otd

Тепловизоры – приборы для съемки тепловой карты объекта

Физическая основа, принцип действия, состав и классификация. Физической основой для создания тепловизора послужил эффект, связанный со способностью некоторых веществ (материалов) изменять свои электрические свойства (в частности проводимость) под воздействием электромагнитного излучения в диапазоне от 0,75 до 1000мкм. – инфракрасном диапазоне.

Состав. Тепловизор состоит из оптической системы (объектива), фокусирующего тепловой поток от объекта на чувствительный элемент – приемник инфракрасного излучения (ИКИ) и блока обработки (усиления) для представления тепловой карты (термограммы) объекта в виде, удобном для анализа.По способу получения термограмм тепловизионные приборы подразделяются на сканеры и тепловизоры.Термосканеры имеют один чувствительный элемент, на который системой сканирования подается ИКИ от элементов объекта в соответствии с заданным алгоритмом и с шагом, при котором формируется матрица значений поступивших сигналов. Чувствительным элементом термосканера может быть элемент, изготовленный по различным технологиям. Тепловизоры имеют много чувствительных элементов, размещенных на одной подложке - матрицу (160х120, 320х240, 640х480). Каждый элемент формирует выходной сигнал в зависимости от величины сигнала ИКИ, поступившего на него с единицы поверхности объекта. Чувствительные элементы матриц могут быть изготовлены по различным технологиям.

Приемники ИК-излучения.

По принципу действия в зависимости от типа чувствительного элемента приемники ИКизлучения подразделяются на:- болометрические;- пироэлектрические;- термоэлектрические;- фотонные. В современных тепловизорах используются болометрические и фотонные приемники

ИКИ. Болометр представляет собой резистор, у которого изменяется сопротивление в зависимости от мощности падающего на него теплового потока. Из элементарных болометров формируются болометрические матрицы. Наибольшее распространение находят болометрические матрицы на оксиде ванадия и на аморфном кремнии. Такие матрицы не требуют охлаждения. Постоянная времени болометров изменяется от 10-1 до 10-3 с.

Приемники на основе фотоэффекта выпускаются в основном на базе антимонида индия . При работе такие приемники необходимо охлаждать до температуры порядка 70К. В настоящее время выпускаются охлаждаемые матрицы на 320х240 элементов (пикселей). Недостатком приемников на основе фотоэффекта является необходимость охлаждения до низких температур (с использованием жидкого азота), что создает определенные ограничения при использовании. Спектральная чувствительность таких приемников на 1-2 порядка выше болометрических, однако, они имеют ограниченный спектральный диапазон чувствительности с явно выраженным максимумом. Постоянная времени приемников на основе фотоэффекта изменяется от 10-5до 10-6с, т.е. их возможно применять для подвижных объектов.

Объективы. Главное требование к объективу тепловизора – он должен быть прозрачным для инфракрасного излучения. Объективы для тепловизоров изготавливают из германия.

Эффективное использование тепловизора, определяется рациональностью выбора конкретной модели или модификации в зависимости от требуемых технических характеристик.

Тип матрицы – определяет быстродействие, чувствительность; Размер матрицы –количество элементарных болометров

Фокусное расстояние - определяет минимальном расстоянии до объекта съёмки, при котором можно получить четкие термограммы

Пространственное разрешение - характеризует способность тепловизора различать мелкие предметы на большом расстоянии.

Охлаждение матрицы – охлаждаемые матрицы имеют более высокую температурную чувствительность, но требуют периодическую заливку жидкого азота, а неохлаждаемые обеспечивают более высокую готовность тепловизора к работе;

Диапазон измерений температуры, °С – рабочий диапазон должен перекрывать максимальную температуру объекта на 25%.

Порог температурной чувствительности - определяет минимальную различимую разность температур объекта и его фона. Должен быть не хуже 0,1 град. при температуре +30 град.

Погрешность измерения температуры – интегральная характеристика тепловизора– у большинства тепловизоров с неохлаждаемой матрицей составляет - + 2%;

Характеристики:

Диапазон измерений: от -50°C до 1050°C Погрешность: ±1.5°C Цена деления: 0.1°C Лазерный целеуказатель: Laser Class II

Питание: батарея 9V (тип 6F22 "Крона") в комплекте Размеры дисплея: 44×37 мм Размеры: 220×134×60 мм Вес: 480 г

7.15 ИНТРОСКОПИЯ

Основой автоматизированной системы комплексной технической диагностики вагонов в перспективе может быть интроскопический метод. Этот метод позволяет с помощью жесткого излучения, генерируемого линейными ускорителями электронов, решить следующие задачи: получить компьютерное изображение недоступных для непосредственного осмотра деталей узлов, например, изображение механизмов сцепленных автосцепок и т.п.; оценить величину перекрытия запирающих частей замков автосцепки;

обнаружить наличие или отсутствие зазоров (например, между гайкой торцевого крепления и упорным кольцом и т.п.); выявить недопустимые износы, деформации, изломы недоступных для

осмотра деталей, наличие посторонних металлических предметов; оценить количественно размеры деталей, в том числе те размеры, которые обычно в эксплуатации контролю не подлежат (расстояние между

фрикционными планками, базу боковой рамы, зазоры между корпусом буксы и буксовыми челюстями и т.п.), а так же взаимное положение деталей (например, завышение фрикционного клина).

Схема опытной интроскопической установки. 1-ускоритель, 2-первый коллиматор, 3-объект контроля, 4-второй коллиматор, 5-детекторная линейка.

Красный прямоугольник выделяет зону взаимодействия предохранителя от саморасцепа и выступа противовеса замкодержателя. Вверху автосцепки не сцеплены, внизу сцеплены.

Синий прямоугольник выделяет зону перекрытия замков. Вверху замки не перекрываются (светлая полоса), внизу они перекрыты (двойная темная полоса).