التصوير الحراري

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 21 صور
الموسوعة الحرة
صورة حرارية لمبنى تقليدي في الخلفية و" منزل سلبي " في المقدمة

التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء ( IRT )، أو الفيديو الحراري أو التصوير الحراري ، هي عملية تلتقط فيها الكاميرا الحرارية وتنشئ صورة لجسم ما باستخدام الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم في عملية ما، وهي أمثلة على علم التصوير بالأشعة تحت الحمراء . عادةً ما تكتشف الكاميرات الحرارية الإشعاع في النطاق الطويل للأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي (حوالي 9000-14000 نانومتر أو 9-14 ميكرومتر ) وتنتج صورًا لهذا الإشعاع، تسمى التصوير الحراري . نظرًا لأن الأشعة تحت الحمراء تنبعث من جميع الأجسام التي تكون درجة حرارتها أعلى من الصفر المطلق وفقًا لقانون إشعاع الجسم الأسود ، فإن التصوير الحراري يجعل من الممكن رؤية بيئة المرء مع أو بدون إضاءة مرئية . تزداد كمية الإشعاع المنبعثة من الجسم مع درجة الحرارة؛ لذلك، يسمح التصوير الحراري للمرء برؤية الاختلافات في درجة الحرارة. عند النظر إليها من خلال كاميرا التصوير الحراري، تبرز الأجسام الدافئة بشكل جيد على خلفيات أكثر برودة؛ يصبح البشر والحيوانات ذوات الدم الحار الأخرى مرئيين بسهولة على البيئة، ليلاً أو نهارًا. ونتيجة لذلك، تعد التصوير الحراري مفيدًا بشكل خاص للعسكريين وغيرهم من مستخدمي كاميرات المراقبة .

صورة حرارية لقط

يمكن أيضًا مراقبة بعض التغيرات الفسيولوجية لدى البشر والحيوانات ذات الدم الحار الأخرى باستخدام التصوير الحراري أثناء التشخيص السريري. تُستخدم التصوير الحراري في الكشف عن الحساسية والطب البيطري . يروج بعض ممارسي الطب البديل لاستخدامه في فحص الثدي ، على الرغم من تحذير إدارة الغذاء والدواء من أن "أولئك الذين يختارون هذه الطريقة بدلاً من التصوير الشعاعي للثدي قد يفوتون فرصة اكتشاف السرطان في مراحله المبكرة". [1] استخدم موظفو الحكومة والمطارات التصوير الحراري للكشف عن حالات إنفلونزا الخنازير المشتبه بها أثناء جائحة عام 2009. [2]

كاميرا التصوير الحراري والشاشة: يمكن للتصوير الحراري اكتشاف ارتفاع درجة حرارة الجسم، وهي إحدى علامات الإصابة بفيروس H1N1 ( أنفلونزا الخنازير ).

تتمتع تقنية التصوير الحراري بتاريخ طويل، على الرغم من أن استخدامها قد زاد بشكل كبير مع التطبيقات التجارية والصناعية في الخمسين عامًا الماضية. يستخدم رجال الإطفاء التصوير الحراري للرؤية عبر الدخان ، والعثور على الأشخاص، وتحديد موقع قاعدة الحريق. يستخدم فنيو الصيانة التصوير الحراري لتحديد المفاصل والأقسام التي ترتفع درجة حرارتها في خطوط الكهرباء ، والتي تعد علامة على الفشل الوشيك. يمكن لفنيي البناء رؤية التوقيعات الحرارية التي تشير إلى تسرب الحرارة في العزل الحراري المعيب ويمكنهم استخدام النتائج لتحسين كفاءة وحدات التدفئة وتكييف الهواء.

غالبًا ما يكون مظهر الكاميرا الحرارية الحديثة وطريقة عملها مشابهًا لكاميرا الفيديو . غالبًا ما يكشف التصوير الحراري المباشر عن تغيرات درجة الحرارة بوضوح شديد بحيث لا تكون هناك حاجة إلى صورة فوتوغرافية للتحليل. وبالتالي، لا يتم دائمًا دمج وحدة التسجيل.

تستخدم كاميرات التصوير الحراري المتخصصة مصفوفات المستوى البؤري (FPAs) التي تستجيب لأطوال موجية أطول (الأشعة تحت الحمراء متوسطة وطويلة الموجة). الأنواع الأكثر شيوعًا هي InSb و InGaAs و HgCdTe و QWIP FPA. تستخدم أحدث التقنيات مقاييس حرارة دقيقة منخفضة التكلفة وغير مبردة كمستشعرات FPA. دقتها أقل بكثير من دقة الكاميرات الضوئية، ومعظمها 160 × 120 أو 320 × 240 بكسل ، حتى 1280 × 1024 [3] للطرازات الأكثر تكلفة. كاميرات التصوير الحراري أغلى بكثير من نظيراتها ذات الطيف المرئي، وغالبًا ما تكون الموديلات الأعلى نهاية مقيدة بالتصدير بسبب الاستخدامات العسكرية لهذه التكنولوجيا. تتطلب مقاييس الحرارة القديمة أو الموديلات الأكثر حساسية مثل InSb التبريد بالتبريد العميق ، عادةً بواسطة ثلاجة صغيرة بدورة ستيرلينج أو النيتروجين السائل .

الطاقة الحرارية

مقارنة بين صورة حرارية (أعلى) وصورة فوتوغرافية عادية (أسفل). الكيس البلاستيكي شفاف في الغالب للأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة، لكن نظارات الرجل معتمة.
يظهر هذا الرسم البياني الحراري تسخينًا زائدًا على أحد الأطراف في كتلة الصمامات الكهربائية الصناعية.
صورة حرارية تظهر تغير درجة الحرارة في منطاد الهواء الساخن

الصور الحرارية، أو المخططات الحرارية، هي في الواقع عروض مرئية لكمية الطاقة تحت الحمراء المنبعثة والمنقولة والمنعكسة من جسم ما. ونظرًا لوجود مصادر متعددة للطاقة تحت الحمراء، فمن الصعب الحصول على درجة حرارة دقيقة لجسم ما باستخدام هذه الطريقة. وتتمتع كاميرا التصوير الحراري بالقدرة على تنفيذ خوارزميات لتفسير هذه البيانات وبناء صورة. وعلى الرغم من أن الصورة تُظهر للمشاهد تقريبًا لدرجة الحرارة التي يعمل بها الجسم، إلا أن الكاميرا تستخدم في الواقع مصادر متعددة للبيانات بناءً على المناطق المحيطة بالجسم لتحديد هذه القيمة بدلاً من اكتشاف درجة الحرارة الفعلية. [4]

وقد تصبح هذه الظاهرة أكثر وضوحا عند النظر في الصيغة التالية:

القدرة الإشعاعية الساقطة = القدرة الإشعاعية المنبعثة + القدرة الإشعاعية المنقولة + القدرة الإشعاعية المنعكسة؛

حيث تكون الطاقة الإشعاعية الواردة هي ملف تعريف الطاقة الإشعاعية عند مشاهدتها من خلال كاميرا التصوير الحراري. الطاقة الإشعاعية المنبعثة هي عمومًا ما يُقصد قياسه؛ والطاقة الإشعاعية المنقولة هي الطاقة الإشعاعية التي تمر عبر الجسم من مصدر حراري بعيد؛ والطاقة الإشعاعية المنعكسة هي مقدار الطاقة الإشعاعية التي تنعكس عن سطح الجسم من مصدر حراري بعيد.

تحدث هذه الظاهرة في كل مكان، طوال الوقت. وهي عملية تُعرف باسم تبادل الحرارة الإشعاعي، حيث تساوي الطاقة الإشعاعية × الزمن الطاقة الإشعاعية . ومع ذلك، في حالة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، تُستخدم المعادلة أعلاه لوصف الطاقة الإشعاعية داخل نطاق تمرير الطول الموجي الطيفي لكاميرا التصوير الحراري المستخدمة. تنطبق متطلبات تبادل الحرارة الإشعاعي الموضحة في المعادلة بالتساوي على كل طول موجي في الطيف الكهرومغناطيسي .

إذا كان الجسم يشع بدرجة حرارة أعلى من محيطه، فسيحدث نقل للطاقة وستنتقل الطاقة من الدافئ إلى البارد وفقًا للمبدأ المنصوص عليه في القانون الثاني للديناميكا الحرارية . لذا، إذا كانت هناك منطقة باردة في الرسم البياني الحراري، فسيمتص هذا الجسم الإشعاع المنبعث من الجسم الدافئ.

تسمى قدرة الأجسام على الانبعاث بالقدرة الانبعاثية ، وتسمى قدرتها على امتصاص الإشعاع بالقدرة الامتصاصية . وفي البيئات الخارجية، قد يكون من الضروري أيضًا مراعاة التبريد الحملي الناتج عن الرياح عند محاولة الحصول على قراءة دقيقة لدرجة الحرارة.

تستخدم كاميرا التصوير الحراري بعد ذلك سلسلة من الخوارزميات الرياضية. ونظرًا لأن الكاميرا قادرة فقط على رؤية الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي من المستحيل اكتشافه بالعين البشرية ، فإنها ستبني صورة في العارض وتسجل صورة مرئية، عادةً بتنسيق JPG .

من أجل أداء دور مسجل درجة الحرارة غير التلامسي، ستقوم الكاميرا بتغيير درجة حرارة الجسم الذي يتم عرضه من خلال إعداد انبعاثيتها.

يمكن استخدام خوارزميات أخرى للتأثير على القياس، بما في ذلك قدرة وسيط الإرسال (عادةً الهواء) ودرجة حرارة وسيط الإرسال. ستؤثر كل هذه الإعدادات على الناتج النهائي لدرجة حرارة الكائن الذي يتم عرضه.

تجعل هذه الوظيفة من كاميرا التصوير الحراري أداة ممتازة لصيانة الأنظمة الكهربائية والميكانيكية في الصناعة والتجارة. من خلال استخدام إعدادات الكاميرا المناسبة والحرص عند التقاط الصورة، يمكن مسح الأنظمة الكهربائية والعثور على المشكلات. من السهل تحديد الأعطال في مصائد البخار في أنظمة التدفئة بالبخار.

في مجال توفير الطاقة، تستطيع كاميرا التصوير الحراري القيام بالمزيد. نظرًا لقدرتها على رؤية درجة حرارة الإشعاع الفعّالة لجسم ما بالإضافة إلى ما يشعه هذا الجسم، فيمكنها المساعدة في تحديد مصادر التسربات الحرارية والمناطق شديدة السخونة أيضًا.

الانبعاثية

الانبعاثية مصطلح يُساء فهمه واستخدامه غالبًا. فهو يمثل قدرة المادة على إصدار الإشعاع الحراري وهو خاصية بصرية للمادة .

كل مادة لها انبعاثية مختلفة، والتي قد تختلف حسب درجة الحرارة وطول موجة الأشعة تحت الحمراء. [5] على سبيل المثال، الأسطح المعدنية النظيفة لها انبعاثية تقل عند أطوال موجية أطول؛ العديد من المواد العازلة، مثل الكوارتز (SiO2 ) ، والياقوت (Al2O3 ) ، وفلوريد الكالسيوم (CaF2 ) ، وما إلى ذلك لها انبعاثية تزداد عند طول موجة أطول؛ تظهر أكاسيد بسيطة، مثل أكسيد الحديد (Fe2O3 ) انبعاثية مسطحة نسبيًا في طيف الأشعة تحت الحمراء.

يمكن أن تتراوح قابلية انبعاث المادة من 0.00 نظريًا (عدم انبعاث على الإطلاق) إلى 1.00 نظريًا بنفس القدر (انبعاث على الإطلاق). ومن الأمثلة على المواد ذات قابلية الانبعاث المنخفضة الفضة، بمعامل انبعاث يبلغ 0.02. ومن الأمثلة على المواد ذات قابلية الانبعاث العالية الأسفلت، بمعامل انبعاث يبلغ 0.98.

الجسم الأسود هو جسم نظري ذو انبعاثية تساوي 1 ويشع إشعاعًا حراريًا يتميز بدرجة حرارة تلامسه. أي أنه إذا كانت درجة حرارة تلامس مشع الجسم الأسود الموحد حراريًا 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت)، فإن الجسم الأسود سوف يشع إشعاعًا حراريًا يتميز بدرجة حرارة 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت).

صورة حرارية لثعبان يحمله إنسان

يصدر الجسم العادي كمية أقل من الأشعة تحت الحمراء مقارنة بالجسم الأسود النظري. وتشكل نسبة انبعاثه الفعلي إلى الانبعاث النظري (للجسم الأسود) انبعاثيته (أو معامل انبعاثيته).

من أجل إجراء قياس درجة حرارة جسم ما باستخدام جهاز التصوير بالأشعة تحت الحمراء، من الضروري تقدير أو تحديد انبعاثية الجسم. وللقيام بعمل سريع، قد يشير المصور الحراري إلى جدول انبعاثية لنوع معين من الجسم، ويدخل تلك القيمة في جهاز التصوير. ثم يقوم جهاز التصوير بحساب درجة حرارة ملامسة الجسم بناءً على القيمة المدخلة من الجدول وانبعاث الأشعة تحت الحمراء للجسم كما تم اكتشافه بواسطة جهاز التصوير.

من أجل الحصول على قياس أكثر دقة لدرجة الحرارة، قد يطبق المصور الحراري مادة قياسية معروفة بنفاذية عالية على سطح الجسم. قد تكون المادة القياسية معقدة مثل رذاذ النفاذية الصناعية المنتج خصيصًا لهذا الغرض، أو بسيطة مثل شريط العزل الأسود القياسي ، بنفاذية تبلغ حوالي 0.97. يمكن بعد ذلك قياس درجة حرارة الجسم المعروفة باستخدام النفاذية القياسية. إذا رغبت في ذلك، يمكن بعد ذلك تحديد النفاذية الفعلية للجسم (على جزء من الجسم غير المغطى بالمادة القياسية) عن طريق ضبط إعداد المصور الحراري على درجة الحرارة المعروفة. ومع ذلك، هناك مواقف حيث لا يكون اختبار النفاذية هذا ممكنًا بسبب الظروف الخطرة أو التي يصعب الوصول إليها. في هذه المواقف، يجب على المصور الحراري الاعتماد على الجداول.

الكاميرات

صورة لكلب بوميرانيان تم التقاطها باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ("الحرارية") ( ألوان زائفة )

الكاميرا الحرارية (وتسمى أيضًا كاميرا الأشعة تحت الحمراء أو كاميرا التصوير الحراري أو الكاميرا الحرارية أو جهاز التصوير الحراري ) هي جهاز ينشئ صورة باستخدام الأشعة تحت الحمراء (IR)، على غرار الكاميرا العادية التي تشكل صورة باستخدام الضوء المرئي . بدلاً من نطاق 400-700 نانومتر (نانومتر) لكاميرا الضوء المرئي، تكون كاميرات الأشعة تحت الحمراء حساسة للأطوال الموجية من حوالي 1000 نانومتر (1  ميكرومتر أو ميكرومتر) إلى حوالي 14000 نانومتر (14 ميكرومتر). تسمى ممارسة التقاط البيانات التي توفرها وتحليلها بالتصوير الحراري .

أنواع

يمكن تقسيم الكاميرات الحرارية على نطاق واسع إلى نوعين: تلك التي تحتوي على أجهزة كشف صور الأشعة تحت الحمراء المبردة وتلك التي تحتوي على أجهزة كشف غير مبردة.

أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء المبردة

صورة حرارية لعدة سحالي
كاميرا وشاشة تصوير حراري في أحد مطارات اليونان. يمكن للتصوير الحراري اكتشاف الحمى ، إحدى علامات العدوى .

عادةً ما يتم احتواء أجهزة الكشف المبردة في علبة محكمة الغلق أو في حاوية ديوار ويتم تبريدها بالتبريد العميق . التبريد ضروري لتشغيل المواد شبه الموصلة المستخدمة. تتراوح درجات حرارة التشغيل النموذجية من 4 كلفن (−269 درجة مئوية) إلى أقل بقليل من درجة حرارة الغرفة، اعتمادًا على تقنية الكاشف. تعمل معظم أجهزة الكشف المبردة الحديثة في نطاق 60 كلفن (K) إلى 100 كلفن (-213 إلى -173 درجة مئوية)، اعتمادًا على النوع ومستوى الأداء. [6]

بدون التبريد، فإن هذه المستشعرات (التي تكتشف الضوء وتحوله بنفس الطريقة التي تكتشف بها الكاميرات الرقمية الشائعة، ولكنها مصنوعة من مواد مختلفة) سوف "تعمى" أو تغمرها إشعاعاتها الخاصة. ومن عيوب الكاميرات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء المبردة أنها مكلفة سواء في الإنتاج أو التشغيل. كما أن التبريد يستهلك الكثير من الطاقة ويستغرق وقتا طويلا.

