ఇన్‌ఫ్రారెడ్ థర్మోగ్రఫీ మరియు థర్మల్ ఇమేజింగ్

ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ పరికరాలను ఉపయోగించి దాని ద్వారా విడుదలయ్యే ఉష్ణ వికిరణం యొక్క పారామితులను రికార్డ్ చేయడం ద్వారా ఉపరితల ఉష్ణోగ్రతను కొలవడాన్ని ఇన్‌ఫ్రారెడ్ థర్మోగ్రఫీ అంటారు. మీరు ఊహించినట్లుగా, ఈ సందర్భంలో వేడిని పరిశీలించిన ఉపరితలం నుండి - కొలిచే పరికరానికి, రూపంలో బదిలీ చేయబడుతుంది పరారుణ విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు.

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ థర్మోగ్రఫీ కోసం ఆధునిక ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ పరికరాలు ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రేడియేషన్ ప్రవాహాన్ని కొలవగలవు మరియు పొందిన డేటా ఆధారంగా, కొలిచే పరికరాలు పరస్పర చర్య చేసే ఉపరితల ఉష్ణోగ్రతను లెక్కించవచ్చు.

వాస్తవానికి, ఒక వ్యక్తి ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రేడియేషన్‌ను గ్రహించగలడు మరియు చర్మం యొక్క ఉపరితలంపై నరాల చివరలతో ఒక డిగ్రీలో వందల వంతు లోపల ఉష్ణోగ్రత మార్పులను కూడా గ్రహించగలడు. అయినప్పటికీ, అటువంటి అధిక సున్నితత్వంతో, మానవ శరీరం ఆరోగ్యానికి హాని లేకుండా స్పర్శ ద్వారా సాపేక్షంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతలను గుర్తించడానికి అనుగుణంగా లేదు. ఉత్తమంగా, ఇది కాలిన గాయాలతో నిండి ఉంది.

మరియు ఉష్ణోగ్రత పట్ల మనిషి యొక్క సున్నితత్వం మొత్తం చీకటిలో వేడి ద్వారా ఎరను గుర్తించగల జంతువుల కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, త్వరగా లేదా తరువాత అతనికి సహజ శరీరధర్మశాస్త్రం కంటే విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో పని చేసే మరింత సున్నితమైన పరికరం అవసరం. అనుమతిస్తుంది...

అన్ని తరువాత, అటువంటి సాధనం అభివృద్ధి చేయబడింది. మొదట ఇవి యాంత్రిక పరికరాలు మరియు తరువాత హైపర్సెన్సిటివ్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు. నేడు, అనేక సాంకేతిక సమస్యలను పరిష్కరించడానికి థర్మల్ నియంత్రణను నిర్వహించాల్సిన అవసరం వచ్చినప్పుడు ఈ పరికరాలు సాధారణ లక్షణాలుగా కనిపిస్తున్నాయి.

"ఇన్‌ఫ్రారెడ్" లేదా సంక్షిప్త పదం "IR", విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క విస్తృత స్పెక్ట్రం యొక్క స్కేల్‌లో వాటి స్థానం ప్రకారం, "ఎరుపు వెనుక" ఉష్ణ తరంగాల స్థానాన్ని సూచిస్తుంది. "థర్మోగ్రఫీ" అనే పదానికి సంబంధించి, ఇది "థర్మో" - ఉష్ణోగ్రత మరియు "గ్రాఫిక్" - ఇమేజ్ - టెంపరేచర్ ఇమేజ్‌ని కలిగి ఉంటుంది.

ఇన్ఫ్రారెడ్ థర్మోగ్రఫీ యొక్క మూలాలు

1800లో జర్మన్ ఖగోళ శాస్త్రవేత్త విలియం హెర్షెల్ సూర్యకాంతి వర్ణపటంతో పరిశోధనలు జరిపి ఈ పరిశోధనా శ్రేణికి పునాది వేశారు. సూర్యరశ్మిని ప్రిజం ద్వారా ప్రసారం చేయడం ద్వారా హెర్షెల్ సూర్యరశ్మి పడే వివిధ రంగుల ప్రాంతాల్లో సున్నితమైన పాదరసం థర్మామీటర్‌ను ఉంచారు. ప్రిజం మీద, విభజించబడింది.

