Termowizory - być jak Predator
Zdarzają się sytuacje i cele, których mimo posiadania sokolego wzroku i najwyższej jakości optyki nie jesteśmy w stanie dostrzec gołym okiem. Wtedy w sukurs przychodzą nam urządzenia termowizyjne, pozwalające na obserwację obiektów poprzez śledzenie ich sygnatury cieplnej. Przez ostatnie dekady znalazły swoje zastosowanie w rękach cywilnych inżynierów, służb granicznych, myśliwych, a także... łowców z innych planet. Co to za urządzenia oraz w jaki sposób działają, postaramy się przedstawić w poniższym blogu.
Historia powstania urządzeń termowizyjnych
Za wynalazcę technologii termowizji, uznaje się Fredericka Williama Herschela - był on niemieckim konstruktorem teleskopów i astronomem, który chcąc zmodernizować swój teleskop, odkrył działanie promieniowania podczerwonego. Problemem, który otworzył nową ścieżkę nauki, okazały się zbyt jaskrawe promienie słoneczne. Herschel, chcąc usunąć ten problem ze swoich obserwacji, rozpoczął testowanie szkiełek o różnych kolorach, ponieważ odkrył, że różne kolory szkła przepuszczają mniej, lub więcej energii słonecznej w zależności od koloru.
Astronom, chcąc ustalić, co kryje się za tym zjawiskiem, postanowił zmierzyć temperaturę pól, w których przez pryzmat przepuszczał promieniowanie. Po zmierzeniu temperatury każdego koloru szkła odkrył, że przy kolorze czerwonym termometry rejestrowały znacznie większą temperaturę. Naukowiec wysnuł więc wniosek, że musi istnieć niewidoczne promieniowanie wytwarzające energię cieplną. To właśnie promieniowanie nazywamy dzisiaj promieniowaniem podczerwonym.
Dalszy rozwój termowizorów
Rozwój technologii, nastąpił jednak dopiero podczas pierwszej wojny światowej, gdzie ciężka i trudna w obsłudze kamera termowizyjna znalazła użytek przy namierzaniu wrogich samolotów, lejąc wodę na ledwo poruszający się młyn technologii.
Pierwsza pełnoprawna kamera termowizyjna powstała jednak dopiero w 1960 roku i służyła, wbrew utartym trendom, do użytku cywilnego. Ze względu na wagę urządzenia i system chłodzenia ciekłym azotem, obsługa tego urządzenia była niezwykle wymagająca i utrudniona.
Dopiero na przełomie XX i XXI wieku nastąpiła dostateczna miniaturyzacja elementów składowych kamer termowizyjnych, a dzięki temu zwiększyła się ich dostępność i mnogość zastosowań. Dzięki rozwojowi techniki jesteśmy również w stanie wybrać sposób prezentacji obrazu spośród kilku dostępnych opcji, wliczając w to WHOT, czyli obiekty cieplejsze wyświetlane są jako bielsze, BHOT, w którym to z kolei obiekty cieplejsze wyświetlane są jako czarniejsze, oraz różne warianty kolorowe, między innymi klasyczne “zimne niebieskie, cieplejsze pomarańczowe, najcieplejsze białe”.
Różnice między wyświetlaniem Black Hot, White Hot, oraz opcjami kolorowymi
Jak wielu użytkowników, tak wiele preferencji dotyczących sposobu prezentacji obrazu. Zasada działania jednak opiera się na tych samych schematach: w urządzeniach termowizyjnych na każdy piksel wyświetlacza przypada jedna komórka czuła na promieniowanie cieplne, dzięki temu jesteśmy w stanie nadać jej odpowiedni kolor na wyświetlaczu w zależności od mocy wykrytego promieniowania.
Dokładnie takiego zabiegu dokonują różne palety kolorów dostępne w urządzeniach termowizyjnych. Dzięki temu ciepłe obiekty mogą być oznaczone na przykład ciemniejszym kolorem od chłodniejszych, co pozwoli nam na ich szybsze wykrycie (Black Hot), kolorem jaśniejszym od chłodniejszych (White Hot) lub według ustalonego przez producenta sposobu jak na przykładzie zamieszczonego poniżej schematu Ironbow.
Mimo wielu różnic między poszczególnymi paletami kolorów nie można jednoznacznie określić uniwersalnego, najlepszego ustawienia do użycia przy celownikach termowizyjnych. Wybór palety kolorów zależny jest od indywidualnych preferencji użytkownika i sytuacji, w której chcemy go używać
Czym różni się noktowizja od termowizji?
W poprzednim wpisie na temat noktowizji poruszyliśmy budowę i sposób działania urządzeń noktowizyjnych. Co bardziej spostrzegawczy, na pewno zwrócili uwagę na fakt, że zarówno urządzenia noktowizyjne jak i kamery termowizyjne korzystają z pasma podczerwieni. Główną różnicą jest jednak przedział pasma, jaki jest używany przez każdą z tych technologii.