قد تحتاج الكاميرا إلى عدة دقائق لتبرد قبل أن تبدأ العمل. أنظمة التبريد الأكثر استخدامًا هي مبردات بيلتييه والتي على الرغم من عدم كفاءتها وقدرتها المحدودة على التبريد، إلا أنها بسيطة وصغيرة الحجم نسبيًا. للحصول على جودة صورة أفضل أو لتصوير الأجسام ذات درجات الحرارة المنخفضة، هناك حاجة إلى مبردات تبريد بمحرك ستيرلينج . على الرغم من أن جهاز التبريد قد يكون ضخمًا ومكلفًا نسبيًا، إلا أن الكاميرات بالأشعة تحت الحمراء المبردة توفر جودة صورة متفوقة بشكل كبير مقارنة بالكاميرات غير المبردة، وخاصة للأجسام القريبة من درجة حرارة الغرفة أو أقل منها. بالإضافة إلى ذلك، تسمح الحساسية الأكبر للكاميرات المبردة أيضًا باستخدام عدسات ذات رقم F أعلى ، مما يجعل عدسات البعد البؤري الطويل عالية الأداء أصغر وأرخص بالنسبة للكاشفات المبردة.

البديل لمبردات محرك ستيرلينج هو استخدام الغازات المعبأة تحت ضغط مرتفع، حيث يعتبر النيتروجين خيارًا شائعًا. يتم توسيع الغاز المضغوط عبر فتحة صغيرة الحجم ويمر عبر مبادل حراري مصغر مما يؤدي إلى تبريد متجدد عبر تأثير جول-تومسون . بالنسبة لمثل هذه الأنظمة، فإن إمداد الغاز المضغوط يمثل مصدر قلق لوجستي للاستخدام الميداني.

تتضمن المواد المستخدمة في الكشف بالأشعة تحت الحمراء المبردة أجهزة كشف ضوئية تعتمد على مجموعة واسعة من أشباه الموصلات ذات الفجوة الضيقة بما في ذلك أنتيمونيد الإنديوم (3-5 ميكرومتر)، وزرنيخيد الإنديوم ، وتيلورايد الكادميوم الزئبقي (MCT) (1-2 ميكرومتر، 3-5 ميكرومتر، 8-12 ميكرومتر)، وكبريتيد الرصاص ، وسيلينيد الرصاص .

يمكن إنشاء أجهزة كشف الضوء بالأشعة تحت الحمراء باستخدام هياكل من أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق العالية مثل أجهزة كشف الضوء بالأشعة تحت الحمراء ذات الآبار الكمومية .

هناك عدد من تقنيات القياس الحراري المبردة الفائقة الموصلية وغير الفائقة الموصلية.

من حيث المبدأ، يمكن استخدام أجهزة الوصلات النفقية الفائقة التوصيل كمستشعرات للأشعة تحت الحمراء بسبب فجوتها الضيقة للغاية. وقد تم إثبات وجود مجموعات صغيرة منها. ولم يتم اعتمادها على نطاق واسع للاستخدام لأن حساسيتها العالية تتطلب حماية دقيقة من الإشعاع الخلفي.

توفر أجهزة الكشف الفائقة التوصيل حساسية شديدة، حيث يستطيع بعضها تسجيل الفوتونات الفردية. على سبيل المثال، كاميرا Superconducting Camera (SCAM) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية . ومع ذلك، فهي لا تُستخدم بشكل منتظم خارج نطاق البحث العلمي.

أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء غير المبردة

تستخدم الكاميرات الحرارية غير المبردة مستشعرًا يعمل عند درجة حرارة الغرفة، أو مستشعرًا مثبتًا عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة باستخدام عناصر صغيرة للتحكم في درجة الحرارة. تستخدم جميع أجهزة الكشف غير المبردة الحديثة مستشعرات تعمل عن طريق تغيير المقاومة أو الجهد أو التيار عند تسخينها بواسطة الأشعة تحت الحمراء. ثم يتم قياس هذه التغييرات ومقارنتها بالقيم عند درجة حرارة تشغيل المستشعر.

يمكن تثبيت أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء غير المبردة على درجة حرارة التشغيل لتقليل تشويش الصورة، لكنها لا تُبرد إلى درجات حرارة منخفضة ولا تتطلب مبردات تبريدية ضخمة ومكلفة وتستهلك الطاقة. وهذا يجعل كاميرات الأشعة تحت الحمراء أصغر وأقل تكلفة. ومع ذلك، تميل دقتها وجودة صورها إلى أن تكون أقل من أجهزة الكشف المبردة. ويرجع هذا إلى الاختلافات في عمليات تصنيعها، والتي تحدها التكنولوجيا المتاحة حاليًا. تحتاج الكاميرا الحرارية غير المبردة أيضًا إلى التعامل مع توقيعها الحراري الخاص بها.

تعتمد أجهزة الكشف غير المبردة في الغالب على المواد الكهروضوئية والحديدية أو تكنولوجيا البولومتر الدقيق . [7] تُستخدم المواد لتشكيل وحدات بكسل ذات خصائص تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة، والتي تكون معزولة حرارياً عن البيئة ويمكن قراءتها إلكترونيًا .

صورة حرارية لقاطرة بخارية

تعمل أجهزة الكشف الكهروضوئية بالقرب من درجة حرارة انتقال الطور لمادة المستشعر؛ وتُقرأ درجة حرارة البكسل باعتبارها شحنة استقطاب تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة. يبلغ صافي الاستقطاب الصافي المحقق لأجهزة الكشف الكهروضوئية ذات البصريات f/1 وأجهزة الاستشعار 320x240 ما بين 70 و80 ميكرو كلفن. تتكون مجموعة المستشعر المحتملة من تيتانات الباريوم والسترونشيوم الملتصقة ببعضها البعض بواسطة وصلة معزولة حرارياً من البولي إيميد .

يمكن أن تصل مقاييس البولومترات الدقيقة المصنوعة من السيليكون إلى NETD حتى 20 ميكروكلفن. وهي تتكون من طبقة من السيليكون غير المتبلور ، أو عنصر استشعار من أكسيد الفاناديوم (V) الرقيق المعلق على جسر من نيتريد السيليكون فوق إلكترونيات المسح القائمة على السيليكون. يتم قياس المقاومة الكهربائية لعنصر الاستشعار مرة واحدة لكل إطار.

تركز التحسينات الحالية لمصفوفات المستوى البؤري غير المبردة (UFPA) في المقام الأول على زيادة الحساسية وكثافة البكسل. في عام 2013، أعلنت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة عن كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء الطويلة الموجة بقياس خمسة ميكرون وتستخدم مصفوفة المستوى البؤري (FPA) بدقة 1280 × 720. [8] بعض المواد المستخدمة في مجموعات المستشعرات هي السيليكون غير المتبلور (a-Si)، وأكسيد الفاناديوم (V) (VOx)، [9] ومنجنيت الباريوم اللانثانوم (LBMO)، وتيتانات الزركونات الرصاصية (PZT)، وتيتانات الزركونات الرصاصية الممزوجة باللانثانوم (PLZT)، وتانتالات سكانديوم الرصاص (PST)، وتيتانات لانثانوم الرصاص (PLT)، وتيتانات الرصاص (PT)، ونيوبات الزنك والرصاص (PZN)، وتيتانات سترونشيوم الرصاص (PSrT)، وتيتانات سترونشيوم الباريوم (BST)، وتيتانات الباريوم (BT)، وسلفوديد الإنتيمون (SbSI)، وثنائي فلوريد البولي فينيلدين (PVDF).

تحديد

بعض معلمات المواصفات لنظام كاميرا الأشعة تحت الحمراء هي عدد البكسل ، ومعدل الإطارات ، والاستجابة ، والطاقة المكافئة للضوضاء ، والفرق في درجة الحرارة المكافئة للضوضاء (NETD)، والنطاق الطيفي، ونسبة المسافة إلى البقعة (D:S)، والمسافة الدنيا للتركيز، وعمر المستشعر، والفرق الأدنى في درجة الحرارة القابلة للحل (MRTD)، وحقل الرؤية ، والنطاق الديناميكي ، وقوة الإدخال، والكتلة والحجم.

الفرق بين فيلم الأشعة تحت الحمراء

يُعد فيلم الأشعة تحت الحمراء حساسًا للأشعة تحت الحمراء في نطاق 250 إلى 500 درجة مئوية (482 إلى 932 درجة فهرنهايت)، بينما يتراوح نطاق التصوير الحراري بين −50 إلى 2000 درجة مئوية (−58 إلى 3632 درجة فهرنهايت). لذا، لكي يعمل فيلم الأشعة تحت الحمراء حراريًا، يجب أن تكون درجة حرارة الجسم المقاس أعلى من 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت) أو أن يعكس الأشعة تحت الحمراء من شيء ساخن على الأقل.

