсивність і спектр випромінювання визначаються законом Стефана-Больцмана й залежить від температури тіла. Проте у видимій області спектру тіла починають світитися тільки при високих температурах порядку 500 °C, спочатку це світіння червоне, при підвищенні термператури дедалі більше зсувається в бік коротших довжин хвиль і стає білим. В області звичних для людини температур тіла світяться інтенсивно лише в інфрачервоній області спектру. Для детектування цього випромінювання необхідні спеціальні прилади. Зазвичай використовуються напівпровідникові фотоелементи із матеріалом з малою шириною забороненої зони: InSb (ширина забороненої зони 0,17 еВ), InGaAs (в залежності від складу ширина забороненої зони змінюється від 0,4 еВ до 1,4 еВ), квантові ями. Такі параметри напівпровідників дозволяють фіксувати інфрачервоне випромінювання з довжинами хвиль від 900 нм до 14000 нм.
Біофізичні аспекти теплобачення
У людському організмі внаслідок екзотермічних біохімічних процесів у клітинах і тканинах, а також за рахунок вивільнення енергії, пов'язаної з синтезом ДНК і РНК, виробляється велика кількість тепла-50-100 ккал/грам. Це тепло розподіляється усередині організму за допомогою циркулюючої крові та лімфи. Кровообіг вирівнює температурні градієнти. Кров завдяки високій теплопровідності, не змінюється від характеру руху, здатна здійснювати інтенсивний теплообмін між центральними і периферійними областями організму. Найтеплішою є змішана венозна кров. Вона мало охолоджується в легенях і, поширюючись по великому колу кровообігу, підтримує оптимальну температуру тканин, органів і систем. Температура крові, що проходить по шкірних судинах, знижується на 2-3 °. При патології система кровообігу порушується. Зміни виникають вже тому, що підвищений метаболізм, наприклад, у вогнищі запалення збільшує перфузію крові і, отже, теплопровідність, що відбивається на термограмі появою вогнища гіпертермії.
Температура шкіри має свою цілком певну топографію. Правда, у новонароджених, як показала І. А. Архангельська, термотопографія шкіри відсутня. Найнижчу температуру (23-30 °) мають дистальні відділи кінцівок, кінчик носа, вушні раковини. Найвища температура пахвовій області, в промежини, області шиї, епігастрію, губ, щік. Решта ділянок мають температуру 31-33,5 ° С. Добові коливання температури шкіри в середньому становлять 0,3-0,1 ° С і залежать від фізичної і психічної навантажень, а також інших факторів.
За інших рівних умов мінімальні зміни температури шкіри спостерігаються в області шиї та лоба, максимальні-в дистальних відділах кінцівок, що пояснюється впливом вищих відділів нервової системи. У жінок часто шкірна температура нижче, ніж у чоловіків. З віком ця температура знижується і зменшується її мінливість під впливом температури навколишнього середовища. При будь-якому зміну сталості співвідношення температури внутрішніх областей тіла включаються терморегуляторних процеси, які уособи встановлюється новий рівень рівноваги температури тіла з навколишнім середовищем.
У здорової людини розподіл температур симетрично щодо середньої лінії тіла. Порушення цієї симетрії і служить основним критерієм тепловізійної діагностики захворювань. Кількісному вираженні термоасімметріі служить величина перепаду температури.
Будова камер
Робочий елемент інфрачервоної камери: матриця пікселів, розташованих у фокальній площині оптичної системи. У кожному з пікселів виникає фотопровідність при освітленні, й таким чином змінюється електричний сигнал, який потім аналізується, підсилюється й перетворюється у видимий сигнал на екрані камери. Камери здебільшого мають записуючий пристрій для збереження зображення. Загалом за будовою інфрачервона камера аналогічна звичайній відеокамері, однак використовує інші фотоелементи. Роздільна здатність, однак, менша: 160x120, 320x240, 640x512.
Характеристика зображення
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOW1MMll5TDFCaGMzTnBkbWhoZFhOZmRHaGxjbTF2WjNKaGJWOW5aV1JoWlcxdGRGOTFibWRsWkdGbGJXMTBMbkJ1Wnk4eU1qQndlQzFRWVhOemFYWm9ZWFZ6WDNSb1pYSnRiMmR5WVcxZloyVmtZV1Z0YlhSZmRXNW5aV1JoWlcxdGRDNXdibWM9LnBuZw==.png)
Оскільки тіла з вищою температурою світяться інтенсивніше, то в інфрачервоному спектрі добре розрізняються теплокровні істоти: люди й тварини. Зображення проте не особливо високої якості й потребує досвіду для правильної інтерпретації.
Застосування
Термографія широко використовується у військовій справі, а також для охорони об'єктів. Проте цим використання не обмежується. За допомогою інфрачервоної камери можна визначити області електричних схем, які більше за інших нагріваються при роботі. Можна також визначати дефектні області в матеріалах, слідкувати за тепловими потоками, вимірювати локальну температуру людського тіла тощо.
Див. також
Посилання
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Теплобачення |
- Thermographic Images [ 8 жовтня 2007 у Wayback Machine.]
- Visualizing Chemistry with Infrared Imaging
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет