Теплобачення або термографія — метод отримання зображень предметів в темряві за допомогою інфрачервоних променів.
Теплобачення | |
Продукція | еермограма |
---|---|
Теплобачення у Вікісховищі |
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
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
Teplobachennya abo termografiya metod otrimannya zobrazhen predmetiv v temryavi za dopomogoyu infrachervonih promeniv TeplobachennyaProdukciyaeermograma Teplobachennya u VikishovishiPomeranskij shpic v infrachervonomu spektriTeoriyaKozhne tilo viprominyuye elektromagnitni hvili Intensivnist i spektr viprominyuvannya viznachayutsya zakonom Stefana Bolcmana j zalezhit vid temperaturi tila Prote u vidimij oblasti spektru tila pochinayut svititisya tilki pri visokih temperaturah poryadku 500 C spochatku ce svitinnya chervone pri pidvishenni termperaturi dedali bilshe zsuvayetsya v bik korotshih dovzhin hvil i staye bilim V oblasti zvichnih dlya lyudini temperatur tila svityatsya intensivno lishe v infrachervonij oblasti spektru Dlya detektuvannya cogo viprominyuvannya neobhidni specialni priladi Zazvichaj vikoristovuyutsya napivprovidnikovi fotoelementi iz materialom z maloyu shirinoyu zaboronenoyi zoni InSb shirina zaboronenoyi zoni 0 17 eV InGaAs v zalezhnosti vid skladu shirina zaboronenoyi zoni zminyuyetsya vid 0 4 eV do 1 4 eV kvantovi yami Taki parametri napivprovidnikiv dozvolyayut fiksuvati infrachervone viprominyuvannya z dovzhinami hvil vid 900 nm do 14000 nm Biofizichni aspekti teplobachennya U lyudskomu organizmi vnaslidok ekzotermichnih biohimichnih procesiv u klitinah i tkaninah a takozh za rahunok vivilnennya energiyi pov yazanoyi z sintezom DNK i RNK viroblyayetsya velika kilkist tepla 50 100 kkal gram Ce teplo rozpodilyayetsya useredini organizmu za dopomogoyu cirkulyuyuchoyi krovi ta limfi Krovoobig virivnyuye temperaturni gradiyenti Krov zavdyaki visokij teploprovidnosti ne zminyuyetsya vid harakteru ruhu zdatna zdijsnyuvati intensivnij teploobmin mizh centralnimi i periferijnimi oblastyami organizmu Najteplishoyu ye zmishana venozna krov Vona malo oholodzhuyetsya v legenyah i poshiryuyuchis po velikomu kolu krovoobigu pidtrimuye optimalnu temperaturu tkanin organiv i sistem Temperatura krovi sho prohodit po shkirnih sudinah znizhuyetsya na 2 3 Pri patologiyi sistema krovoobigu porushuyetsya Zmini vinikayut vzhe tomu sho pidvishenij metabolizm napriklad u vognishi zapalennya zbilshuye perfuziyu krovi i otzhe teploprovidnist sho vidbivayetsya na termogrami poyavoyu vognisha gipertermiyi Temperatura shkiri maye svoyu cilkom pevnu topografiyu Pravda u novonarodzhenih yak pokazala I A Arhangelska termotopografiya shkiri vidsutnya Najnizhchu temperaturu 23 30 mayut distalni viddili kincivok kinchik nosa vushni rakovini Najvisha temperatura pahvovij oblasti v promezhini oblasti shiyi epigastriyu gub shik Reshta dilyanok mayut temperaturu 31 33 5 S Dobovi kolivannya temperaturi shkiri v serednomu stanovlyat 0 3 0 1 S i zalezhat vid fizichnoyi i psihichnoyi navantazhen a takozh inshih faktoriv Za inshih rivnih umov minimalni zmini temperaturi shkiri sposterigayutsya v oblasti shiyi ta loba maksimalni v distalnih viddilah kincivok sho poyasnyuyetsya vplivom vishih viddiliv nervovoyi sistemi U zhinok chasto shkirna temperatura nizhche nizh u cholovikiv Z vikom cya temperatura znizhuyetsya i zmenshuyetsya yiyi minlivist pid vplivom temperaturi navkolishnogo seredovisha Pri bud yakomu zminu stalosti spivvidnoshennya temperaturi vnutrishnih oblastej tila vklyuchayutsya termoregulyatornih procesi yaki uosobi vstanovlyuyetsya novij riven rivnovagi temperaturi tila z navkolishnim seredovishem U zdorovoyi lyudini rozpodil temperatur simetrichno shodo serednoyi liniyi tila Porushennya ciyeyi simetriyi i sluzhit osnovnim kriteriyem teplovizijnoyi diagnostiki zahvoryuvan Kilkisnomu virazhenni termoasimmetrii sluzhit velichina perepadu temperaturi Budova kamerRobochij element infrachervonoyi kameri matricya pikseliv roztashovanih u fokalnij ploshini optichnoyi sistemi U kozhnomu z pikseliv vinikaye fotoprovidnist pri osvitlenni j takim chinom zminyuyetsya elektrichnij signal yakij potim analizuyetsya pidsilyuyetsya j peretvoryuyetsya u vidimij signal na ekrani kameri Kameri zdebilshogo mayut zapisuyuchij pristrij dlya zberezhennya zobrazhennya Zagalom za budovoyu infrachervona kamera analogichna zvichajnij videokameri odnak vikoristovuye inshi fotoelementi Rozdilna zdatnist odnak mensha 160x120 320x240 640x512 Harakteristika zobrazhennyaVulicya v infrachervonomu svitli Oskilki tila z vishoyu temperaturoyu svityatsya intensivnishe to v infrachervonomu spektri dobre rozriznyayutsya teplokrovni istoti lyudi j tvarini Zobrazhennya prote ne osoblivo visokoyi yakosti j potrebuye dosvidu dlya pravilnoyi interpretaciyi ZastosuvannyaTermografiya shiroko vikoristovuyetsya u vijskovij spravi a takozh dlya ohoroni ob yektiv Prote cim vikoristannya ne obmezhuyetsya Za dopomogoyu infrachervonoyi kameri mozhna viznachiti oblasti elektrichnih shem yaki bilshe za inshih nagrivayutsya pri roboti Mozhna takozh viznachati defektni oblasti v materialah slidkuvati za teplovimi potokami vimiryuvati lokalnu temperaturu lyudskogo tila tosho Div takozhFundamentalnij kraj poglinannya Teplovizor Termograf Teplovizorni zobrazhennyaPosilannyaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu TeplobachennyaThermographic Images 8 zhovtnya 2007 u Wayback Machine Visualizing Chemistry with Infrared Imaging