تلتقط أجهزة الأشعة تحت الحمراء للرؤية الليلية صورًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، أي ما وراء الطيف المرئي، ويمكنها رؤية الأشعة تحت الحمراء القريبة المنبعثة أو المنعكسة في ظلام بصري كامل. ومع ذلك، مرة أخرى، لا تُستخدم هذه الأجهزة عادةً في التصوير الحراري بسبب متطلبات درجات الحرارة المرتفعة، بل تُستخدم بدلاً من ذلك مع مصادر الأشعة تحت الحمراء القريبة النشطة.

عادةً ما تعمل أجهزة الرؤية الليلية من نوع ضوء النجوم على تكبير الضوء المحيط فقط .

التصوير الحراري السلبي مقابل التصوير الحراري النشط

تصدر جميع الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق (0  كلفن ) الأشعة تحت الحمراء . وبالتالي، فإن الطريقة الممتازة لقياس التغيرات الحرارية هي استخدام جهاز رؤية بالأشعة تحت الحمراء ، وعادةً ما يكون عبارة عن كاميرا الأشعة تحت الحمراء ذات مصفوفة المستوى البؤري (FPA) القادرة على اكتشاف الإشعاع في نطاقات الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة المتوسطة (3 إلى 5 ميكرومتر) والطويلة (7 إلى 14 ميكرومتر)، والتي يشار إليها بـ MWIR و LWIR، والتي تتوافق مع نافذتين من نوافذ الأشعة تحت الحمراء عالية النفاذية . تشير ملفات تعريف درجة الحرارة غير الطبيعية على سطح الجسم إلى وجود مشكلة محتملة. [10]

في التصوير الحراري السلبي ، تكون السمات موضع الاهتمام بشكل طبيعي عند درجة حرارة أعلى أو أقل من الخلفية. التصوير الحراري السلبي له العديد من التطبيقات مثل مراقبة الأشخاص في مكان الحادث والتشخيص الطبي ( علم الحرارة على وجه التحديد ).

في التصوير الحراري النشط ، يلزم وجود مصدر طاقة لإنتاج تباين حراري بين السمة المطلوبة والخلفية. [11] النهج النشط ضروري في كثير من الحالات نظرًا لأن الأجزاء التي يتم فحصها تكون عادةً في حالة توازن مع المناطق المحيطة. ونظرًا للخطوط الفائقة لإشعاع الجسم الأسود ، يمكن أيضًا استخدام التصوير الحراري النشط لتعزيز دقة أنظمة التصوير بما يتجاوز حد حيودها أو لتحقيق مجهر فائق الدقة . [12]

المزايا

تُظهر التصوير الحراري صورة مرئية بحيث يمكن مقارنة درجات الحرارة على مساحة كبيرة. [13] [14] [15] وهي قادرة على التقاط الأهداف المتحركة في الوقت الفعلي. [13] [14] [15] وهي قادرة على العثور على التدهور، أي المكونات ذات درجة الحرارة الأعلى قبل فشلها. ويمكن استخدامها للقياس أو المراقبة في المناطق التي يصعب الوصول إليها أو التي تشكل خطرًا على الطرق الأخرى. إنها طريقة اختبار غير مدمرة. ويمكن استخدامها للعثور على عيوب في الأعمدة والأنابيب والأجزاء المعدنية أو البلاستيكية الأخرى. [16] ويمكن استخدامها للكشف عن الأشياء في المناطق المظلمة. ولها بعض التطبيقات الطبية، وخاصة في العلاج الطبيعي .

القيود والعيوب

توجد كاميرات مختلفة أرخص وأغلى. غالبًا ما تكون أسعار الكاميرات عالية الجودة مرتفعة (غالبًا 3000 دولار أمريكي أو أكثر) بسبب تكلفة مجموعة البكسل الأكبر (أحدث التقنيات 1280 × 1024)، بينما تتوفر أيضًا نماذج أقل تكلفة (بمجموعات بكسل من 40 × 40 حتى 160 × 120 بكسل). يؤدي قلة عدد البكسل إلى تقليل جودة الصورة مما يجعل من الصعب التمييز بين الأهداف القريبة ضمن نفس مجال الرؤية.

يوجد أيضًا فرق في معدل التحديث. قد تحتوي بعض الكاميرات على قيمة تحديث تتراوح من 5 إلى 15 هرتز فقط، بينما تحتوي أخرى (على سبيل المثال FLIR X8500sc [3] ) على قيمة تحديث تبلغ 180 هرتز أو حتى أكثر في وضع عدم وجود نافذة كاملة.

كما يمكن أن تكون العدسة متكاملة أو لا.

لا توفر العديد من النماذج قياسات الإشعاع المستخدمة في إنشاء صورة الإخراج؛ إن فقدان هذه المعلومات دون معايرة صحيحة للانبعاثية والمسافة ودرجة الحرارة المحيطة والرطوبة النسبية يعني أن الصور الناتجة هي قياسات غير صحيحة لدرجة الحرارة بطبيعتها. [17]

قد يكون من الصعب تفسير الصور بدقة عندما تعتمد على أشياء معينة، وخاصة الأشياء ذات درجات الحرارة غير المنتظمة، على الرغم من أن هذه المشكلة تقل في التصوير الحراري النشط. [18]

تنتج الكاميرات الحرارية صورًا حرارية بناءً على طاقة الحرارة المشعة التي تتلقاها. [19] نظرًا لأن مستويات الإشعاع تتأثر بانبعاثية وانعكاس الإشعاع مثل ضوء الشمس من السطح الذي يتم قياسه، فإن هذا يتسبب في حدوث أخطاء في القياسات. [20]

  • تتمتع معظم الكاميرات بدقة ±2% أو أسوأ في قياس درجة الحرارة وليست دقيقة مثل طرق الاتصال. [13] [14] [15]
  • تقتصر الأساليب والأجهزة على الكشف المباشر عن درجات حرارة السطح.

التطبيقات

صورة حرارية جوية لطائرة ورقية تكشف عن سمات على/تحت ملعب عشبي. تتضمن الصورة القصور الحراري والنتح/التبخر التفاضلي
صور حرارية التقطتها طائرات بدون طيار لمجموعة من الألواح الشمسية في سويسرا
منظار البندقية الحراري AN/PAS-13 مثبت على بندقية AR-15
صورة حرارية لليمور ذو الذيل الحلقي

تميل الصور الملتقطة بواسطة كاميرات الأشعة تحت الحمراء إلى أن تكون أحادية اللون لأن الكاميرات تستخدم عمومًا مستشعر صور لا يميز بين أطوال موجية مختلفة من الأشعة تحت الحمراء. تتطلب مستشعرات الصور الملونة بنية معقدة للتمييز بين الأطوال الموجية، والألوان أقل أهمية خارج الطيف المرئي الطبيعي لأن الأطوال الموجية المختلفة لا تتطابق بشكل موحد مع نظام رؤية الألوان الذي يستخدمه البشر.

في بعض الأحيان، يتم عرض هذه الصور أحادية اللون بألوان زائفة ، حيث تُستخدم التغييرات في اللون بدلاً من التغييرات في الكثافة لعرض التغييرات في الإشارة. هذه التقنية، التي تسمى تقطيع الكثافة ، مفيدة لأنه على الرغم من أن البشر لديهم نطاق ديناميكي أكبر بكثير في اكتشاف الكثافة مقارنة بالألوان بشكل عام، فإن القدرة على رؤية فروق الكثافة الدقيقة في المناطق الساطعة محدودة إلى حد ما.

