赤外線カメラについて知っておくべきことすべて

サーマルカメラのすべて

赤外線カメラは天の恵みです。コロナウイルスが歴史の流れを悪化させ、地球上のすべての人に悪寒と計り知れない恐怖をもたらした時代に、熱画像技術がその機会に登場しました。確かに、それは人類の目に見えない惨劇の止められないように見える進歩を封じ込める上で中心的な役割を果たしています：COVID-19。

 

10年ほどの間、赤外線画像技術は技術的な乗組員の範囲内に定着しました—消防士と家の検査官は両方ともそれと一緒に転がって質の高い仕事を提供しました。しかし、今日では、赤外線カメラは一般的な言葉になっています。警備員とモールのオペレーターが彼らの施設をウイルスから保護するために彼らの入り口にサーマルカメラを並べているので、地球上のほとんどすべての人が同意します。赤外線画像技術の優位性は宝物です。

 

そして、十分に真実ですが、赤外線カメラの本質を調べることは、あなたにとって無限の可能性の世界を開きます。皮膚の1本の髪が他の人間に触れることなく発熱を検出するだけではありません。しかし、あなたの日常生活の他の重要な側面では。

 

それをあなたの第三の目と考えてください。赤外線カメラが入札を行うので、不安定な状況で運転席にいる必要はありません。真夜中も霧の道が透けて見えます。さらに良いことに、あなたはあなたの家のすぐそばに隠された電気的故障や害虫や昆虫の秘密の攻撃に翻弄される必要はありません。あなたはほとんどカバーされています。手に赤外線カメラを置くことで、あなたの人生がどのように良くなるかを知るために読んでください。

サーマルカメラとは何ですか？

赤外線カメラは、さまざまな程度の熱または熱エネルギーを検出して可視光に変えることができる特別なセンサーを備えたカメラです。そうすることで、消防士は、濃い煙や霧が存在する完全な暗闇の中でも、火の場所と熱の領域を特定できます。

赤外線カメラとも呼ばれるサーマルカメラは、熱画像またはサーモグラムを形成するために光の存在に依存しないことを知ってください。つまり、1つを調べると、暗闇の中でもオブジェクトのさまざまなエネルギー放出がわかります。オブジェクトが放出する熱エネルギーが多いほど、画像は明るくなります。逆に、熱エネルギーが少ないほど、画像は暗くなります。

サーマルカメラの背後にある原理は、Sir William Herschel (1728 - 1832)

赤外線の存在を最初に発見した新進のドイツの天文学者。上の天を研究するために光の性質を調べていると、ハーシェルはESまたは電磁スペクトルの目に見えないが加熱された領域に出くわしました。

可視光よりも波長が長く、マイクロ波よりも短い波長で、ハーシェルによって発見された目に見えない熱エネルギーは「放射熱」と呼ばれていました。後に、それは虹の赤い色、またはESの目に見える部分の下にあったので、赤外線と呼ばれました。

もう1人の著名な天文学者、1人はアメリカ出身、Samuel Pierpoint Langley (1834 - 1906) ハーシェルが中断したところから熱技術の仕事の棍棒を拾いました。ある意味で、アメリカの科学者（スミソニアン天体物理観測所の創設者）は、ボロメータの発明で熱画像技術の針を動かしました。

ボロメータ（1878年に発明された）は、サーマルテクノロジーの最初の大きなブレークであると言っても過言ではありません。本質的に、ボロメータは以下で構成される放射熱検出器です。

• 2つの薄い金属ストリップ

• ホイートストンブリッジ

• バッテリー

• 検流計（電流を測定するため）

摂氏10万度（0.00001 C）までの温度差を検出できるボロメータは、太陽放射照度としてよく知られている太陽の光線を研究するためにラングレーに提供されました。

ラングレーの発明のおかげで、今日市場に出回っているほとんどの赤外線カメラは、ボロメータを使用して動作します。

注目すべきことに、サーマルカメラのアプリケーションは長年にわたって着実に成長しています。赤外線技術が軍隊で使用され、後に消防で使用される前は、今日ではかつてないほど消費者の意識に達しました。

