3.1 Принцип работы аналога

Рисунок 2.7. – тепловизор « ИРТИС»

Тепловизор «Скат» представляет собой оптический инфракрасный прибор, предназначенный для обнаружения и визуализации тепловых полей.

Приёмник теплового излучения в тепловизоре представляет собой неохлаждаемую микроболометрическую матрицу на основе пироэлектрика. Пироэлектрики (от греч. pyr – огонь) – кристаллические диэлектрики, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, то есть поляризацией в отсутствии внешних воздействий. Обычно спонтанная поляризация пироэлектриков не заметна, так как электрическое поле, создаваемое ею, компенсируется полем свободных электрических зарядов, которые «натекают» на поверхность из его объёма и из окружающего воздуха. При изменении температуры величина спонтанной поляризации изменяется, что вызывает появление электрического поля, которое можно наблюдать, пока свободные заряды не успеют его скомпенсировать. Это явление называется пироэлектрическим эффектом или пироэлектричеством.

Типичные представители пироэлектриков: турмалин, триглицинсульфит, титанат бария, титанат свинца, сегнетоэлектрические цирконаты свинца, сополимеры винилиденфторида (PVDF), моногидрат сульфат лития.

Действие пироэлектрика в тепловизоре основано на регистрации электрических сигналов, возникающих в кристалле при изменении его температуры под действием излучения.

3.2Сравнительный анализ тепловизоров «ИРТИС» и «Скат»:

«ИРТИС-2000» работает в диапазоне 3-5 мкм, что позволяет наблюдать слабоконтрастные объекты, и на этот диапазон приходится максимум спектра излучения факелов пламени. ПМО к тепловизору позволяет измерять значения абсолютной температуры, строить термопрофили выбранной области термограммы, конвертировать термограммы в форматы, пригодные для обработки в другом ПО. Кроме того, данный термограф является полностью Российской разработкой.

Из недостатков тепловизора ИРТИС наиболее существенными оказались необходимость постоянной заливки жидкого азота для охлаждения приёмника излучения и ограничение непрерывной работы тепловизора. Время формирования кадра 1,5 с, что налагает существенные ограничения на непрерывный мониторинг. Тепловизор для защиты от внешних воздействий (улица) необходимо устанавливать в специально изготовленный термобокс.

Преимущества тепловизора «Скат»: неохлаждаемая микроболометрическая матрица не требует заливки жидким азотом; частота развёртки кадров 25 Гц обеспечивает более высокое быстродействие тепловизионного канала; высокая надёжность и время непрерывной работы более 10000 часов. Диапазон 8-13 мкм выигрывает на больших дистанциях, поскольку отношение сигнала к шуму в изображениях слабо нагретых тел выше, чем при диапазоне 3-5 мкм. Программа MIM Visualizer, которой обрабатываются термограммы «Ската», имеет множество полезных функций, таких как наличие двух палитр отображения термограмм, отображение интенсивности температурной картины на теплоизображении; построение термопрофиля (сечения) изображения любой длины и направления в пределах кадра; функция вычитания одного кадра из другого, что позволяет наблюдать изменение температурной интенсивности с течением времени.

Из недостатков тепловизора «Скат» можно выделить посредственное качество термограмм при чересчур влажной атмосфере; при одинаковых площадях фоточувствительного элемента и одинаковых электрических полосах пропускания приемники 3-5 мкм чувствительны к более слабым сигналам, чем приемники 8-12 мкм. Также следует выделить тёмный ореол вокруг сильно нагретых объектов, возникающий из-за неточной настройки апертурной диафрагмы тепловизора.