ప్రయోగం సమయంలో, థర్మామీటర్‌ను ఎరుపు రేఖకు మించి తరలించినప్పుడు, అక్కడ కొంత కనిపించని, కానీ గమనించదగ్గ హీటింగ్ ఎఫెక్ట్, రేడియేషన్ ఉందని అతను కనుగొన్నాడు.

హెర్షెల్ తన ప్రయోగంలో గమనించిన రేడియేషన్ విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటంలోని ఆ ప్రాంతంలో ఉంది, అది మానవ దృష్టికి ఏ రంగుగానూ గుర్తించబడలేదు.ఇది "అదృశ్య ఉష్ణ వికిరణం" యొక్క ప్రాంతం, అయితే ఇది ఖచ్చితంగా విద్యుదయస్కాంత తరంగాల వర్ణపటంలో ఉంది, కానీ కనిపించే ఎరుపు కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

తరువాత, జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త థామస్ సీబెక్ థర్మోఎలెక్ట్రిసిటీని కనుగొన్నాడు మరియు 1829లో ఇటాలియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త నోబిలి మొట్టమొదటిగా తెలిసిన థర్మోకపుల్స్ ఆధారంగా థర్మోపైల్‌ను రూపొందించాడు, దీని సూత్రం రెండు వేర్వేరు లోహాల మధ్య ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు, వీటితో కూడిన సర్క్యూట్ చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసం ఉత్పన్నమవుతుంది...

మెలోని త్వరలో పిలవబడే వాటిని కనిపెట్టాడు ఒక థర్మోపైల్ (సిరీస్‌లో ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన థర్మోపైల్స్ నుండి), మరియు దానిపై ఇన్‌ఫ్రారెడ్ తరంగాలను ఒక నిర్దిష్ట మార్గంలో కేంద్రీకరించడం ద్వారా, 9 మీటర్ల దూరంలో ఉన్న ఉష్ణ మూలాన్ని గుర్తించగలుగుతుంది.

థర్మోపైల్ — ఎక్కువ విద్యుత్ శక్తి లేదా శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని (వరుసగా థర్మోఎలెక్ట్రిక్ లేదా కూలింగ్ మోడ్‌లలో పనిచేసేటప్పుడు) పొందేందుకు థర్మోఎలిమెంట్స్ యొక్క సీరియల్ కనెక్షన్.

శామ్యూల్ లాంగ్లీ 1880లో 300 మీటర్ల దూరంలో వేడిలో ఉన్న ఆవును కనుగొన్నాడు. ఇది ఒక బాలోమీటర్ ఉపయోగించి చేయబడుతుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రతలో మార్పుతో విడదీయరాని విధంగా అనుసంధానించబడిన విద్యుత్ నిరోధకతలో మార్పును కొలుస్తుంది.

అతని తండ్రి వారసుడు, జాన్ హెర్షెల్, 1840లో ఒక ఆవిరిపోరోగ్రాఫ్‌ను ఉపయోగించాడు, దానితో అతను పరావర్తనం చెందిన కాంతిలో మొదటి ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఇమేజ్‌ని పొందాడు, దీని వలన చమురు యొక్క పలుచని ఫిల్మ్ యొక్క వివిధ వేగాలతో బాష్పీభవనం యొక్క యంత్రాంగానికి ధన్యవాదాలు.

నేడు, థర్మల్ ఇమేజ్‌ల రిమోట్ సముపార్జన కోసం ప్రత్యేక పరికరాలు ఉపయోగించబడుతున్నాయి - థర్మల్ ఇమేజర్‌లు, దర్యాప్తులో ఉన్న పరికరాలతో సంబంధం లేకుండా ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రేడియేషన్ గురించి సమాచారాన్ని పొందడం మరియు తక్షణ విజువలైజేషన్‌ను అనుమతించడం. మొదటి థర్మల్ ఇమేజర్‌లు ఫోటోరేసిటివ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ సెన్సార్‌లపై ఆధారపడి ఉన్నాయి.

1918 నాటికి, అమెరికన్ కీస్ ఫోటోరేసిస్టర్‌లతో ప్రయోగాలు చేసింది, అక్కడ ఫోటాన్‌లతో ప్రత్యక్ష పరస్పర చర్య కారణంగా అతను సంకేతాలను అందుకున్నాడు. అందువలన, థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క సున్నితమైన డిటెక్టర్ సృష్టించబడింది, ఇది ఫోటోకాండక్టివిటీ సూత్రంపై పని చేస్తుంది.