للاستخدام في قياس درجة الحرارة، عادةً ما تكون الأجزاء الأكثر سطوعًا (الأكثر دفئًا) من الصورة ملونة باللون الأبيض، ودرجات الحرارة المتوسطة باللونين الأحمر والأصفر، والأجزاء الأكثر خفوتًا (الأكثر برودة) باللون الأسود. يجب عرض مقياس بجوار صورة ملونة زائفة لربط الألوان بدرجات الحرارة. دقتها أقل بكثير من دقة الكاميرات البصرية، ومعظمها 160 × 120 أو 320 × 240 بكسل فقط، على الرغم من أن الكاميرات الأكثر تكلفة يمكن أن تحقق دقة 1280 × 1024 بكسل. الكاميرات الحرارية أغلى بكثير من نظيراتها ذات الطيف المرئي، على الرغم من أن الكاميرات الحرارية الإضافية منخفضة الأداء للهواتف الذكية أصبحت متاحة بمئات الدولارات في عام 2014. [21] غالبًا ما تُعتبر الطرز الأعلى مستوى معدات عسكرية مزدوجة الاستخدام ، وهي مقيدة بالتصدير، خاصةً إذا كانت الدقة 640 × 480 أو أكبر، ما لم يكن معدل التحديث 9 هرتز أو أقل. يتم تنظيم تصدير الكاميرات الحرارية من الولايات المتحدة الأمريكية من خلال لوائح الاتجار الدولي بالأسلحة . تم دمج الكاميرا الحرارية لأول مرة في هاتف ذكي في عام 2016، في هاتف Cat S60 .

في أجهزة الكشف غير المبردة، تكون فروق درجات الحرارة عند وحدات بكسل المستشعر ضئيلة؛ حيث يؤدي اختلاف درجة حرارة 1 درجة مئوية في المشهد إلى اختلاف قدره 0.03 درجة مئوية فقط عند المستشعر. كما أن زمن استجابة وحدات البكسل بطيء إلى حد ما، في نطاق عشرات المللي ثانية.

تستخدم تقنية التصوير الحراري في العديد من الاستخدامات الأخرى. على سبيل المثال، يستخدمها رجال الإطفاء للرؤية عبر الدخان ، والعثور على الأشخاص، وتحديد أماكن الحرائق الساخنة. وباستخدام التصوير الحراري، يحدد فنيو صيانة خطوط الطاقة المفاصل والأجزاء التي ترتفع درجة حرارتها، وهي علامة واضحة على فشلها، للقضاء على المخاطر المحتملة. وفي حالة تعطل العزل الحراري ، يمكن لفنيي البناء رؤية تسربات الحرارة لتحسين كفاءة التبريد أو التدفئة أو تكييف الهواء.

تشير الحوافر الساخنة إلى بقرة مريضة.

كما يتم تركيب كاميرات التصوير الحراري في بعض السيارات الفاخرة لمساعدة السائق ( الرؤية الليلية للسيارات )، وأولها سيارة كاديلاك ديفيل 2000 .

يمكن أيضًا مراقبة بعض الأنشطة الفسيولوجية، وخاصة الاستجابات مثل الحمى ، لدى البشر والحيوانات ذات الدم الحار الأخرى باستخدام التصوير الحراري. يمكن العثور على كاميرات الأشعة تحت الحمراء المبردة في تلسكوبات أبحاث علم الفلك الرئيسية ، حتى تلك التي ليست تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء .

تتضمن التطبيقات:

تحول كاميرات التصوير الحراري الطاقة في الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء إلى عرض ضوئي مرئي. تصدر جميع الأجسام فوق الصفر المطلق طاقة الأشعة تحت الحمراء الحرارية، لذا يمكن للكاميرات الحرارية رؤية جميع الأجسام بشكل سلبي، بغض النظر عن الضوء المحيط. ومع ذلك، لا ترى معظم الكاميرات الحرارية إلا الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن -50 درجة مئوية (-58 درجة فهرنهايت).

يعتمد طيف الإشعاع الحراري وكميته بشكل كبير على درجة حرارة سطح الجسم . وهذا يجعل من الممكن لكاميرا التصوير الحراري عرض درجة حرارة الجسم. ومع ذلك، تؤثر عوامل أخرى أيضًا على الإشعاع، مما يحد من دقة هذه التقنية. على سبيل المثال، لا يعتمد الإشعاع على درجة حرارة الجسم فحسب، بل إنه أيضًا دالة على انبعاثية الجسم. أيضًا، ينشأ الإشعاع من المناطق المحيطة وينعكس في الجسم، كما يتأثر الإشعاع من الجسم والإشعاع المنعكس أيضًا بامتصاص الغلاف الجوي .

الكاميرا الحرارية على طائرة هليكوبتر من طراز Eurocopter EC135 التابعة للشرطة الفيدرالية الألمانية

المجالات التي تستخدم فيها هذه التقنيات:

عند مشاهدته من الفضاء بواسطة مرصد وايز باستخدام كاميرا حرارية ، يبدو الكويكب 2010 AB78 أكثر احمرارًا من النجوم الموجودة في الخلفية لأنه يصدر معظم ضوئه بأطوال موجية أطول للأشعة تحت الحمراء. في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة يكون خافتًا جدًا ويصعب رؤيته.

المعايير

ASTM الدولية (ASTM)
  • ASTM C1060، الممارسة القياسية للتفتيش الحراري لتركيبات العزل في تجاويف الغلاف للمباني الإطارية
  • ASTM C1153، الممارسة القياسية لتحديد موقع العزل الرطب في أنظمة التسقيف باستخدام التصوير بالأشعة تحت الحمراء
  • ATSM D4788، طريقة الاختبار القياسية للكشف عن التقشر في أسطح الجسور باستخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء
  • ASTM E1186، الممارسات القياسية لاكتشاف موقع تسرب الهواء في أغلفة المباني وأنظمة حاجز الهواء
  • ASTM E1934، الدليل القياسي لفحص المعدات الكهربائية والميكانيكية باستخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء
المنظمة الدولية للمعايير (ISO)
  • ISO 6781، العزل الحراري - الكشف النوعي عن المخالفات الحرارية في أغلفة المباني - طريقة الأشعة تحت الحمراء
  • ISO 18434-1، مراقبة حالة الآلات وتشخيصها – التصوير الحراري – الجزء 1: الإجراءات العامة
  • ISO 18436-7، مراقبة حالة الآلات وتشخيصها - متطلبات تأهيل وتقييم الموظفين - الجزء 7: التصوير الحراري

النظير البيولوجي

التصوير الحراري حسب التعريف هو عن طريق أداة (أداة صناعية)، ولكن بعض الكائنات الحية لديها أعضاء طبيعية تعمل كنظيرات للمقياس الحراري ، وبالتالي تمتلك نوعًا بدائيًا من القدرة على التصوير الحراري ( الإدراك الحراري ). أحد أفضل الأمثلة المعروفة هو الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء في الثعابين .

التصوير الحراري باستخدام CCD وCMOS

الخطوط اللونية لدرجة حرارة الجمر المشتعل تم قياسها بكاميرا CMOS.

تتمتع أجهزة الاستشعار غير المتخصصة المقترنة بالشحنة (CCD) وأجهزة الاستشعار CMOS بحساسية طيفية عالية في نطاق الطول الموجي للضوء المرئي. ومع ذلك، من خلال الاستفادة من المنطقة "الخلفية" من حساسيتها الطيفية، أي جزء من طيف الأشعة تحت الحمراء يسمى الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)، وباستخدام كاميرا CCTV الجاهزة، من الممكن في ظل ظروف معينة الحصول على صور حرارية حقيقية لأجسام تبلغ درجات حرارتها حوالي 280 درجة مئوية (536 درجة فهرنهايت) وأعلى. [38]

عند درجات حرارة 600 درجة مئوية وما فوق، تم أيضًا استخدام كاميرات غير مكلفة مزودة بأجهزة استشعار CCD وCMOS لقياس الحرارة في الطيف المرئي. وقد تم استخدامها للسخام في اللهب، وجزيئات الفحم المحترقة، والمواد الساخنة، وخيوط SiC ، والجمر المشتعل. [39] تم إجراء قياس الحرارة هذا باستخدام مرشحات خارجية أو مرشحات باير الخاصة بالمستشعر فقط . وقد تم إجراؤه باستخدام نسب الألوان، ودرجات الرمادي، و/أو مزيج من الاثنين.