これは主に、サーマルカメラがCOVID-19予防の標準ツールになっているという事実によるものです。ウイルスが世界中に広がり、数百万人の命を奪うにつれて、赤外線カメラの 安全な距離から熱っぽい温度を決定する その有用性を強調しすぎることはできません。たぶん、アメリカ中の施設や政府機関は、今日、彼らの入り口に赤外線技術を並べています。

赤外線カメラは壁越しに見ることができますか？

いいえ、赤外線カメラは壁を通して見ることはできませんが、壁に影響を与える強い熱画像を検出することはできます。赤外線カメラを理解するために、スマートフォンの標準機能となった従来のカメラの観点から赤外線カメラを定義してはなりません。赤外線カメラは物体を見ないことを忘れないでください。むしろ、熱を検出するように設計されています。

したがって、赤外線カメラを使用して壁の反対側にあるものを確認したい場合、それは不可能です。しかし、壁の反対側に大きな火事があるかどうかを知りたい場合は、赤外線画像でそれを検出する必要があります。

壁が厚いと仮定しています。したがって、反対側の熱エネルギーが非常に強いために壁全体に影響を与え、全体の温度が変化する場合、その上昇する熱の兆候が赤外線デバイスに記録されます。

そのため、熱画像は霧、濃い煙、さらには完全な暗闇を通過することもあります。これは、利用可能な光がほとんどまたはまったくない場合でも、正確な熱測定値を提供できることを意味します。

どうやら、これらのカメラは災害地帯、特に火事で無数の命を救ってきました。それは消防士に重要な高度な情報を提供します。彼らのヘルメットの熱カメラは彼らが火の席を見るのを許します。そうすれば、彼らは火災事故をより早く消火し、火災をよりよく管理することができます。

最も重要なことは、彼らは赤外線カメラを介して閉じ込められた個人を見つけることができるということです。アメリカで利用できる赤外線カメラがもっとあれば、過去の災害時の死傷者の数ははるかに少なくなるでしょう- 2001年9月11日, 最も注目すべきは。

ちなみに、これはIRカメラがあなたの貴重な住居を火事などの起こりうる危険からどのように保護できるかを示しています。

赤外線カメラはどのように私の人生を改善することができますか？

はい、あなたの人生はあなたの手元にあるサーマルカメラではるかに安全になります。これは、ウイルスがまだ大規模である今、特に当てはまります。

• 423,000人のアメリカ人：2021年1月の時点で、50万人近くがウイルスに感染しています。

• 1億人：世界中で確認されたCOVID-19感染症例の総数

近くにいる人が熱を持っている場合に、その人を見つけることができれば、どれほど安全だと思いますか？すべての検出は安全な距離から行われます。そして便利 サーマルカメラ あなたのためにそれをすることができます。

そしてその後、いくつかの。

毎年、31,385を超える霧関連の衝突がアメリカの土壌で発生しています。それは 平均して511人が死亡 年々。赤外線カメラを車両に搭載すると、霧深い天候の中を運転しているときでも、はるかに安全になります。それはそう。転ばぬ先の杖。

さらに、赤外線カメラは火災の可能性からあなたを守ることができます。家の配線の欠陥は、電気火災の主な原因であり、不必要な死者を出します。赤外線カメラを使用すると、A、B、Cと同じくらい簡単に過熱している電気配線を検出できます。

そしてそれはあなたのHVACと水システムを含むべきです。そのため、炉で発火した火災やACの過熱から遠ざけられます。またはそのことについては水漏れ。今のところ、パイプを開いたり、隅々まで物理的に目を見張ったりすることなく、これらすべてをチェックできます。

さらに良いことに、赤外線カメラには他にも多くの一般的な用途があります。新しい星の誕生を検出する能力など、印象的なものもあります。表形式では、次のものがあります。

 

サーマルカメラの人気のある用途

 

政府	個人使用	業界	健康/科学	その他
消防	室内空気質	PCBチェック（プリント基板）	疾病管理（SARS、鳥インフルエンザ、コロナウイルス）	アニマルレスキュー
空港チェック	ガス漏れ検知	製品の早期故障チェック	野生生物調査	油圧システム
ドラッグバスト	シロアリ検査	電力使用量	皮膚温度	航空機のメンテナンス
偽造品の検出	HVAC検査	相供給	筋骨格検査	温水暖房
監視	水漏れ検査	床下暖房	循環器系の問題	温室
捜索救助	侵入者アラート	ソーラーパネル	がんの検出	溶接
航海	不要な害虫	ポンプとモーター	馬/ペットの治療	保険金請求
軍事/防衛	狩猟	ベアリング/コンベヤーベルト	発熱検出	温水パイプ

 

4. 赤外線カメラは病気を検出できますか？

大体において、サーマルカメラは病気の症状の存在を決定する上で重要なツールになり得ます。たとえば、サーモグラフィや赤外線カメラの使用により、皮膚の温度の異常な変化を検出できます がんを予測する女性の乳房.

