Z JAK DUŻEJ ODLEGŁOŚCI MOŻNA MIERZYĆ? 

     Kluczowy jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej 

Jeśli niedawno została zakupiona kamera termowizyjna, możesz się zastanawiać, z jak dużej odległości można nią wykonywać pomiary. Enewntualnie chcesz kupić kamerę, ale nie masz pewności, która będzie dokładnie mierzyć cel i jednocześnie zmieści się w budżecie. Odpowiedź na pytanie „Z jak dużej odległości można mierzyć?” zależy od takich czynników, jak rozdzielczość, chwilowe pole widzenia (IFOV), obiektywy, wielkość obiektu i innych. 

Można to porównać do badania wzroku w gabinecie lekarskim. Gdy spojrzysz na tablicę do badania wzroku z krzesła w gabinecie, możesz być w stanie zobaczyć litery w najmniejszym wierszu – ale z jakiej maksymalnej odległości będzie można je odczytać (czyli „zmierzyć” je)? Jeśli masz doskonały wzrok (20/20), możesz odczytać najmniejsze litery z większej odległości. W takim przypadku wzrok 20/20 odpowiadałby kamerze termowizyjnej o wysokiej rozdzielczości. Jeśli Twój wzrok nie jest doskonały, możesz poprawić go okularami (czyli dodać szkło powiększające do kamery) lub podejść bliżej tablicy do badania wzroku (czyli zmniejszyć odległość od celu). 

Ważne jest zrozumienie, czym jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej. Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej to wartość informująca o tym, jak daleko można być od celu o określonych wymiarach i nadal uzyskiwać dokładny pomiar temperatury. 

W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury

Aby zapewnić najdokładniejszy pomiar temperatury, na celu powinno być skupionych jak najwięcej pikseli detektora kamery. Zapewni to więcej szczegółów na obrazie termowizyjnym. W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury. Im większa rozdzielczość kamery (większa liczba pikseli w celu), tym bardziej prawdopodobne jest uzyskanie dokładnych wyników z większej odlegości. Zoom cyfrowy nie poprawia dokładności, więc wyższa rozdzielczość lub wąskie pole widzenia ma kluczowe znaczenie. 

Załóżmy, że chcesz uzyskać dokładny pomiar temperatury 20-milimetrowego celu znajdującego się w odległości 15 metrów od kamery termowizyjnej. Jak dowiedzieć się, czy dana kamera może to zrobić? Trzeba sprawdzić dane techniczne kamery – pole widzenia i rozdzielczość. Załóżmy, że rozdzielczość kamery wynosi 320 × 240, a obiektyw ma 24-stopniowe pole widzenia w poziomie. 

IFOV jest rzutem kątowym jednego piksela detektora na obrazie w podczerwieni. Powierzchnia, jaką może widzieć każdy piksel, zależy od odległości od celu dla danego obiektywu.

Najpierw trzeba obliczyć IFOV w miliradianach (mrad) z następującego wzoru: 

IFOV = (FOV/liczba pikseli*) × [(3,14/180)(1000)]

* Użyj liczby pikseli, która odpowiada polu widzenia Twojego obiektywu (w poziomie/ pionie) 

Jako że obiektyw ma 24 stopnie FOV w poziomie, należy podzielić 24 przez poziomą rozdzielczość kamery w pikselach – w tym przypadku 320. Następnie trzeba pomnożyć tę liczbę przez 17,44, co jest wynikiem (3,14/180) (1000) z powyższego równania. 

(24/320) × 17,44 = 1,308 mrad

Wiedząc, że IFOV wynosi 1,308 mrad, trzeba obliczyć IFOV w milimetrach z następującego równania:

IFOV (mm): (1,308/1000) × 15 000* mm = 19,62 mm

* Odległość od celu 

Co oznacza ta liczba? Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej wynosi 19,62:15 000. Ta wartość jest mierzalną wielkością jednego piksela (1 × 1). Mówiąc w uproszczeniu, wynik informuje, że kamera może zmierzyć plamkę pomiarową 19,62 mm z odległości 15 metrów.  

Ten pomiar pojedynczego piksela nazywany jest „teoretycznym stosunkiem odległości do wielkości plamki pomiarowej ” (SSR). Niektórzy producenci podają teoretyczny stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej w danych technicznych produktów. Chociaż można to uznać za rzeczywisty stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej, jest to zwodnicze, ponieważ nie musi to być najbardziej dokładna wartość. Jest tak dlatego, że informuje tylko o temperaturze bardzo małego obszaru w obrębie pojedynczego piksela. Jak wspomniano wcześniej, w celu zapewnienia największej dokładności należy uzyskać jak najwięcej pikseli w celu. Jeden lub dwa piksele mogą wystarczyć, aby jakościowego ustalenia , że istnieje różnica temperatur, ale mogą nie wystarczyć do zapewnienia dokładnego odwzorowania średniej temperatury danego obszaru.  