تاريخ

اكتشاف وبحث الأشعة تحت الحمراء

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 بواسطة السير ويليام هيرشل كشكل من أشكال الإشعاع يتجاوز الضوء الأحمر. [40] تم استخدام "الأشعة تحت الحمراء" (infra هي البادئة اللاتينية لـ "أدناه") بشكل أساسي للقياس الحراري. [41] هناك أربعة قوانين أساسية للإشعاع تحت الأحمر: قانون كيرشوف للإشعاع الحراري ، وقانون ستيفان بولتزمان ، وقانون بلانك ، وقانون إزاحة وين . ركز تطوير أجهزة الكشف بشكل أساسي على استخدام موازين الحرارة ومقاييس الحرارة حتى الحرب العالمية الأولى . حدثت خطوة مهمة في تطوير أجهزة الكشف في عام 1829، عندما ابتكر ليوبولدو نوبيلي ، باستخدام تأثير سيبيك ، أول ترموكبل معروف، وصنع ميزان حرارة محسنًا، وهو عبارة عن مكدس حراري خام . ووصف هذه الأداة لماسيدونيو ميلوني . في البداية، طوروا معًا أداة محسنة بشكل كبير. بعد ذلك، عمل ميلوني بمفرده، حيث ابتكر جهازًا في عام 1833 ( مكدس حراري متعدد العناصر ) يمكنه اكتشاف شخص على بعد 10 أمتار. [42] كانت الخطوة المهمة التالية في تحسين أجهزة الكشف هي مقياس الحرارة الحراري، الذي اخترعه صمويل بيربونت لانجلي في عام 1880. [43] واصل لانجلي ومساعده تشارلز جريلي أبوت إجراء تحسينات على هذا الجهاز . وبحلول عام 1901، أصبح بإمكانه اكتشاف الإشعاع الصادر عن بقرة من مسافة 400 متر وكان حساسًا لاختلافات في درجة الحرارة بمقدار مائة ألف (0.00001 درجة مئوية) من الدرجة المئوية. [44] [45] تم بيع أول كاميرا تصوير حراري تجارية في عام 1965 لفحص خطوط الطاقة ذات الجهد العالي.

ربما كان أول تطبيق متقدم لتقنية الأشعة تحت الحمراء في القسم المدني هو جهاز للكشف عن وجود الجبال الجليدية والسفن البخارية باستخدام مرآة ومكدس حراري، والذي حصل على براءة اختراع في عام 1913. [46] سرعان ما تفوق عليه أول كاشف دقيق للجبال الجليدية بالأشعة تحت الحمراء، والذي لم يستخدم مكدس حراري، والذي حصل على براءة اختراعه في عام 1914 بواسطة RD Parker. [47] تبع ذلك اقتراح GA Barker لاستخدام نظام الأشعة تحت الحمراء للكشف عن حرائق الغابات في عام 1934. [48] لم يتم تصنيع هذه التقنية بشكل حقيقي حتى تم استخدامها لتحليل اتساق التسخين في شرائح الفولاذ الساخنة في عام 1935. [49]

أول كاميرا تصوير حراري

في عام 1929، اخترع الفيزيائي المجري كالمان تيهاني كاميرا تلفزيونية إلكترونية حساسة للأشعة تحت الحمراء (الرؤية الليلية) للدفاع المضاد للطائرات في بريطانيا. [50] كانت أول كاميرا تصوير حراري أمريكية تم تطويرها عبارة عن ماسح خطي بالأشعة تحت الحمراء. تم إنشاؤه بواسطة الجيش الأمريكي وشركة Texas Instruments في عام 1947 [51] [ فشل التحقق ] واستغرق ساعة واحدة لإنتاج صورة واحدة. بينما تم التحقيق في العديد من الأساليب لتحسين سرعة ودقة التكنولوجيا، كان أحد أهم العوامل يتعلق بمسح الصورة، والتي تمكنت شركة AGA من تسويقها باستخدام موصل ضوئي مبرد. [52]

كان نظام المسح الضوئي بالأشعة تحت الحمراء البريطاني الأول هو Yellow Duckling في منتصف الخمسينيات. [53] وقد استخدم هذا النظام مرآة وكاشفًا يدوران باستمرار، مع مسح المحور Y بواسطة حركة الطائرة الحاملة. وعلى الرغم من عدم نجاحه في تطبيقه المقصود لتتبع الغواصات من خلال الكشف عن الاستيقاظ، فقد تم تطبيقه على المراقبة الأرضية وأصبح أساسًا للمسح الضوئي بالأشعة تحت الحمراء العسكري.

تم تطوير هذا العمل بشكل أكبر في مؤسسة الإشارات والرادار الملكية في المملكة المتحدة عندما اكتشفوا أن تيلورايد الزئبق والكادميوم كان موصلًا ضوئيًا يتطلب تبريدًا أقل بكثير. كما طورت شركة هانيويل في الولايات المتحدة أيضًا مجموعات من أجهزة الكشف التي يمكن تبريدها عند درجة حرارة أقل، [ بحاجة لشرح إضافي ] ولكنها كانت تقوم بالمسح ميكانيكيًا. كانت لهذه الطريقة العديد من العيوب التي يمكن التغلب عليها باستخدام نظام المسح الإلكتروني. في عام 1969، حصل مايكل فرانسيس تومبست في شركة إنجليش إلكتريك فالف في المملكة المتحدة على براءة اختراع لكاميرا تقوم بالمسح إلكترونيًا حراريًا والتي وصلت إلى مستوى عالٍ من الأداء بعد العديد من الاختراقات الأخرى خلال السبعينيات. [54] اقترح تومبست أيضًا فكرة لمصفوفات التصوير الحراري في الحالة الصلبة، والتي أدت في النهاية إلى أجهزة تصوير حديثة مهجنة ذات شريحة بلورة واحدة. [52]

من خلال استخدام أنابيب كاميرا الفيديو مثل vidicons مع مادة كهربائية حرارية مثل كبريتات ثلاثي الجليسين (TGS) كأهداف لها، يمكن الحصول على vidicon حساس لجزء عريض من طيف الأشعة تحت الحمراء [55] . كانت هذه التكنولوجيا بمثابة مقدمة لتكنولوجيا مقياس الحرارة الدقيق الحديث، وتستخدم بشكل أساسي في كاميرات مكافحة الحرائق الحرارية. [56]

أجهزة استشعار ذكية

كان أحد المجالات الأساسية لتطوير أنظمة الأمن هو القدرة على تقييم الإشارة بذكاء، فضلاً عن التحذير من وجود تهديد. وتحت تشجيع مبادرة الدفاع الاستراتيجي الأمريكية ، بدأت "أجهزة الاستشعار الذكية" في الظهور. وهي أجهزة استشعار يمكنها دمج الاستشعار واستخراج الإشارة ومعالجتها وفهمها. [57] هناك نوعان رئيسيان من أجهزة الاستشعار الذكية. الأول، على غرار ما يسمى " شريحة الرؤية " عند استخدامها في النطاق المرئي، يسمح بالمعالجة المسبقة باستخدام تقنيات الاستشعار الذكية بسبب الزيادة في نمو الدوائر الدقيقة المتكاملة. [58] التكنولوجيا الأخرى موجهة أكثر نحو استخدام محدد وتحقق هدف المعالجة المسبقة من خلال تصميمها وبنيتها. [59]