サーマルカメラが大きなリフトになる可能性がある異常な健康状態のいくつか：

• 乳癌

• 関節炎

• 筋肉の炎症

• 反復運動過多損傷

• 筋肉痛

• 血液循環の問題

• 感染性皮膚疾患

異常な熱の兆候を判断するサーマルカメラの機能は、病気の早期発見に不可欠なツールになります。ただし、健康問題の形成を確認するには、健康診断ツールを展開する必要があります。

さらに、農家は赤外線カメラからも大きな恩恵を受けることができます。たとえば、ひづめの音は病気の牛の確実な兆候です。このような状態を早期に発見することで家畜を救うことができます。

また、熱画像は、病気の蔓延を防ぐのに役立ちました。たとえば、H1N1やエボラウイルスは世界的に広がっています。赤外線カメラが体温の上昇を検出するので、高熱を特徴とするこれらのウイルスの影響を受けた人々が空港で入国するのを防ぐことができます。これは、人員が直接触れることさえありません。

サーマルカメラと標準カメラ？

最初から、サーマルカメラは私たちが知っている従来のカメラとは動作が異なることを知ってください。厳密な意味での実際のカメラではありません。それらはセンサーのようなもので、熱を感知します。

カメラは可視光を認識しますが、熱を検出できません。逆に、赤外線カメラは熱を検出しますが、従来の意味での可視光は認識しません。したがって、赤外線カメラで作成された写真がスマートフォンで撮影された写真とまったく異なる理由は簡単に理解できます。または標準のカムを介して。

良いニュースは、テクノロジーが向上していることです。たとえば、最近では、写真判定に非常に近いサーマルカメラを手に入れることができます。 PerfectPrimeの売れ筋IR0018はその完璧な例の1つです。

赤外線カメラの場合、熱放射が大きいほど（光源が高温になるほど）、表示される画像は白に近くなります。スケールの反対側では、熱放射が低いほど（光源が冷たいほど）、表示される画像は青に近くなります。

また、標準画像で距離の違いがはっきりとわかります。しかし、赤外線カメラではありません。代わりに、サーマルが表示されます。生成される色は、観察されるオブジェクトの「熱さ」のレベルによって異なります。

注：サーマルカメラは、IR（赤外線）カメラとも呼ばれます。これは、これらが赤外線波、つまり電磁スペクトルの可視赤色光より下の波を検出するためです。インフラは以下のラテン語です。また、赤外線カメラの別の用語は、赤外線カメラです。

赤外線カメラはどのように機能しますか？

サーマルカメラは、設計上、さまざまなレベルの赤外線エネルギーを認識してキャプチャする機能によって温度を検出します。地球上のすべての物体は、冷たい氷の塊であっても、さまざまな程度の赤外線を放射することに注意してください。太陽のエネルギーの半分だけが可視光で惑星に到達します。残りの半分は紫外線と赤外線です。

サーマルカメラには、デバイスがビュー内のすべての異なるソースからの熱放射を検出できるようにする特別なレンズが搭載されています。熱検出器（マイクロボロメーターなど）を使用すると、デバイスは赤外線をキャプチャできます。マイクロボロメータは、結果として熱放射の変化する抵抗を吸収できる単純なセンサーと考えてください。抵抗の微小変化を測定して、赤外線の強度を測定できます。

最終画像で生成される各ピクセルには、1つのマイクロボロメータがあります。次に、マイクロボロメータからのデータが適切なカラー画像に変換されます。限られたスペースのすべてが、サーマルの解像度がスマートテレビに比べてはるかに低い理由です。

このプロセスは非常に迅速で、ほんの一瞬しか続きません。このような短期間で、何千もの詳細なポイントが収集され、処理されます。次に、サーモグラムは電気インパルスに変換され、最終的に表示されます-赤外線スペクトルの表示画面に向けられます。