ఆధునిక ప్రపంచంలో IR థర్మోగ్రఫీ

యుద్ధ సంవత్సరాల్లో, స్థూలమైన థర్మల్ ఇమేజర్‌లు ప్రధానంగా సైనిక ప్రయోజనాల కోసం పనిచేశాయి, కాబట్టి థర్మల్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి 1940 తర్వాత వేగవంతమైంది. ఫోటోరేసిస్టర్ రిసీవర్‌ను చల్లబరచడం ద్వారా మీరు దాని లక్షణాలను మెరుగుపరచవచ్చని జర్మన్‌లు కనుగొన్నారు.

1960 ల తరువాత, మొదటి పోర్టబుల్ థర్మల్ ఇమేజర్లు కనిపించాయి, వాటి సహాయంతో వారు భవనాల విశ్లేషణలను నిర్వహిస్తారు. అవి నమ్మదగిన సాధనాలు కానీ నాణ్యత లేని చిత్రాలతో ఉన్నాయి. 1980 లలో, థర్మల్ ఇమేజింగ్ పరిశ్రమలో మాత్రమే కాకుండా, వైద్యంలో కూడా ప్రవేశపెట్టడం ప్రారంభమైంది. థర్మల్ కెమెరాలు రేడియోమెట్రిక్ ఇమేజ్‌ని అందించడానికి క్రమాంకనం చేయబడ్డాయి-చిత్రంలోని అన్ని పాయింట్ల ఉష్ణోగ్రతలు.

మొదటి గ్యాస్-కూల్డ్ థర్మల్ కెమెరాలు క్యాథోడ్ రే ట్యూబ్‌తో నలుపు-తెలుపు CRT స్క్రీన్‌పై చిత్రాన్ని ప్రదర్శించాయి. అప్పుడు కూడా స్క్రీన్ నుండి మాగ్నెటిక్ టేప్ లేదా ఫోటో పేపర్‌లో రికార్డ్ చేయడం సాధ్యమైంది. థర్మల్ కెమెరాల యొక్క చౌకైన నమూనాలు vidicon ట్యూబ్‌లపై ఆధారపడి ఉంటాయి, శీతలీకరణ అవసరం లేదు మరియు మరింత కాంపాక్ట్‌గా ఉంటాయి, అయినప్పటికీ థర్మల్ ఇమేజింగ్ రేడియోమెట్రిక్ కాదు.

1990ల నాటికి, పరికర లెన్స్ యొక్క ఫోకల్ ప్లేన్‌లో వ్యవస్థాపించబడిన దీర్ఘచతురస్రాకార ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రిసీవర్‌ల (సెన్సిటివ్ పిక్సెల్‌లు) శ్రేణులతో సహా పౌరుల ఉపయోగం కోసం మ్యాట్రిక్స్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రిసీవర్‌లు అందుబాటులోకి వచ్చాయి. ఇది మొదటి స్కానింగ్ IR రిసీవర్‌ల కంటే గణనీయమైన మెరుగుదల.

థర్మల్ చిత్రాల నాణ్యత మెరుగుపడింది మరియు ప్రాదేశిక స్పష్టత పెరిగింది. సగటు ఆధునిక మ్యాట్రిక్స్ థర్మల్ ఇమేజర్‌లు 640 * 480 — 307,200 మైక్రో-IR రిసీవర్‌ల వరకు రిజల్యూషన్‌తో రిసీవర్‌లను కలిగి ఉంటాయి. వృత్తిపరమైన పరికరాలు అధిక రిజల్యూషన్‌ను కలిగి ఉంటాయి - 1000 * 1000 కంటే ఎక్కువ.

IR మ్యాట్రిక్స్ టెక్నాలజీ 2000లలో అభివృద్ధి చెందింది. థర్మల్ ఇమేజర్‌లు సుదీర్ఘ తరంగదైర్ఘ్యం ఆపరేటింగ్ శ్రేణితో కనిపించాయి — సెన్సింగ్ తరంగదైర్ఘ్యాలు 8 నుండి 15 మైక్రాన్‌లు మరియు మధ్యస్థ తరంగదైర్ఘ్యాలు — 2.5 నుండి 6 మైక్రాన్‌ల వరకు తరంగదైర్ఘ్యాల కోసం రూపొందించబడ్డాయి. థర్మల్ ఇమేజర్‌ల యొక్క ఉత్తమ నమూనాలు పూర్తిగా రేడియోమెట్రిక్, ఇమేజ్ ఓవర్‌లే ఫంక్షన్ మరియు 0.05 డిగ్రీలు లేదా అంతకంటే తక్కువ సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. గత 10 సంవత్సరాలలో, వాటి ధర 10 రెట్లు ఎక్కువ తగ్గింది మరియు నాణ్యత మెరుగుపడింది. అన్ని ఆధునిక మోడల్‌లు కంప్యూటర్‌తో పరస్పర చర్య చేయగలవు, డేటాను స్వయంగా విశ్లేషించగలవు మరియు అనుకూలమైన ఏదైనా ఆకృతిలో అనుకూలమైన నివేదికలను అందించగలవు.