بحلول نهاية تسعينيات القرن العشرين، كان استخدام الأشعة تحت الحمراء يتجه نحو الاستخدام المدني. وكان هناك انخفاض كبير في تكاليف المصفوفات غير المبردة، مما أدى إلى جانب الزيادة الكبيرة في التطورات إلى ظهور سوق للاستخدام المزدوج يشمل الاستخدامات المدنية والعسكرية. [60] وتشمل هذه الاستخدامات التحكم البيئي، وتحليل المباني/الفن، والتشخيص الطبي الوظيفي، وأنظمة توجيه السيارات وتجنب الاصطدام . [61] [62] [63] [64] [65] [66]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "فحص سرطان الثدي: التصوير الحراري ليس بديلاً عن تصوير الثدي بالأشعة السينية". fda.gov . إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. 27 أكتوبر 2017. مؤرشف من الأصل في 23 يونيو 2018 . تم الاسترجاع في 23 يونيو 2018 .
  2. ^ "كاميرات الأشعة تحت الحمراء FLIR تساعد في الكشف عن انتشار أنفلونزا الخنازير وأمراض فيروسية أخرى". applegate.co.uk . 29 أبريل 2009. مؤرشف من الأصل في 29 فبراير 2012 . تم الاسترجاع 18 يونيو 2013 .
  3. ^ مواصفات كاميرا التصوير الحراري FLIR x8500sc محفوظ في 2019-07-10 على موقع Wayback Machine . تم الاسترجاع في 2019-07-10.
  4. ^ "Infrared Technology". thermalscope.com. مؤرشف من الأصل في 8 نوفمبر 2014. استرجاع 31 أكتوبر 2014 .
  5. ^ Hapke B (19 يناير 2012). نظرية التحليل الطيفي للانعكاس والانبعاث. مطبعة جامعة كامبريدج. ص. 416. ISBN 978-0-521-88349-8.
  6. ^ "Infrared Technology". thermalscope.com. مؤرشف من الأصل في 8 نوفمبر 2014. استرجاع 1 نوفمبر 2014 .
  7. ^ "أجهزة الكشف الساخنة". spie.org .
  8. ^ "داربا تطور كاميرات شخصية تعمل بالأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة لمنح الجنود رؤية حرارية". gizmag.com . 19 أبريل 2013. مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015 . تم الاسترجاع 20 يوليو 2024 .
  9. ^ "كاشف حراري مع عنصر حساس حراريًا مُرتَّب بشكل تفضيلي وطريقة - شركة رايثيون". freepatentsonline.com . مؤرشف من الأصل في 2023-11-18 . تم الاسترجاع في 2024-07-20 .
  10. ^ Maldague XP, Jones TS, Kaplan H, Marinetti S, Prystay M (2001). "Fundamentals of infrared and thermal testing." في Maldague K, Moore PO (المحرران). Nondestructive Handbook, Infrared and Thermal Testing z÷÷÷÷÷ . المجلد 3 (الطبعة الثالثة). كولومبوس، أوهايو : مطبعة ASNT.
  11. ^ بودزير، هيلموت؛ جيرلاش، جيرالد (2018)، إيدا، ناثان؛ مايندورف، نوربرت (المحررون)، "التصوير الحراري النشط"، دليل التقييم المتقدم غير المدمر ، شام: دار النشر الدولية سبرينغر، ص. 1-19، doi :10.1007/978-3-319-30050-4_13-1، ISBN 978-3-319-30050-4تم الاسترجاع بتاريخ 2024-11-20
  12. ^ Graciani G, Amblard F (ديسمبر 2019). "الدقة الفائقة التي توفرها الخطية الفائقة القوية بشكل تعسفي لإشعاع الجسم الأسود". Nature Communications . 10 (1): 5761. Bibcode :2019NatCo..10.5761G. doi :10.1038/s41467-019-13780-4. PMC 6917796. PMID  31848354 . 
  13. ^ abc Costello JT, McInerney CD, Bleakley CM, Selfe J, Donnelly AE (2012-02-01). "استخدام التصوير الحراري في تقييم درجة حرارة الجلد بعد العلاج بالتبريد: مراجعة" (PDF) . مجلة علم الأحياء الحراري . 37 (2): 103-110. رمز Bibcode :2012JTBio..37..103C. doi :10.1016/j.jtherbio.2011.11.008. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2024-10-06 . تم الاسترجاع في 2019-12-11 .
  14. ^ abc Bach AJ, Stewart IB, Minett GM, Costello JT (سبتمبر 2015). "هل تؤثر التقنية المستخدمة في تقييم درجة حرارة الجلد على النتائج؟ مراجعة منهجية" (PDF) . القياس الفسيولوجي . 36 (9): R27-51. رمز Bib : 2015PhyM...36R..27B. doi : 10.1088/0967-3334/36/9/r27. PMID  26261099. S2CID  23259170.
  15. ^ abc Bach AJ, Stewart IB, Disher AE, Costello JT (2015-02-06). "مقارنة بين الأجهزة الموصلة والأشعة تحت الحمراء لقياس متوسط ​​درجة حرارة الجلد في حالة الراحة، وأثناء التمرين في الحرارة، والتعافي". PLOS ONE . 10 (2): e0117907. Bibcode :2015PLoSO..1017907B. doi : 10.1371/journal.pone.0117907 . PMC 4319934. PMID  25659140 . 
  16. ^ استخدام التصوير الحراري للعثور على فئة من عيوب البناء الكامنة. Globalspec.com. تم الاسترجاع في 2013-06-18.
  17. ^ F. Colbert, "Looking Under the Hood: Converting Proprietary Image File Formats Created within IR Cameras for Improved Archival Use" [ رابط ميت دائم ‍] ، رابطة المصورين الحراريين المحترفين
  18. ^ نظرية وتطبيقات درجة الحرارة تحت الحمراء أرشيف 2024-10-06 على موقع Wayback Machine . Omega.com. تم الاسترجاع في 2013-06-18.
  19. ^ "دليل المسح بالأشعة تحت الحمراء" (PDF) . Nhatha . NETA . تم الاسترجاع في 22 يونيو 2019 .
  20. ^ قياس الانبعاثية في الوقت الحقيقي لقياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء محفوظ في 2009-09-25 على موقع Wayback Machine . Pyrometer.com. تم الاسترجاع في 2013-06-18.
  21. ^ الكاميرا الحرارية تجيب على سؤال قديم محفوظ في 2014-10-08 على موقع واي باك مشين بقلم فريزر ماكدونالد، 4 أكتوبر 2014، أشياء ساخنة
  22. ^ Kylili A, Fokaides PA, Christou P, Kalogirou SA (2014). "تطبيقات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء (IRT) لتشخيص المباني: مراجعة". Applied Energy . 134 : 531–549. Bibcode :2014ApEn..134..531K. doi :10.1016/j.apenergy.2014.08.005.
  23. ^ Saxena, A; Ng, EYK; Lim, ST (أكتوبر 2019). "التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء (IR) كطريقة فحص محتملة لتضيق الشريان السباتي". Computers in Biology and Medicine . 113 : 103419. doi :10.1016/j.compbiomed.2019.103419. PMID  31493579. S2CID  202003120.
  24. ^ ساكسينا، آشيش؛ رامان، فينيش؛ نج، إي واي كيه (2 أكتوبر 2019). "دراسة حول طرق استخراج صورة عالية التباين في التصوير الحراري الديناميكي النشط". مجلة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء الكمية . 16 (3-4): 243-259. doi :10.1080/17686733.2019.1586376. hdl : 10356/144497 . S2CID  141334526.
  25. ^ Saxena, A; Ng, EYK; Lim, ST (مايو 2020). "التصوير الحراري الديناميكي النشط للكشف عن وجود تضيق في الشريان السباتي". Computers in Biology and Medicine . 120 : 103718. doi :10.1016/j.compbiomed.2020.103718. PMID  32250851. S2CID  215408087.
  26. ^ Saxena, Ashish; Ng, EYK; Raman, Vignesh; Syarifuddin Bin Mohamed Hamli, Muhammad; Moderhak, Mateusz; Kolacz, Szymon; Jankau, Jerzy (ديسمبر 2019). "المعايير الكمية القائمة على التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للتنبؤ بخطر نخر رفرف استئصال الثدي السرطاني بعد الجراحة". فيزياء وتكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء . 103 : 103063. رمز Bibcode : 2019InPhT.10303063S. doi : 10.1016/j.infrared.2019.103063. S2CID  209285015.
  27. ^ Soroko M, Morel MC (2016). التصوير الحراري للخيول في الممارسة العملية . Wallingford - Boston: CABI. ISBN 9781780647876. LCCN  2016935227.
  28. ^ مورجان هيوز؛ بول هوبود؛ ماتيلدا دولان؛ بن دولان (4 أكتوبر 2022). "تطبيقات التصوير الحراري لمسوحات الطيور: أمثلة من الميدان". الرنين والهجرة : 1-4. doi :10.1080/03078698.2022.2123026. ISSN  0307-8698. ويكي بيانات  Q114456608.
  29. ^ Gaszczak A, Breckon TP, Han J (2011). "Real-time people and vehicle detection from UAV imagery". في Röning J, Casasent DP, Hall EL (المحررون). Intelligent Robots and Computer Vision XXVIII: Algorithms and Techniques . المجلد 7878. ص 78780 ب. رمز Bibcode : 2011SPIE.7878E..0BG. CiteSeerX 10.1.1.188.4657 . doi : 10.1117/12.876663. hdl : 1826/7589. S2CID  18710932.  {{cite book}}: |journal=تم تجاهله ( مساعدة ) [ رابط معطل دائم ‍ ]