赤外線カメラはどのくらい正確ですか？

精度の程度は、多くの場合、赤外線カメラの仕様と設計に依存します。これに対する最も重要な要素は、フレームレートと、それが非冷却または冷却サーマルカメラであるかどうかです。冷却装置は、温度の微妙な違いを検出できる最も感度の高いサーマルカメラタイプです。しかし、彼らははるかに高価です。

赤外線カメラの精度と言えば、PerfectPrime IR0280H 熱検出サーマルカメラが賢明でしょう。これは、0.3°C（0.6°F）の精度レベルを備えた世界初のハンドヘルドカメラです。これにより、発熱検出のより正確なツールになります。

サーマルカメラの主な種類は何ですか？

最も一般的な2つのタイプのサーマルカメラは、非冷却と冷却です。

非冷却バージョンは、市場全体で見られるものです。冷却されていないデバイス内のシステムは室温で動作し、多くの場合完全に静かで、すぐに起動できます。

冷却されたバージョンは、密閉容器内で32°F未満に極低温で冷却されます。システムを冷却するプロセスにより、はるかに高い熱感度とはるかに明確な熱分解能が可能になります。比較すると、冷却されたサーマルカメラの精度は1000フィート以上離れた場所から0.2°F（0.1°C）です。しかし、このような高度な設計により、価格も急上昇します。

熱分解能とは何ですか？

熱解像度は、カメラの熱画像がどれだけ鮮明かを決定します。この数値が高いほど、詳細が明確になります。通常、解像度はピクセル単位で測定されます-数値x数値（例：32 x 32）の形式で与えられます。最初の数字は水平方向の明快さを表し、2番目の数字は垂直方向の明快さを表します。

解像度について大まかなアイデアを与えるには：

• 10,000ピクセルまでの熱解像度は、通常、低解像度と見なされます。

• 10,000〜100,000ピクセルの中解像度。

• そして100,000を超える高解像度。

その場合、ニーズに合った適切なガジェットを選択することが不可欠です。専門家からの意見は、この点でタイムリーである可能性があります。

超解像度画像-320x240合計76,800ピクセルの熱解像度。この赤外線カメラは、多くのアプリケーションに不可欠なすべての小さな熱の詳細をキャプチャします。

プロフェッショナルツール-住宅検査官、現場または保守オペレーターは、熱の問題を診断し、詳細なレポートを生成する際に、このサーマルカメラから大きな価値を得ることができます。

コンパクトなデザイン-このサーマルカメラは、シャツのポケットやバックポケットに便利かつきれいに収まり、他の機器を持ち運ぶために手を自由に使えるので、どこにでも持ち運びできます。

4GB内部メモリ-キャプチャした画像をJPGファイルとして保存し、任意のコンピュータに接続するとUSBドライブとして動作する統合SDカード。

追加機能-サーマルオーバーレイを画像レジストレーションに再調整するか、アプリケーションでサーマルシグネチャを最適に表示するカラーパレットを切り替えて、正確で信頼性の高い結果を実現します。

サーマルカメラの選び方

購入者が値札を見て、手元の赤外線カメラが正しい選択であるかどうかをすぐに判断することは珍しいことではありません。品質は購入の最重要事項ですが、最初に尋ねるべき質問は目的に関するものです。

具体的には、特定の赤外線カメラセットが目的に役立つかどうかを知る必要があります。これには、あなたの側でのデューデリジェンスが必要です。最初から、あなたは赤外線カメラを購入する理由をよく知っています。どのような特定のアプリケーションに使用する予定ですか？これらの状況を十分に認識している場合にのみ、選択肢を絞り込むことができます。

一般的な購入者：

まず、仕様の観点から赤外線カメラを購入する際に考慮すべき2つの主要な要因があることを知ってください。これらは：

• 熱感度

• 検出器の解像度

もちろん、これは品質と価格の考慮事項とは別です。

検出器の解像度は、特定の赤外線カメラモデルがフレーム内に持つことができるピクセル数です。ゲームのルールは、運ぶピクセルが多いほど、画質が向上することです。つまり、より洗練された熱監査を狙っている場合は、より多くのピクセルを備えたサーマルカムが必要です。例としては、PCBまたはプリント回路基板の産業用アプリケーションの調査があります。

