Тепловизор CEM DT-9868

В данном материале мы попытаемся понять что такое тепловизор, для чего он нужен (в т.ч. радиолюбителю), и рассмотрим бюджетную модель CEM DT-9868.

О температуре предмета можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называются пирометрами. Это бесконтактный способ измерения температуры, который измеряет температуру в одной конкретной точке.

Более подробно о пирометрах можно почитать в материале Пирометр. Что это такое?

Тепловизор позволяет измерять температуру сразу во множестве точек и отображает распределение температуры на экране прибора. При этом разным температурам соответствуют разные цвета: синий - холодные, желтый – теплые, красные – горячие и т.д. Все естественно относительно.

Тепловизоры достаточно дорогие приборы и на сегодняшний день я не встречал подобных приборов дешевле 500$, если не считать приставки к телефонам (Seek Thermal, Flir One и т.п.).

Существует также отдельный класс приборов – визуальные пирометры, это пирометры с встроенной видеокамерой, которые часто принимают за тепловизоры, т.к. внешне они ничем не отличаются, да и картинку показывают как в тепловизорах. Пример таких приборов: DT-9860, Fluke VT02/VT04. В ценовом сегменте они находятся где-то посередине между пирометрами и тепловизорами. Измеряют они температуру как правило также в одной точке, но дополнительно оборудованы видеокамерой. На мой взгляд это большая переплата денег и лучше купить намного дешевле обычный пирометр или доплатить и взять тепловизор.

Кстати некое подобие тепловизора можно сделать самому, но это будет стационарный сканирующий тепловизор, т.е. показывающий статическую карту, а не real-time изображение. Как говориться дешево и сердито. Об этом можно почитать здесь.

Основные характеристики тепловизоров

Разброс стоимости тепловизоров очень большой, начиная от 20-25 тыс. руб за бюджетные устройства и заканчивая 1 млн. и более рублей! Поэтому при покупке тепловизора нужно знать чем они отличаются и на какие значимые характеристики следует обращать внимание.

Разрешение матрицы

Способность видеть температурную разность объекта происходит благодаря матрице. Поэтому чем больше разрешение матрицы, тем лучше. Бывает 32х31, 80х80, 160х120, 386х288 и т.д.

Температурная чувствительность (NETD)

Это  наименьшая разница температур, выявляемая в пределах одного пикселя. Обычно, у большинства приборов это не хуже 0.1° или 0.1К.

Поле зрения (FOV)

Угловое пространство, "видимое" тепловизором. По заданной величине поля зрения можно установить рабочее расстояние, с которого можно исследовать объект заданной величины.

Частота кадров

Думаю не нужно объяснять что это такое и что чем больше частота кадров, тем комфортнее работать с тепловизором.

Различные дополнительные опции делают работу с тепловизором более комфортной: запись на флэшкарту фото и видео, аудиосообщений, лазерные целеуказатели и т.д.

При выборе тепловизора не стоит забывать про температурный диапазон.

Тепловизор CEM DT-9868

Ну а герой данного обзора – тепловизор Китайской компании СЕМ модель DT-9868. Это бюджетная модель тепловизора стоимостью (на ноябрь 2016) – 29000 руб. Это очень низкая цена, для сравнения визуальный пирометр Fluke VT02 стоит столько же. А стоимость тепловизоров Fluke, Flir и Testo начинается примерно от 80 тыс. руб. Но правда и характеристики там получше.

CEM DT-9868 имеет следующие характеристики:

• Матрица: 32х31
• Чувствительность: 0.150 ºC
• FOV: 38ºx38º
• Рабочий диапазон — от 0,5 до 2 м
• Частота кадров: 9 Гц
• Дисплей: 2.2" TFT, 320х240
• Температура от -20 °С до +300 °С
• Точность: ±2 °С
• Автоматическое распознавание “горячих/холодных” областей
• Запись изображений на microSD (до 8 Гбайт)
• USB-интерфейс
• Вес: 495 г

Тепловизор поставляется в пластиковом кейсе, который содержит зарядное устройство, кабель miniUSB, штатив и инструкцию на русском языке.

Также в нем присутствует сертификат по калибровке.

На экранчике тепловизора с завода наклеена плёнка, которая легко снимается.

Штатный штатив можно смело выкинуть, т.к. тепловизор на нем устойчив только в одном слегка наклоненном назад положении.

Снизу находится MiniUSB разъем для подсоединения к ПК и одновременной зарядки. При подключении к ПК открывается доступ к файлам снимков на карте памяти MicroSD.

В рукоятке прибора скрывается аккумулятор и слот для карты памяти

Прибор оснащен откидывающейся крышкой для защиты объектива камеры и сенсора.

Включается тепловизор нажатием на красную кнопку “Menu”. Включение занимает несколько секунд и после этого прибор сразу же готов к работе показывая изображение.

На лицевой панели находится 6 кнопок, которые выполняют определенные функции в зависимости от режима работы. Более подробно можно почитать в документации, не вижу смысла тут её дублировать.

В режиме отображения кнопками влево/вправо можно задавать дистанцию слияния изображений от сенсора тепловизора и видеокамеры: 0.5/1/2/3м. По сути это корректировка наложения 2-х изображений.