  30. ^ Pinggera P, Breckon TF, Bischof H (2012). "On Cross-Spectral Stereo Matching using Dense Gradient Features". Proceedings of the British Machine Vision Conference 2012. BMVA Press. ص. 103.1–103.12. doi :10.5244/C.26.103. ISBN 978-1-901725-46-9.
  31. ^ الصور الحرارية في نظام مراقبة البراكين النشطة — مشروع TIIMNet فيزوف وسولفاتارا INGV نابولي إيطاليا محفوظ في 10 يوليو 2012 على archive.today . Ipf.ov.ingv.it. تم الاسترجاع في 18 يونيو 2013.
  32. ^ عمليات تفتيش المباني بالأشعة تحت الحمراء — موارد لعمليات التفتيش بالأشعة تحت الحمراء/الحرارية الكهربائية والميكانيكية والسكنية والتجارية محفوظ في 2018-08-06 على موقع Wayback Machine . Infrared-buildinginspections.com (2008-09-04). تم الاسترجاع في 2013-06-18.
  33. ^ "آلة العد الإلكترونية الأوتوماتيكية DC-3 لبذور الجسيمات الطبية". Gemstone. مؤرشف من الأصل في 2024-10-06 . تم الاسترجاع في 30 أكتوبر 2021 .
  34. ^ "التصوير الحراري يسلط الضوء على هدر الطاقة في ويستمنستر". استطلاعات IRT. 19 فبراير 2013. مؤرشف من الأصل في 8 أكتوبر 2016. تم الاسترجاع في 15 مارس 2013 .
  35. ^ "نظرة عامة على تطبيقات التصوير الحراري". بولارد. مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 2008. تم الاسترجاع في 15 مارس 2013 .
  36. ^ "ناسا تستعد لإطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي في ديسمبر". ناسا . 8 سبتمبر 2021. مؤرشف من الأصل في 6 أكتوبر 2024. استرجاع 17 أكتوبر 2021 .
  37. ^ Gallardo-Saavedra, Sara; Hernández-Callejo, Luis; Duque-Perez, Oscar (2018-10-01). "مراجعة تقنية للأجهزة المستخدمة في التفتيش الحراري الجوي لمحطات الطاقة الكهروضوئية". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 93 : 566–579. Bibcode :2018RSERv..93..566G. doi :10.1016/j.rser.2018.05.027. ISSN  1364-0321. S2CID  115195654.
  38. ^ Porev VA, Porev GV (2004). "التحديد التجريبي لنطاق درجة الحرارة لمقياس الحرارة التليفزيوني". مجلة تكنولوجيا البصريات . 71 (1): 70-71. Bibcode :2004JOptT..71...62P. doi :10.1364/JOT.71.000062.
  39. ^ كيم، دينيس ك.؛ سندرلاند، بيتر ب. (2019). "قياس حرارة الجمر الناري باستخدام كاميرا ملونة (2019)". مجلة السلامة من الحرائق . 106 : 88-93. doi : 10.1016/j.firesaf.2019.04.006 . S2CID  145942969.
  40. ^ Chilton, Alexander (2013-10-07). "The Working Principle and Key Applications of Infrared Sensors". AZoSensors . مؤرشف من الأصل في 2020-07-11 . تم الاسترجاع في 2020-07-11 .
  41. ^ دبليو هيرشيل، 1 "تجارب على قابلية انكسار الأشعة المرئية للشمس"، المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن، المجلد 90، ص 284-292، 1800.
  42. ^ بار، إس (1962). رواد الأشعة تحت الحمراء - II. ماسيدونيو ميلوني. فيزياء الأشعة تحت الحمراء، 2 (2)، 67-74.
  43. ^ Langley, SP (1880). "The bolometer". Proceedings of the American Metrological Society . 2 : 184–190. مؤرشف من الأصل في 2023-04-14 . تم الاسترجاع في 2024-07-20 .
  44. ^ Barr, ES (1962). رواد الأشعة تحت الحمراء - الجزء الثالث. Samuel Pierpoint Langley. Infrared Physics, 3 195-206.
  45. ^ "Samuel Pierpont Langley". earthobservatory.nasa.gov . 2000-05-03. مؤرشف من الأصل في 2023-06-01 . تم استرجاعه في 2021-05-12 .
  46. ^ L. Bellingham, "وسائل الكشف عن وجود الجبال الجليدية والسفن البخارية وغيرها من الأجسام الباردة أو الساخنة على مسافة بعيدة"، براءة اختراع أمريكية رقم 1,158,967.
  47. ^ باركر (RD)- ميزان حراري أو مقياس إشعاع. براءة اختراع أمريكية رقم 1,099,199 مؤرشفة في 2024-10-06 على موقع واي باك مشين 9 يونيو 1914
  48. ^ Barker (GA) – جهاز للكشف عن حرائق الغابات. براءة اختراع أمريكية رقم 1,958,702، 22 مايو 1934
  49. ^ Nichols (GT) – قياس درجة الحرارة. براءة اختراع أمريكية رقم 2,008,793، 23 يوليو 1935
  50. ^ نوتون، راسل (10 أغسطس 2004). "كالمان تيهاني (1897–1947)". جامعة موناش. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2003. تم الاسترجاع في 15 مارس 2013 .
  51. ^ "Texas Instruments - 1966 First FLIR units produced". ti.com . مؤرشف من الأصل في 2024-10-06 . تم الاسترجاع في 2024-07-20 .
  52. ^ ab Kruse, Paul W; Skatrud, David Dale (1997). Uncooled infrared photography arrays and systems. سان دييغو: أكاديميك بريس. ISBN 9780080864440. OCLC  646756485.
  53. ^ جيبسون، كريس (2015). سفر التكوين لنمرود . منشورات هيكوكي. ص 25-26. رقم ISBN 978-190210947-3.
  54. ^ "Michael F. Tompsett, TheraManager". uspto.gov . 7 فبراير 2023. مؤرشف من الأصل في 6 أكتوبر 2024 . تم الاسترجاع 20 يوليو 2024 .
  55. ^ Goss, AJ; Nixon, RD; Watton, R.; Wreathall, WM (1985). "Progress in IR Television Using the Pyroelectric Vidicon". في Mollicone, Richard A.; Spiro, Irving J. (المحرران). Infrared Technology X. المجلد 510. ص 154. Bibcode :1985SPIE..510..154G. doi :10.1117/12.945018. S2CID  111164581. {{cite book}}: |journal=تم تجاهله ( مساعدة )
  56. ^ "Heritage TICs EEV P4428 & P4430 Cameras". مؤرشف من الأصل في 2021-07-23 . تم الاسترجاع 2024-07-20 .
  57. ^ Corsi, C. (1995-07-01). "Smart sensors". Microsystem Technologies . 1 (3): 149–154. Bibcode :1995MiTec...1..149C. doi :10.1007/BF01294808. ISSN  1432-1858. S2CID  86519711.
  58. ^ مويني، علي رضا (مارس 1997). "رقائق الرؤية أو رؤية السيليكون". مركز التقنيات والأنظمة المتكاملة عالية الأداء .
  59. ^ براءة اختراع وطنية رقم 47722◦/80.
  60. ^ أ. روجالسكي، "أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء: اتجاهات الحالة"، التقدم في الإلكترونيات الكمومية، المجلد 27، ص 59-210، 2003.
  61. ^ كورسي، كارلو (2010). "أبرز الأحداث التاريخية والاتجاهات المستقبلية لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء". مجلة البصريات الحديثة . 57 (18): 1663–1686. رمز Bibcode :2010JMOp...57.1663C. doi :10.1080/09500341003693011. S2CID  119918260.
  62. ^ سي كورسي، “Rivelatori IR: stato dell'arte e Trends di sviluppo futuro،” Atti della Fondazione Giorgio Ronchi، المجلد. السادس والأربعون، رقم 5، الصفحات من 801 إلى 810، 1991.
  63. ^ LJ Kozlowski و WF Kosonocky، "مصفوفات كاشف الأشعة تحت الحمراء"، في Hand-Book of Optics، M. Bass، محرر، الفصل 23، ويليامز، WLWolfe، وماكجرو هيل، 1995.
  64. ^ C. Corsi، "الاتجاهات المستقبلية والتطورات المتقدمة في أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء"، في وقائع المؤتمر المشترك الثاني IRIS-NATO، لندن، المملكة المتحدة، يونيو 1996.
  65. ^ م. رازيغي، "الحالة الحالية والاتجاهات المستقبلية لكاشفات الأشعة تحت الحمراء"، مراجعة الإلكترونيات البصرية، المجلد 6، العدد 3، ص 155-194، 1998.
  66. ^ كورسي، كارلو. "الأشعة تحت الحمراء: تقنية أساسية لأنظمة الأمن". التقدم في التقنيات البصرية 2012 (2012): 1-15.
  • أفضل مزود خدمة المسح الحراري في الهند
يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعلقة بـ التصوير الحراري .
  • أنبوب الأشعة تحت الحمراء، عروض علمية للتصوير بالأشعة تحت الحمراء
  • كومبكس، بعض استخدامات الصور الحرارية في الإلكترونيات
  • الصور الحرارية، صور الأشعة تحت الحمراء
  • التصوير الحراري غير المبرد يعمل على مدار الساعة بقلم لورانس مايز
  • التصوير الحراري الجوي الأثري
  • مستودع تطبيقات قياس الحرارة والتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، مستودع تطبيقات قياس الحرارة والتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Thermography&oldid=1258638508"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate