Смотрим на то, что скрыто от взгляда

Человеческое зрение

Человеческое зрение является замечательным изобретением природы. Один только этот орган чувств несёт ответственность за 80% собираемой нами для мозга информации и играет важную роль в нашем взаимодействии с миром. Глаза могут фиксировать только видимый свет, который представляет собой очень узкую полосу в огромном диапазоне частот электромагнитного спектра. Для нас не проблема видеть любые объекты в дневное время, когда глаза получают достаточно энергии отражённого света, чтобы создавать отчётливо распознаваемые изображения. Однако, мы плохо видим в условиях низкой освещенности или плохую погоду, взгляд расеивается при проливном дожде, тумане или задымлённости.

Смотрим за пределами видимого спектра

К счастью, технологии визуализации невидимого для нас спектра позволяют извлекать информацию об окружающей нас действительности благодаря инфракрасному спектру. Одной из таких технологий является термография. Впервые разработанная в 1950-х годах для военных, термография позволяет нам видеть объекты, невидимые для человеческого глаза, обнаруживать тепловую энергию или излучаемое объектами тепло. Первый тепловизор весил несколько десятков килограммов, пионером в области производства этих невероятно полезных приборов была компания AGEMA, сейчас мы знаем её под брендом FLIR.

Всё в нашем мире имеет уникальную «тепловую подпись» (или «тепловой след»); чем горячее объект, тем больше тепла он генерирует. Термография также способна обнаруживать мельчайшие различия в температуре между объектами. Поэтому тёплые объекты, такие как человек или животные, легко различимы на фоне более прохладного окружения.

Достижения в технологии неохлаждаемой визуализации

Исторически так сложилось, что при производстве тепловизоров делали ставку на криогенное охлаждение. Это делает их пригодными лишь для некоторых военных и научных областей применения, так как охлаждаемые детекторы дороги, громоздки, расходуют много энергии и сложны в эксплуатации и обслуживании. Термография начала быстро распространяться на различные сферы промышленного и коммерческого использования.

Основная причина массового распространения — развития неохлаждаемых датчиков на основе микроболометров, способных обнаруживать инфракрасное длинноволновое излучение в диапазоне от 7,5 до 14 мкм. Хотя улучшение производительности сыграло важную роль в проникновение микроболометров на массовый рынок, увеличение производства и конкуренции (высокий процент выпуска качественной продукции и низкий процент брака) сыграли не менее важную роль в снижении стоимости этой технологии.

Микроболометры открывают перед инфракрасными камерами новые рынки, делая их более доступными, компактными, лёгкими и экономными, без ущерба для производительности. Многие технологии, которые ещё вчера казались нам фантастикой, уже сегодня — обыденность.

Детекторы на основе микроболометров выходят на массовый рынок

Военные и экстренные службы, такие как пожарные и правоохранительные органы, постоянно полагаются на термографию в критических ситуациях, когда речь идёт о жизни людей. Мало того, что их тепловизоры должны быть надежными, эти устройства должны быть компактными, универсальными и энергоэкономичными. Пожарные используют инфракрасные детекторы для обнаружения людей и животных в задымлённых горящих зданиях с плохой видимостью. Они также используют их, чтобы удостовериться в ликвидации огня и тлеющих «горячих точек», которые могут снова стать источником возгорания. Полицейские используют термографию для обнаружения и поимки преступников, не давая им возможности увидеть своё местонахождение. Инфракрасные камеры являются незаменимыми инструментами при поисковых и аварийно-спасательных операциях, позволяя осматривать обширные районы без остановок или задержек по причине неблагоприятных погодных условий или темноты.

Автомобильная промышленность является ещё одним направлением роста для неохлаждаемых инфракрасных детекторов. По мере снижения стоимости технологии, всё больше производителей будут использовать ИК-камеры как часть стандартных систем безопасности ночного видения. Тепловизоры помогают водителям видеть дальше фар своих автомобилей и предупреждают их об опасностях, таких как пешеходы или животные на дороге.

Медицинский контроль открывает большие перспективы перед неохлаждаемыми технологиями тепловой визуализации. Работники здравоохранения устанавливают инфракрасные камеры в аэропортах и других транзитных узлах для обнаружения пассажиров с повышенной температурой тела в целях выявления и пресечения распространения смертельно опасных болезней. Эти камеры впервые появились в Азии в 2002 году, помогая противостоять вспышке атипичной пневмонии. С тех пор всё большее число стран во всём мире зависит от термографии в деле быстрого определения путешественников, которые могли подвергнуться таким опасным болезням, как птичий грипп, свиной грипп и, в последнее время, вирус Эбола.

Энергосбережение является чрезвычайно быстро развивающейся отраслью, которую продвигают факторы окружающей среды, такие как глобальное изменение климата и необходимость сократить зависимость от дорогостоящих и невозобновляемых ископаемых видов топлива. Инспекторы в сфере энергетики используют ручные инфракрасные детекторы для определения утечек тепла и недостаточной изоляции, на долю чего приходится большая часть потерь энергии в жилых и коммерческих зданиях. Компактные и портативные ИК-детекторы на основе микроболометров используются для быстрой идентификации электрических и сантехнических проблем сквозь стены, а также находят скопления влаги и плесени. Технология начинает выходить и на рынок потребительских устройств. Благодаря микроболометрам, тепловизоры становятся дешевле и доступнее, и всё большее число домовладельцев покупают их для реализации самостоятельных проектов по ремонту и техническому обслуживанию.

В будущем тепловизоры могут быть интегрированы в распространённые электронные устройства, вроде смартфонов. Хотя необходимый уровень интеграции ещё не достигнут, каждый уже может купить инфракрасную камеру для подключения к Android-смартфонам или iPhone, чтобы получить возможность видеть в темноте. Лишь вопросом времени является интеграция тепловизоров непосредственно в телефоны рядом с обычной камерой. С некоторыми портативными тепловизионными устройствами, расширающими возможности обычных гаджетов типа смартфона или планшета, вы можете ознакомиться на нашем сайте в разделе «тепловизоры для смартфонов».

Будущее микроболометров

Датчики на основе микроболометров продолжают развиваться — они становится всё меньше и легче, качество изображения улучшается. Оптимизация производственных процессов приводит к увеличению объёмов выпуска тепловизионных устройств, что снижает затраты на производство и делает термографию привлекательной для новых и инновационных сфер коммерческого применения. Очевидно, что данная технология кардинально меняет наш взгляд на мир, делая видимым то, что ранее было скрыто от нас.