W idealnej sytuacji odwzorowywany cel powinien pokrywać co najmniej jeden piksel.W celu zapewnienia dokładniejszych odczytów należy pokryć większy obszar, aby uwzględnić dyspersję optyczną rzutowania. 

Pomiar jednopikselowy może być niedokładny z różnych powodów:

• Kamery termowizyjne mogą mieć złe piksele.
• Obiekty odbijają światło – zadrapanie lub odbicie światła słonecznego mogłoby spowodować wynik fałszywie pozytywny oraz fałszywie wysoki odczyt.
• Obiekt gorący – na przykład łeb śruby – może być niemalże tej samej szerokości, co piksel, ale piksel jest kwadratowy, a łeb śruby sześciokątny.
• Żaden układ optyczny nie jest doskonały – zawsze występują jakieś zniekształcenia, które wpływają na pomiary. 

Ze względu na zjawisko zwane dyspersją optyczną promieniowanie z bardzo małej powierzchni nie zapewni jednemu elementowi detektora wystarczająco dużo energii, aby umożliwić uzyskanie poprawnej wartości. Należy upewnić się, że gorący obszar odczytu wartości punktowej ma co najmniej 3 × 3 piksele. Wystarczy pomnożyć teoretyczny stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej w milimetrach przez trzy, co pozwoli uzyskać stosunek plamki pomiarowej 3 × 3 piksele zamiast 1 × 1. Taka wartość będzie dokładniejsza.  

Po pomnożeniu IFOV w mm (19,62) przez 3 uzyskujemy 58,86 mm.

Oznacza to, że można zmierzyć obiekt o średnicy 58,86 milimetra z odległości 15 metrów. 

A teraz załóżmy, że chcemy zmierzyć obiekt o średnicy 20 milimetrów. Z jakiej maksymalnej odległości można dokładnie zmierzyć powierzchnię tej wielkości? Trzeba zastosować mnożenie krzyżowe: 

IFOV w mm: Odległość w mm

(15 m = 15 000 mm)

58,86:15 000

20 mm : x

15000*20 = 58,86*x

300 000/58,86 = x

x = 5096,8 mm, czyli około 5,1 m

Kamerą o rozdzielczości 320 × 240 pikseli można zmierzyć obiekt o średnicy 20 mm z odległości około 5 m od celu.

Ilustracja pola widzenia przy 2,6 mrad i 1,36 mrad. Udostępniona przez Infrared Training Center.

Inni producenci mogą nie używać tej wartości, gdy omawiają IFOV lub SSR, ale w praktyce zapewnia ona dokładniejszy odczyt temperatury anomalii. 

Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej jest ważny, ponieważ pomaga zrozumieć, czy kamera termowizyjna jest w stanie dokładnie mierzyć temperaturę z wymaganej odległości. Jeśli chcesz mierzyć małe cele z dużej odległości, znajomość stosunku odległości do wielkości plamki pomiarowej czyli odległości dokładnego pomiaru ma kluczowe znaczenie. 

Jeśli planujesz badanie termograficzne, zastanów się, czy możesz podejść wystarczająco blisko celu, aby uzyskać dokładny odczyt. Dokładny znaczy tyle, co wystarczająco dobry dla prawidłowej interpretacji. Niekoniecznie nawet musi to oznaczać „w zakresie dokładności kamery”. Jeśli nie uwzględnisz stosunku odległości do średnicy plamki pomiarowej, możesz uzyskać odczyt odchylony o kilkadziesiąt, a nawet kilkaset stopni.

Kup kamerę termowizyjną FLIR i zyskaj BEZPŁATNIE szkolenia ITC, oprogramowanie i narzędzia testowo-pomiarowe!

Przy zakupie wybranych profesjonalnych kamer termowizyjnycg FLIR Systems oferujemy narzędzia testowo-pomiarowe, bezpłatne cenne szkolenia ITC Level 1 (w języku polskim) i rozszerzone oprogramowanie FLIR Tools+.