К примеру, на анимации ниже вы можете видеть как работает данная функция, с наполненной наполовину кружкой с расстояния 0.5 метра:

Кнопками вверх-вниз настраивается слияние изображений с шагом 25%. При помощи слияния ИК и визуального снимка значительно облегчается процесс восприятия обьектов, т.к. по ИК снимку не всегда понятно что это за объект или предмет.

На 2-х картинках выше вы можете видеть 2 квадратика – зеленый и красный, которые показывают минимальную и максимальную температуру. Вверху также отображается температура с центральной точки перекрестия.

При нажатии на курок тепловизор сохраняет снимок экрана на карту памяти в BMP формате. Предварительно показав сам снимок и кнопки Да/Нет, т.е. если вас снимок не устроил, то можете отменить сохранение.

При помощи тепловизора можно обнаружить утечки тепла и проблемы в теплоизоляции при строительстве, перегрев компонентов в электрике и электронике, тепловизор также широко применяется охотниками.

Заявленная максимальная температура у данной модели тепловизора: +300 °С. При превышении данной температуры отображаются прочерки. Пример снимка с котла и газовой горелки:

Снимок внутренностей 2-х контурного газового котла Valliant:

Панельный радиатор

Алюминиевый радиатор

И первая практическая польза от тепловизора! Благодаря ему нашел утечки тепла и неплотное прилегание уплотнителя входной двери.

Ну а теперь немного электроники. Т.е. применение тепловизора на близком расстоянии от исследуемого обьекта.

Материнская плата современного компьютера.

aDSL-маршрутизатор D-Link DSL-2540U. Греется очень сильно! Из-за этого раньше интернет постоянно пропадал, грешил на линию, пока не додумался повесить на него два радиатора и просверлить отверстия в крышке для лучшей теплоотдачи. После этого интернет стал отлично работать.

Рядом на стене висит свитч, который по сравнению с длинком абсолютно холодный.

Теперь посмотрим на GSM-сигнализацию Часовой 8х8:

Видим, что наибольший нагрев происходит на плате питания слева. Давайте попытаемся поднести тепловизор поближе и посмотреть тепловизором на плату питания. Расстояние около 20 см.

Видим, что с близкого расстояния ИК-изображение сильно смещается вверх. Поэтому с менее чем 0.5м, лучше смотреть в чисто ИК-диапазоне без видеоналожения. При этом, не стоит забывать про переключения режима дистанции слияния изображений.

Далее я попытался сравнить показания с термопары. Наполнил немного ванну водой и опустил туда щуп термопары. Перекрестие тепловизора постарался навести точно на щуп. Как видим разница в показаниях составляет примерно 1 градус.

Проделывал разные эксперименты, сравнивая показания с термометров и тепловизоров – разница 1-2 градуса (до 100 °С).

Коэффициент теплового излучения EMS

Материалы с разной структурой поверхности имеют разные способности излучать и поглощать энергию. А т.к. тепловизор измеряет температуру бесконтактным способом, то к примеру для отражающих материалов - алюминий, золото, вольфрам, металл, способность отражения будет 70-80%, а для бумаги, воды, кирпича 10-20%. Коэффициент излучения определяется отношением энергии, излучаемой объектом при заданной температуре к энергии, испускаемой абсолютным излучателем при той же температуре. Коэффициенты излучения колеблются в пределах от 0.1 до 1.0. Существуют специальные таблицы коэффициентов излучения для основных материалов. В прилагаемой инструкции на последней странице есть таблица EMS.

К примеру возьмем тепловой снимок коллектор отопления.

Сам коллектор отопления из латуниевого сплава, затем к отводам подключены стальные удлинители (хромированные) и через американки полипропиленовые трубы. Температура теплоносителя около 70°С. Видим, что тепловизор показывает максимальную температуру 62°С на ППр трубе. Хотя на самом деле даже рукой чувствуется, что наиболее горячий элемент здесь хромированные удлинители! Перекрестие как раз наведено на них, но отображаемая температура – 38.4°С…

Вот для этого и нужна настройка EMS! И при исследовании различных объектов, где есть отражающие материалы, это свойство тепловизоров (и пирометров кстати тоже) все время надо учитывать. Особенно при замере температур таких поверхностей, как дымоходы из нержавейки и т.д.:

К сожалению (а точнее к счастью) я так и не нашел реальных объектов где можно было бы потестировать тепловизор по той его части, как он позиционируется в рекламных проспектах (т.е. для поиска неисправностей в электропроводке, щитках оборудования и т.д.). У меня и у всех знакомых которых я обошел с электрикой все в порядке.

Поэтому пару фотографий из интернета.

Выводы

Да конечно, хотелось бы побольше разрешение сенсора чем 32х31, но тогда возрастет и цена тепловизора. Поэтому данная модель – компромиссное решения для каких-то бытовых задачи или для тех, кому не требуется большая точность и разрешение. У меня нет возможности сравнить с прибором более высокого класса, скажем с сенсором 120х160, поэтому могу судить только по снимкам в интернете с таких приборов. Но лично мне прибор понравился и для моих задач он полностью мне подходит, а платить по 80к за более лучший по характеристикам тепловизор, частнику или даже небольшой ремонтной фирме не всегда есть возможность