3.3 Сравнение техническиx параметров тепловизоров:

	Тепловизор ИРТИС	Тепловизор СКАТ
ИК-приемник	InSb(HgCdTe)	TrBa
Спектральный диапазон	3-5(8-12)мкм	8-13 мкм
Чувствительность к перепаду температур на уровне 30 ° C	0.05 °C (0.02 °C)	0.02-0.02°C
Мгновенное поле зрения	Не более 1.5 мрад	Не более 1.4 мрад
Диапазон измерений	-60 °C - +300 °C(+500 °C)	-30°C - + 270 °C
Погрешность измерения абсолютныx температур по АЧТ по всему полю зрения	±1% или ±1%  °C от измеряемого диапазона	±0.85% или ±0.85%  °C от измеряемого диапазона
Диапазон рабочих температур	От -20 °C до +50  °C (от -40 °C до +60 °C)	От -20 °C до +60  °C
Число элементов разложения по строке	640	740
Число строк в кадре	480	560
Время формирования кадра	Не более 0.8 сек , 3.2 сек	Не более 0.3 сек ,1сек
Время автономной работы	Не менее 8 часов	Не менее 10000 часов
Габариты ИК-камеры ИРТИС-2000СВ	Не более 92×120×200 мм	88×95×150 мм
Вес ИК - камеры ИРТИС-2000СВ	Не более 1.4 кг	Не более 1,6 кг

[5]

4.Применение тепловизоров в нефтегазовом комплексе: Рисунок 2.8.Уровень жидкости в резервуарах с кислотами    Инфракрасная термография представляет собой БЕЗОПАСНЫЙ и эффективный метод проверки уровня жидкости в резервуарах с кислотами и другими опасными средами.  В настоящее время для проверки уровня оператор помещает в резервуар деревянный шест. Использование тепловизора не только облегчит и обезопасит работу оператора, но и поможет в оперативном решении проблем, связанных с отказами датчиков уровня.  Подсчитано, что применение тепловизионной техники для обследования резервуаров с кислотами позволит сэкономить 1000 человеко-часов в год и значительно увеличит безопасность выполнения работ.  Рисунок 2.9.Утечка из конденсационного горшка.   Рисунок 3.0.Определение уровня жидкости.   Рисунок 3.1. холодные зоны, где внутри неизолированного паропровода произошла конденсация пара. Накопление конденсата привело к уменьшению толщины стенки вследствие коррозии. Рисунок 3.2.разрушение жаростойкого покрытия трубы печи для нагрева сырой нефти. Если не принять мер, подобная ситуация может привести к быстрому разрушению металла и катастрофическому отказу. [6].

 Также тепловизор с легкостью обнаруживает утечки и диагностирует состояние изоляционного покрытия, герметичность швов, утончения стенок труб, а также контроль за пересечением труб их деформации в результате подвижности грунта.

Заключение

Из вышесказанного, можно сделать вывод, что тепловизор «ИРТИС» имеет преимущество в использовании в местах, где колебание температур очень мало-например для анализа низкоконтрастного пламени на вышкаx в нефтегазовой промышленности. Но его малая автономность не позволит использовать его долгое время, из-за необходимости дозаправки жидким азотом, что приведет к дополнительным экономическим затратам.

Наоборот, тепловизор «СКАТ», имея ряд преимуществ, может использоваться для общего мониторинга нефтегазовых комплексов, для чего нужно обеспечить данному тепловизору панорамный обзор всего объекта. Тепловизор сможет анализировать участки с более меньшей температурой, чем тепловизор « ИРТИС».

В настоящее время не изобретено универсального тепловизора, как и любого другого измерительного прибора. Однако, опираясь на знание ситуации, можно сделать выбор в пользу самого оптимального варианта.

Литература

1. Тепловизор Иртис 2000 //Дата обновления:25.09.2011. URL: http://www.irtis.ru/prod1.html (дата обращения :15.04.2012)

2. Драгун В.Л. Тепловизионные системы в исследовании тепловых процессов./М.: Наука, 1967. – 256 с.

3. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы/М.: Высшая школа,1981.- 476 с.

4. Савельев И.В. Курс общей физики./М.: Астрель,2003.- 368 с.

5. Скат //Дата обновления:12.11.2012.URL:

http://www.infosecur.ru/ (дата обращения:25.04.2012)

6. Диагностическое оборудование //Дата обновления:23.02.2012. URL:

http://www.pergam.info/ (дата обращения : 28.04.2012)

3