Специальные камеры видеонаблюдения

На рис. 11.9 слева показан общий вид т.н. " камеры глобального наблюдения " CA-ZOOM PTZ компании Everest VIT.

Рис. 11.9.глобального видеонаблюдения CA-ZOOM PTZ

Она предназначена для обследования и контроля изнутри состояния внутренних элементов цистерн, котлов, баков, подземных хранилищ, продуктопроводов и других больших труднодоступных резервуаров, имеющих входное отверстие размером от 100 мм. Интеллектуальная выносная видеокамера, показанная в увеличенном виде справа, крепится к штанге, которую вводят внутрь резервуара и могут "наращивать", насаживая дополнительные звенья, до длины 100 м и больше. Видеокамера соединяется с системой дистанционного управления кабелем длиной до 150 м. По командам от пульта управления выносная камера может свободно вращаться вокруг вертикальной и горизонтальной осей, внимательно "осматривая" всю внутреннюю картину резервуара. Она автоматически поддерживает нужный уровень освещения, выполняет фокусировку, выбор масштаба изображения (оптическое – до 25х, цифровое – до 12х) и экспозиции, передает видеоинформацию через кабель. Она может работать в загазованной и запыленной атмосфере, погруженная в воду, бензин, аммиак или другую жидкость на глубину до 45 м, при температуре от –18 С до +66 С. Она также является радиационно стойкой, выдерживает интенсивности облучения до 5000 рад/ч и поэтому применяется в ядерной энергетике для контроля за состоянием ядерных реакторов, каналов транспортирования ядерного горючего, бассейнов с отработанным топливом, емкостей для хранения радиоактивных отходов, систем охлаждения реакторов и т.п. Благодаря возможности делать измерения параллельными лазерными лучами, разрешающая способность этой видеокамеры такова, что позволяет различить проволочку диаметром 13 мкм на расстоянии 1,8 м.

Тепловизоры

До сих пор мы рассматривали интеллектуальные электрические сенсоры, предназначенные для восприятия и обработки изображений в видимой области спектра, т.е. в спектральной области, которую воспринимают и глаза человека. Теперь мы рассмотрим интеллектуальные сенсоры, которые делают то, на что не способен человеческий глаз. Эти сенсоры умеют видеть во тьме, воспринимать тепловое излучение предметов! В обиходе их называют тепловизорами. Речь идет о формировании, восприятии и обработке изображений в средней инфракрасной области спектра.

Физические основы работы

Как мы уже отмечали, фотодиоды из кремния воспринимают ИК свет с длиной волны до 1,1 мкм. Для того, чтобы воспринимать ИК свет с большей длиной волны, на поверхности КМДП матриц эпитаксиально выращивают пленки "узкозонных" полупроводников (с меньшей шириной запрещенной зоны). Чаще всего для этого используют сейчас эпитаксиальные пленки КРТ (кадмий – ртуть – теллур) [ [ 94 ] , [ 106 ] , [ 107 ] , [ 336 ] ]. Они позволяют сформировать матрицы фотодиодов, способных воспринимать ИК свет в так называемых "окнах прозрачности" атмосферы – между 2,1 мкм и 2,4 мкм, между 3 мкм и 5,5 мкм и между 8 мкм и 14 мкм, в том числе и чисто тепловое излучение объектов с температурой от –50 С до +500 С.

Известно, что любое тело излучает ИК свет, спектральное распределение которого зависит от абсолютной температуры тела . Интегральная интенсивность теплового излучения пропорциональна четвертой степени этой температуры (закон теплового излучения Стефана-Больцмана):

( 11.1)

где – постоянная Стефана-Больцмана.

Чем выше температура тела, тем при меньшей длине волны лежит максимум спектрального распределения. В соответствии с законом смещения Вина эта длина волны обратно пропорциональна абсолютной температуре тела:

( 11.2)

где – постоянная Вина. Максимум спектрального распределения теплового излучения тел с температурой –50 С лежит при длине волны , а тел с температурой +500 С – при .

Поскольку тела вокруг нас имеют разную температуру, то в инфракрасном свете создается своеобразная "картина" теплового излучения окружающих тел. Чувствительные к этому свету матрицы способны уловить разность температур в десятые и даже в тысячные доли градуса.

Инфракрасный свет значительно меньше, чем видимый, рассеивается, например, в тумане, в задымленном, запыленном воздухе, во время дождя, снегопада. Поэтому при таких условиях тепловизор позволяет "видеть" значительно дальше.