వేడి అవాహకాలు

థర్మల్ ఐసోలేటర్ అనేక ప్రామాణిక భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: లెన్స్, డిస్ప్లే, ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రిసీవర్, ఎలక్ట్రానిక్స్, కొలత నియంత్రణలు, నిల్వ పరికరం. మోడల్‌పై ఆధారపడి వివిధ భాగాల రూపాన్ని భిన్నంగా ఉండవచ్చు. థర్మల్ ఇమేజర్ క్రింది విధంగా పనిచేస్తుంది. ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రేడియేషన్ ఆప్టిక్స్ ద్వారా రిసీవర్‌పై కేంద్రీకరించబడుతుంది.

రిసీవర్ వోల్టేజ్ లేదా వేరియబుల్ రెసిస్టెన్స్ రూపంలో సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ సిగ్నల్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు అందించబడుతుంది, ఇది స్క్రీన్‌పై ఒక చిత్రాన్ని - థర్మోగ్రామ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.థర్మల్ ఇమేజర్ పరిశీలించిన వస్తువు యొక్క ఉపరితలంపై ఉష్ణ పంపిణీ యొక్క స్వభావాన్ని బట్టి స్క్రీన్‌పై వేర్వేరు రంగులు ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రం యొక్క వివిధ భాగాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి (ప్రతి నీడ దాని స్వంత ఉష్ణోగ్రతకు అనుగుణంగా ఉంటుంది).

ప్రదర్శన సాధారణంగా చిన్నది, అధిక ప్రకాశం మరియు విరుద్ధంగా ఉంటుంది, ఇది వివిధ లైటింగ్ పరిస్థితుల్లో థర్మోగ్రామ్ను చూడటానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. చిత్రంతో పాటు, ప్రదర్శన సాధారణంగా అదనపు సమాచారాన్ని చూపుతుంది: బ్యాటరీ ఛార్జ్ స్థాయి, తేదీ మరియు సమయం, ఉష్ణోగ్రత, రంగు స్థాయి.

IR రిసీవర్ సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడింది, ఇది ఇన్‌ఫ్రారెడ్ కిరణాల ప్రభావంతో విద్యుత్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. డిస్ప్లేలో ఒక చిత్రాన్ని రూపొందించే ఎలక్ట్రానిక్స్ ద్వారా సిగ్నల్ ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది.

నియంత్రణ కోసం, మీరు కొలిచిన ఉష్ణోగ్రతల పరిధిని మార్చడానికి, రంగుల పాలెట్, ప్రతిబింబం మరియు నేపథ్య ఉద్గారాలను సర్దుబాటు చేయడానికి, అలాగే చిత్రాలు మరియు నివేదికలను సేవ్ చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతించే బటన్లు ఉన్నాయి.

డిజిటల్ ఇమేజ్ మరియు రిపోర్ట్ ఫైల్‌లు సాధారణంగా మెమరీ కార్డ్‌లో సేవ్ చేయబడతాయి. కొన్ని థర్మల్ ఇమేజర్‌లు విజువల్ స్పెక్ట్రమ్‌లో వాయిస్ మరియు వీడియోని కూడా రికార్డ్ చేసే పనిని కలిగి ఉంటాయి. థర్మల్ ఇమేజింగ్ కెమెరాను ఆపరేట్ చేస్తున్నప్పుడు సేవ్ చేయబడిన మొత్తం డిజిటల్ డేటాను కంప్యూటర్‌లో వీక్షించవచ్చు మరియు థర్మల్ ఇమేజింగ్ కెమెరాతో సరఫరా చేయబడిన సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి విశ్లేషించవచ్చు.

ఇది కూడ చూడు:ఎలక్ట్రికల్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో నాన్-కాంటాక్ట్ ఉష్ణోగ్రత కొలత