Zapoznaj sie ze szczegółami promocji poniżej oraz skontaktuj się z iBros technic - dystrybutorem kamer termowizyjnych FLIR Systems klasy Premium w Polsce:

Pobierz broszurę ze szczegółami promocji - Budownictwo

Pobierz broszurę ze szczegółami promocji - Przemysł

Pobierz broszurę ze szczegółami promocji - R&D

iBros technic - bezpośredni autoryzowany dystrybutor - kamery termowizyjne FLIR Systems klasy Premium w Polsce: 12 3767051 oraz 22 2035086   Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.    www.termowizja.ibros.pl 

Właściciele koni od wieków używają własnych rąk do identyfikacji różnic temperatury swoich koni, jako źródła wskazania problemów zdrowotnych. Ludzki dotyk nie może wykryć zmian w temperaturze poniżej dwóch stopni Celsjusza. Nowoczesna kamera termowizyjna może wykryć różnice temperatury mniejsze niż 0.03 stopnie Celsjusza. W trakcie identyfikacji pozwala na dokładniejsze wykrycie problemów zdrowotnych związanych z temperaturą. Koński konsultant termograficzny Lynne Boyes szybko wykorzystał potencjał technologi i wprowadził ofertę termograficznego przeglądu w jego firmie ThermoZone w Kwa-Zulu Natal Midliands, która jest specjalistycznym i poważnym centrum dla koni w Południowej Afryce. „Kamera termowizyjna jest profesjonalnym narzędziem służącym do wyróżnienia obszarów problemowych oraz może być postrzegana jako system wczesnego ostrzegania w celu identyfikacji kłopotów jakie zaczynają się pojawiać. Pozwala to na wczesne leczenie i zapobieganie dalszym poważnym obrażeniom.”

Według Boyes kluczem do termografii koni jest spojrzenie na asymetrię wzorów termicznych. „Korpus jest zaprojektowany do bycia w równowadze także oba boki konia powinny wykazywać identyczne wzorce termiczne. Nieprawidłowości są pokazane jako gorące lub zimne miejsca, wskazując zapalenia lub urazy neurologiczne. W niektórych przypadkach dolegliwość może być wykryta nawet dwa tygodnie przed pojawieniem się oznak niepokoju u konia". 

Do końskiej kontroli termograficznej Boyes używa kamery termowizyjnej FLIR E60bx. „Kiedy sprawdzałem dostępne kamery termowizyjne zdałem sobie sprawę, że potrzebuję kamery z odpowiednią jakością obrazu i czułością termiczną. Kamera termowizyjna FLIR E60bx o rozdzielczości 320x240 pikseli i czułości termicznej poniżej 50mK dostarcza dokładnie taką jakość obrazu, jakiej potrzebuję, przy bardzo konkurencyjnej cenie. Dodatkową zaletą jest to, że można ją obsługiwać samodzielnie jedną ręką. Oznacza to, że mam drugą rękę wolną do obsługi konia. "

Użyteczne funkcje

"Kolejną przydatną funkcją jest nagrywanie głosu", kontynuuje Boyes. "Funkcja ta pozwala mi nagrywać komentarze głosowe, więc nie muszę trzymać pióra i arkusza papieru. Łączność WiFi FLIR E60bx do przenoszenia obrazu z kamery termowizyjnej na tablet również okazały się bardzo pomocne. Korzystając z tableta mogę zrobić raporty na miejscu , niemal w czasie rzeczywistym, więc tym samym mogę poświęcić więcej czasu na robienie tego, co kocham, pracując w dziedzinie kontrolnej koni. "

 
Rys.1 Kamery termowizyjne mogą być wykorzystywane do wykrycia zakażenia, uszkodzenia w tkankach miękkich, takich jak mięśnie i ścięgna i innych problemów zdrowotnych.

Rys.2 Ten oto obraz termiczny pokazuje wzór typowy określający stan znany jako tzw. kissing spine (całujące się wyrostki kolczyste). Diagnozę potwierdzono badaniem rentgenowskim.

Boyes zaczął badać termografią konie kilkadziesiąt lat temu. "Czytałem artykuł o termowizji i jej stosowaniu w znalezieniu problemów u koni. To co przeczytałem wywarło na mnie absolutne wrażenie. To było jeszcze przed rozpowszechnieniem internetu, więc pozyskanie informacji na temat termografii koni było bardzo ograniczone. Udało mi się jednak dowiedzieć, jaka była cena kamery termowizyjnej. Najgorsze było to, że przekraczała ona mój budżet. Więc ten pomysł został zostawiony na półce, ale nie całkiem zapomniany."

Niedrogie kamery termowizyjne

"W ostatnich latach spotkałem kilka przypadków, w których rzeczywista dolegliwość nie została określona, a właściciel powiedział, że koń nie wskazywał oznak bólu", kontynuuje Boyes. "Z powodu bólu spowodowanego przez uszkodzenie, koń zrekompensuje swoje stanowisko, aby złagodzić szkody bólu. Ta zmiana postawy często powoduje ból w innych częściach ciała zwierzęcia. Nazywa się to ''wspomniany ból" przez lekarzy weterynarii. Wspomniany ból, nieleczony może stać się poważnym problemem dla konia. Obszary te nie są widoczne, ale są związane ze zwiększonym ciepłem w obszarach dotkniętych tym problemem. Chciałem mieć dodatkowe narzędzie, aby pomogło mi ocenić ten rodzaj obrażeń, więc mój pomysł wykorzystania termografii powrócił. "

Rys.3 Na tym termicznym obrazie przednie lewe kopyto pokazuje większe ciepło, które okazało się być spowodowane przez ropień.

Rys.4 Obraz termiczny z prawej strony przedstawia kopyta konia po leczeniu, oba są w tej samej temperaturze.

W internecie udostępniane informacje są łatwo dostępne, Boyes był w stanie wykonać kilka bardzo dokładnych badań na temat termografii koni za pomocą dostępnych urządzeń. "Byłem zaskoczony, że ta technologia stała się tak niedroga w ostatnich latach. Moje badania wskazują również, że wielu profesjonalnych i wiarygodnych termograferów obecnie pracuję w przemyśle związanym z koniami z zastosowaniem kamery termowizyjnej FLIR. Zamówiłem kamery termowizyjne FLIR E60bx ponieważ oferują najlepszą jakość aparatu, na jaką mogłem sobie pozwolić budżetowo, a co więcej nadal jestem bardzo zadowolony z mojego wyboru. Termografia daje mi świeże, dobrze wyostrzone obrazy i pokazuje mi najmniejsze zmiany temperatury na ciele koni. Jest to kamera, którą dażę zaufaniem do dokładnych pomiarów termicznych za każdym razem."

Lokalne wsparcie

Dla Boyes wsparcie lokalnego dystrybutora produktów FLIR H Rohloff (Pty) Ltd, z siedzibą w Johannesburgu, było bardzo ważne. "Moja siedziba jest na samym krańcu Afryki Południowej, więc jesteśmy bardzo daleko od zakładów europejskich i północnoamerykańskich firmy FLIR. W mało prawdopodobnym przypadku problemu technicznego mojego sprzętu, byłoby finansową katastrofą jeśli problem nie mógłby zostać szybko rozwiązany. Mając lokalnego agenta jestem przekonany, że zespół FLIR będzie w stanie wymyślić plan, aby szybko otrzymać i naprawić mój sprzęt. "

Rys.5 Ten obraz termiczny pokazuje ''wspomniany ból'' w okolicy szyi, który powstał w wyniku ropniaka w przednim kopycie.

Rys.6 Skanowanie cieplne krwiaka, powstałego w wyniku przesunięcia w skoku podczas zawodów.

Dla termografii koni trzeba więcej niż tylko bardzo dobrej kamery.  "Znajomość fizjologii koni jest bardzo ważna, aby być w stanie dokładnie zinterpretować obrazy termiczne. Pracuję z końmi w taki, czy inny sposób przez ponad 40 lat. W tym czasie poznałem tajniki anatomii konia oraz jego fizjologi i zyskałem wiele praktycznych doświadczeń w leczeniu rozmaitych urazów. To daje mi doskonałe zrozumienie, na co zwracać uwagę przy interpretacji radiometrycznych obrazów koni. Istnieją również czynniki, które mogą tworzyć fałszywe odczyty lub "artefakty", takie jak ręce ludzkie dotykające skóry zwierzęcia, taki przykład w celu potwierdzenia. Należy upewnić się, że możliwość artefaktów wpływających na wyniki jest unikniona. "

Lokalny interes związany z termowizją koni szybko rośnie, według Boyes. "TermoZone świadczy usługi termowizyjne dla hodowli, wyścigów i końskich szlaków przemysłu, jak i dla wielu graczy polo, pokazów skoczków, kierowców karet i jeźdźców wytrzymałościowych w tej dziedzinie. Niektóre z naszych miejscowych kowali, fizjoterapeutów koni i hodowców bydła również korzystają z usług termograficznych ThermaZone. Chociaż termowizja koni jest stosunkowo nowa w RPA w branży jeździeckiej, znaczne inwestycje finansowe, które zrobiłem na sprzęt i szkolenia termograficzne już przynoszą liczne owoce."