Urządzenia noktowizyjne wykorzystują tylko niewielki wycinek fal z pasma bliskiej podczerwieni (near Infrared), podczas gdy celowniki termowizyjne korzystają z praktycznie całej szerokości pasma podczerwieni do wykrywania różnicy temperatur obserwowanych obiektów.
Kolejną istotną różnicą jest fakt, że kamery termowizyjne występują tylko w formie cyfrowej, przez co obraz, jaki otrzymujemy, jest ograniczony rozdzielczością urządzenia. Tego problemu nie ma w analogowych urządzeniach noktowizyjnych, oferujących pełne odzwierciedlenie obserwowanego obrazu.
Jak działa kamera termowizyjna?
Wszystkie obiekty emitują energię podczerwieni znaną jako sygnatura cieplna. Korzystając z tej informacji, stworzono matryce czujników, będące w stanie przechwycić fale energii podczerwieni i przetwarzać ją na energię elektryczną pozwalając wytworzyć obraz widoczny dla ludzkiego oka.
Rozwijając tę myśl, fale podczerwone przechodzą przez soczewkę kamery termowizyjnej, a następnie uderzają o matrycę zawierającą tysiące czułych na fale energii podczerwonej detektorów ułożonych w siatkę, podobnie jak piksele na ekranie wyświetlacza. Gdy fale spotkają się z detektorami, wytworzony zostaje ładunek elektryczny, który następnie zostaje wysłany do procesora przetwarzającego impulsy elektryczne na obraz, który jest następnie wyświetlany na ekranie naszej kamery termowizyjnej w postaci obrazu ukazującego różnicę temperatury od zadanej lub otoczenia.
Jaką kamerę termowizyjną wybrać?
Ze względu na stale przyspieszający rozwój oraz miniaturyzację kamer termowizyjnych, występują one aktualnie w różnych formach takich jak ręczne kamery termowizyjne, wyglądem przypominające termometr, nakładki termowizyjne do lunet czy celowniki termowizyjne. Występują również jako dodatki do telefonów komórkowych, pozwalających na uzupełnienie zwykłego smartfona o kamerę termowizyjną.
Do zastosowań profesjonalnych, takich jak sprawdzanie izolacji budynków lub przedmiotów zdecydowanie polecilibyśmy użycie ręcznych kamer termowizyjnych, ze względu na większą ilość opcji i kalibracji oraz wygodny w użyciu kształt. Kamery te po odpowiedniej kalibracji sprawdzą się również przy masowym pomiarze temperatury, czy wyszukiwaniu źródeł ciepła np. w pożarnictwie.
Myśliwi z pewnością powinni zwrócić uwagę na dedykowane celowniki termowizyjne oraz nakładki termowizyjne do lunet. Urządzenia te są tak zaprojektowane, by wytrzymywać wstrząsy wywoływane użytkowaniem broni, oferując możliwość wyszukiwania celu po jego sygnaturze cieplnej.
Jaki celownik termowizyjny - luneta czy przystawka?
Celowniki, lub inaczej lunety termowizyjne oferują zintegrowany znak celowniczy oraz opcję nanoszenia poprawek, pozwalając na oddanie precyzyjnego strzału. Nakładki termowizyjne do lunet natomiast, korzystają z krzyża celowniczego lunety, do której są mocowane, dzięki czemu są tańsze i pozwalają na szybkie przyłączenie i odłączenie od ulubionej lunety.
Lunety termowizyjne z pewnością przypadną do gustu wszystkim szukającym pewnego, monolitycznego urządzenia oferującego opcję „wszystko w jednym”, dzięki czemu nie będą musiały martwić się o zgrywanie poszczególnych elementów systemu celowniczego oraz ich współpracę ze sobą. Lunety termowizyjne często oferują zmianę wygodną zmianę przybliżenia, różne rodzaje punktu celowniczego, zmianę trybu wyświetlania, jak również część z nich wyposażona jest w zintegrowany dalmierz, dzięki czemu jesteśmy w stanie szybko określić odległość do celu i nanieść poprawki.
Jeśli natomiast posiadasz już wysokiej klasy lunetę celowniczą i poszukujesz tylko możliwości rozszerzenia jej o zdolności termowizyjne, z pewnością powinieneś zwrócić uwagę na nakładki termowizyjne do lunet. Te urządzenia pozwalają na dalsze wykorzystywanie ulubionej lunety, jednocześnie dając możliwość obserwacji w kilku różnych paletach cieplnych oraz wykorzystanie wbudowanego przybliżenia optycznego.
Sprawdź również naszą ofertę na kategorii Termowizory myśliwskie.
W blogu wykorzystaliśmy materiały graficzne firmy HIKVision