Πώς λειτουργεί η θερμική απεικόνιση;

Εάν έχετε δει ποτέ φωτογραφίες ή βίντεο όπου όλα είναι κόκκινα και κίτρινα χάος, αυτό λέγεται θερμογραφία-πιο γνωστή ως θερμική απεικόνιση. Ετσι δουλευει.

Η θερμική απεικόνιση χρησιμοποιείται σε όλα τα είδη διαφορετικών σεναρίων - οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και της ενέργειας τις χρησιμοποιούν για να δουν πού ένα σπίτι μπορεί να χάνει θερμότητα μέσω ρωγμών θυρών και παραθύρων. Αστυνομικά ελικόπτερα το χρησιμοποιούν για να εντοπίσουν ύποπτους τη νύχτα. Οι μετεωρολογικοί σταθμοί το χρησιμοποιούν για την παρακολούθηση καταιγίδων και τυφώνων. Χρησιμοποιείται στον ιατρικό τομέα για τη διάγνωση διαφόρων διαταραχών και ασθενειών. Και κάποιες κάμερες ασφαλείας στο σπίτι, όπως και η κάμερα στο Ring Doorbell, μπορούν να την χρησιμοποιήσουν και εγώ.

Τι είναι η θερμική απεικόνιση?

Στους πιο βασικούς όρους, η θερμική απεικόνιση σας επιτρέπει να βλέπετε και την θερμότητα ενός αντικειμένου να ακτινοβολεί. Οι θερμικές κάμερες καταγράφουν λίγο ή πολύ την θερμοκρασία διαφόρων αντικειμένων στο πλαίσιο και στη συνέχεια αναθέτουν σε κάθε θερμοκρασία μια σκιά ενός χρώματος, που σας επιτρέπει να δείτε πόση θερμότητα εκπέμπει σε σύγκριση με τα αντικείμενα γύρω από αυτό.

Οι ψυχρότερες θερμοκρασίες συχνά δίνουν σκιά μπλε, μοβ ή πράσινο, ενώ στις θερμότερες θερμοκρασίες μπορεί να αποδοθεί μια σκιά κόκκινου, πορτοκαλί ή κίτρινου χρώματος. Για παράδειγμα, στην εικόνα που βρίσκεται στην κορυφή αυτής της ανάρτησης, θα παρατηρήσετε ότι το άτομο καλύπτεται σε αποχρώσεις κόκκινου, πορτοκαλί και κίτρινου, ενώ άλλες περιοχές είναι μπλε και μοβ. Αυτό συμβαίνει επειδή ακτινοβολεί περισσότερη θερμότητα από τα γύρω αντικείμενα.

Ορισμένες θερμικές κάμερες χρησιμοποιούν μια κλίμακα του γκρι αντ 'αυτού. Τα αστυνομικά ελικόπτερα, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν μια κλίμακα του γκρι για να ξεχωρίζουν οι ύποπτοι.

Πώς λειτουργεί η θερμική απεικόνιση?

Ένα παράδειγμα επαγγελματικής θερμικής κάμερας.

Οι θερμικές κάμερες ανιχνεύουν τη θερμοκρασία αναγνωρίζοντας και καταγράφοντας διαφορετικά επίπεδα υπέρυθρου φωτός. Αυτό το φως είναι αόρατο με γυμνό μάτι, αλλά μπορεί να θεωρηθεί ως θερμότητα εάν η ένταση είναι αρκετά υψηλή.

Όλα τα αντικείμενα εκπέμπουν κάποιο είδος υπέρυθρης ακτινοβολίας και είναι ένας από τους τρόπους μεταφοράς της θερμότητας. Εάν κρατάτε το χέρι σας πάνω από κάποιους καυτούς άνθρακες στη σχάρα, αυτά τα κάρβουνα εκπέμπουν έναν τόνο υπέρυθρης ακτινοβολίας και η θερμότητα μεταφέρεται στο χέρι σας. Επιπλέον, μόνο η μισή ενέργεια του ήλιου εκπέμπεται ως ορατό φως - το υπόλοιπο είναι ένα μίγμα υπεριώδους και υπέρυθρου φωτός.

Όσο θερμότερο είναι ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η υπέρυθρη ακτινοβολία που παράγει. Οι θερμικές κάμερες μπορούν να δουν αυτή την ακτινοβολία και να την μετατρέψουν σε μια εικόνα που μπορούμε να δούμε με τα μάτια μας, σαν να μπορεί μια κάμερα νυχτερινής όρασης να καταγράψει αόρατο υπέρυθρο φως και να την μετατρέψει σε εικόνα που μπορούν να δουν τα μάτια μας.

Μέσα από μια θερμική φωτογραφική μηχανή, υπάρχουν μια δέσμη μικροσκοπικών συσκευών μέτρησης που συλλαμβάνουν την υπέρυθρη ακτινοβολία, που ονομάζονται μικροβολολόγοι, και κάθε εικονοστοιχείο έχει ένα. Από εκεί, το microbolometer καταγράφει τη θερμοκρασία και στη συνέχεια εκχωρεί αυτό το εικονοστοιχείο σε ένα κατάλληλο χρώμα. Όπως ίσως έχετε μαντέψει, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι περισσότερες θερμικές κάμερες έχουν εξαιρετικά χαμηλή ανάλυση σε σύγκριση με τις σύγχρονες τηλεοράσεις και άλλες οθόνες - στην πραγματικότητα, μια πολύ καλή ανάλυση για μια θερμική κάμερα είναι μόνο περίπου 640 × 480.

Πώς είναι διαφορετικό από το νυχτερινό όραμα?

Τεχνικά, θερμική απεικόνιση μπορώ να είναι μια μορφή νυχτερινής όρασης και χρησιμοποιείται ως τέτοιο. Αλλά αν ο στόχος σας είναι να δείτε απλά στο σκοτάδι, είναι λίγο υπερβολικό.

Στα αστυνομικά ελικόπτερα, για παράδειγμα, η θερμική νυχτερινή όραση είναι μεγάλη για να έχει, αφού μπορεί εύκολα να διαφοροποιήσει ένα άτομο από το υπόλοιπο περιβάλλον. Αυτό όχι μόνο καθιστά ευκολότερο να εντοπίζει τους υπόπτους στο σκοτάδι, αλλά ακόμα και στο ευρύ φως της ημέρας καθιστά πολύ πιο εύκολο να βρεθεί κάποιος που μπορεί να έχει μπερδευτεί με το περιβάλλον τους.

Ωστόσο, οι περισσότερες θερμικές κάμερες βασίζονται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος υπερύθρων, ενώ η τυπική κάμερα ασφαλείας νυχτερινής όρασης συλλαμβάνει βραχύτερα μήκη κύματος υπερύθρων και είναι πολύ φθηνότερη στον κατασκευαστή. Οι θερμικές κάμερες, από την άλλη πλευρά, έχουν την ικανότητα να συλλάβουν μεγαλύτερα μήκη κύματος υπέρυθρων, επιτρέποντάς τους να ανιχνεύουν θερμότητα.

Εικόνες από Heather Cowper / Flickr, NASA, NASA / Flickr, Kecko / Flickr