СодержаниеАННОТАЦИЯ
«Тепловизионные оптико-электронные приборы»
Расчетно-пояснительная записка содержит страниц 47, рисунков 13, таблиц 2, литературных источников 6.
В настоящей работе рассмотрены устройство, принцип действия и основные характеристики тепловизоров, проведен обзор и сравнение существующих в настоящее время приборов, применяемых на производствах.
Данная работа может быть использована студентами 4-го курса при изучении дисциплины «Оптические и оптико-электронные системы и приборы.
СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ И ИХ ОБЩАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА 4
1.1. Теория теплового излучения 4
1.2. Общая структурная схема тепловизионных приборов 9
2. ОПТИЧЕСКИЕ И ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ 11
2.1. Оптические материалы 11
2.2. Оптические системы тепловизионных приборов 16
2.3. Модуляторы и дефлекторы оптического излучения 20
3. НАЗНАЧЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ПРИБОРА ТПВ-1М2 И ЕГО СРАВНЕНИЕ С ИНОСТРАНЫМ АНАЛОГОМ 34
3.1. Назначение тепловизора ТПВ-1М2 34
3.2. Сравнение с иностранным аналогом 39
4. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ 42
4.1. Функции и назначение тепловизионных приборов 42
4.2. Применение тепловизионных приборов в медицине и ветеринарии 44
4.3. Применение тепловизионных приборов в радиоэлектронике 47
4.4. Применение тепловизионных приборов в электротехнике 49
4.5. Применение тепловизионных приборов в строительстве 50
ПРИЛОЖЕНИЯ 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
СОДЕРЖАНИЕ 58ВведениеВВЕДЕНИЕ
Оптико-электронные системы формирования, обработки и визуализации инфракрасных изображений, или инфракрасные системы (ИКС), находят все более широкое применение в самых различных областях науки и техники. ИКС можно разделить на системы тепловидения и приборы ночного видения. Тепловизионные приборы (ТВП), обеспечивающие наблюдение объектов и прилегающего фона за счет их собственного теплового излучения, составляют основу многих современных оптико-электронных систем и комплексов различного назначения.
Успехи ведущих зарубежных стран в массовом оснащении ТВП служб, занимающихся навигацией, диспетчированием движения, поисково-спасательными работами, контролем качества и эксплуатационными свойствами промышленных и жилых объектов (зданий, теплосетей, линий электропередач), экологическим контролем, спектрозональной съемкой, а также обеспечением безопасности и охраны таких объектов, как АЭС, взлетно-посадочные полосы аэропортов и т. д., достигнуты за счет своевременной реализации специальных программ разработки наиболее дорогостоящих и сложных в изготовлении узлов тепловизионной техники, обеспечивающих оптимальное соотношение между техническими и стоимостными показателями, упрощение задач эксплуатации и возможность совершенствования технических характеристик системы за счет улучшения параметров отдельных узлов.
Эта уникальная особенность работы ТВП обусловила значительный интерес к ним различных научных и технических ведомств развитых стран мира.
Данная работа посвящена исследованию принципов построения ТВП.
Целью выпускной квалификационной работы является рассмотрение назначения, принципа действия и основных характеристик тепловизионных приборов.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ И ИХ ОБЩАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА
1.1. Теория теплового излучения
Оптико-электронные методы позволяют измерить температуру объекта путем анализа параметров потока теплового излучения от объекта [1].
Для характеристики излучения нагретых тел используется понятие абсолютно черного тела (АЧТ) — тела, поглощающего все падающее на него излучение независимо от его спектрального состава.
Основной характеристикой излучения АЧТ является спектральная поверхностная плотность излучения , Вт/(см2?мкм). Зависимость спектральной плотности излучения АЧТ от температуры определяется формулой Планка.
,
(1.1)
где Т – температура, К; С1 =3,7413?10-12 Вт?см2; С2 =1,436 см?K; ? – длина волны излучения, мкм.
При и (1.1) принимает следующий вид (формула Рэлея – Джинса):
,
(1.2)
а при - формулой Вина:
(1.3)
Непосредственной задачей ТВП, является дистанционное измерение параметров потока излучения, испускаемого объектом (или частью объекта). К параметрам, характеризующим поток излучения, относятся абсолютное значение этого потока и его спектральное распределение.
Абсолютное значение потока излучения Ф, преобразуемого тепловизором в электрический сигнал, определяется коэффициентом А использования потока от объекта и коэффициентом спектрального пропускания оптической системы ??, т. е.:
.
(1.4)
Из (1.1) и (1.4) следует, что для определения Ф=f(Т) необходимо вычислить интеграл:
.
(1.5)
Если b?T задано формулой Планка, интеграл (1.6) аналитически не вычисляется и его определение возможно только графическим путем или с помощью таблиц и номограмм [2]. Следовательно, установить связь между Т и Ф в явном виде в общем случае нельзя. Лишь в случае, когда , эта связь определяется в явном виде законом Стефана - Больцмана:
.
(1.6)
где ? - постоянная Стефана - Больцмана; ? = 5,6687•10-12 Вт/(м2•К4).
Однако если используются ограниченный участок спектра излучения и диапазон температур, где справедлива формула Вина, выражение (1.2) может быть вычислено и при любой характеристике ??.
Рис. 1.1. К определению потока, ограниченного фильтром
Какой бы сложной ни была зависимость ?=f(?), ее можно разбить на ряд участков (рис. 1.1), для каждого из которых ?? можно записать:
,
(1.7)Заключение5482ЛитератураБИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Поскачей А.А., Чубаров Е.П. Оптико-электронные системы измерения температуры. М.: Энергопромиздат, 1988.
2. Гордое А. Н. Основы пирометрии. М.: Металлургия, 1971.
3. Жуков А.Г., Горюнов А.Н., Кальфа А.А. Тепловизионные приборы и их применение// Под ред. Н.Д. Девяткова. – М.: Радио и связь, 1983.
4. Приборы и методы температурных измерений// Б. Н. Олейник, С. И. Лаздина, В. П. Лаздин, О. М. Жагулло. М.: Изд-во стандартов, 1987.
5. Ишанин Г. Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1986.
6. Пространственные модуляторы света// А.А. Васильев, Д. Касасент, И.Н. Компанец, А.В. Парфенов. М.: Радио и связь. 1987.
7. Аксененко М. Д., Бараночников М. Л. Приемники оптического излучения. М.: Радио и связь. 1987.
8. Ллойд Д. Системы тепловидения. М.: Мир, 1978
9. Ж. Госсорг. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. М., "Мир", 1988
10. А.Ф. Белозеров, В.М. Иванов. Современные зарубежные тепловизионные приборы// Оптический журнал. Т. 70. №10. 2003
11. А. В. Медведев; М. И. Гундяк; В. Д. Иваницкий; С. Н. Князева. Тепловизионный прибор ТПВ-1М2 с улучшенным растром изображения. Т.71. №5. 2001
12. http://www.teplovisor.com.
13. http://www.thermography.ru.
14. http://www.flir.ru/.
|
|