これは、スマートテレビやソーシャルメディアのグラフィック画像と同一視できます。では、標準の検出器の解像度はどれくらいですか？これらは：

• 160 x 120

• 320 x 240

• 640 x 480

160 x 120は、19,200ピクセルの鮮明さを提供します。私たちがその数字に到達する方法に驚いているなら、それはただ掛け算の問題です。 640 x 480は307,200ピクセルを生成しますが、より高い解像度です。

それでは、熱感度についてお話ししましょう。温度のわずかな変化を調べる場合は、より高い熱感度が必要です。定義上、熱感度とは、温度の変化を最小限に抑えるサーマルカメラの機能です。

したがって、熱感度が0.05°のサーマルカメラは、熱熱の差が0.05°の2つの表面を区別できます。つまり、さまざまな色相が現れるので、より冷たい表面とより熱い表面を決定することができます。

最後に、問題の特定のモデルの温度範囲を確認してください。経験則では、赤外線カメラの組み込みの制限にぶつからないように、十分な余裕を持たせてください。原則として、-4°Fから2,192°Fの赤外線カメラが適しています。

スペシャリストバイヤー：

通常の住宅所有者のニーズをはるかに超える目的で赤外線カメラを購入する場合は、デバイスの仕組みをさらに深く掘り下げる必要があります。

手始めに、赤外線放射は電磁スペクトルの一部または光エネルギーのスペクトル全体にすぎないことを知っておいてください。それはその波長に特有のそれ自身の特徴を持っています。光子エネルギーとして、赤外線はガンマ線やX線に比べてはるかに弱いです。表形式：

名前	波長	周波数（Hz）	光子エネルギー（eV）
ガンマ線	< than 0.01 nm	> than 30 EHz	> than 124 keV
X線	0.01 nm - 10 nm	30 EHz - 30 PHz	124 keV -  124 eV
紫外線	10 nm - 400 nm	30 PHz - 790 THz	124 eV - 3.3 eV
可視光（虹）	400 nm - 700nm	790 THz - 430 THz	3.3 eV - 1.7 eV
赤外線	700 nm - 1mm	430 THz - 300 GHz	1.7 eV - 1.24 eV
電子レンジ	1 mm - 1 meter	300 GHz - 300 MHz	1.24 meV - 1.24µeV
無線	1 mm - 10,000 km	300 MHz - 30 Hz	1.24µeV - 1.24feV

 

前述のように、赤外線の存在を最初に発見したのはウィリアム・ハーシェル卿（1728-1832）であったことに注意してください。天王星を発見したことで有名になった新進の天文学者として、ハーシェルは光の性質を調べていました。

ハーシェルは、アイザックニュートン卿が数年前に有名にしたプリズム実験を使用して、虹の色の赤いスペクトルの下の領域（プリズムによって生成された）が見えないだけでなく、他のほとんどの領域よりも高温であることを発見しました。

赤外線放射はそのスペクトルの点で広いことに注意してください。これは、短波赤外線またはSWIR、中波またはMWIR、および長波またはLWIRに細分されます。そのため、タイプごとに特定のセンサー材料が使用されます。これは、各セクターの熱画像技術で使用される材料、その波長、および実際のアプリケーションの表です。

赤外線セクター	波長	熱画像材料	実用的な熱デバイスアプリケーション
SWIR	0.9 – 1.7 μm	InGaAs （インジウムガリウムヒ素）	回路基板、太陽電池、偽造検出、食品
MWIR	3.0 – 5.0 μm	InSb （アンチモン化インジウム）	光学ガスイメージング、ガス漏れの検出、空港周辺のセキュリティ、実験室での研究、ドローンによる有毒ガスの検出
LWIR	8.0 – 14.0 μm	テルル化カドミウム水銀 （MCT）  ひずみ層超格子 （SLS）	最も一般的な、住宅検査、温度検査、農産物分析

 

今日市販されているほとんどの赤外線カメラはLWIRであることを知ってください。市場を満足させる2つの異なる技術があります：冷却装置と非冷却装置です。

ESのMWIRバンドは、熱コントラストが通常よりも高いため、冷却熱画像技術によって最適に提供されます。

冷却された赤外線サーマルカメラのほとんどは、検出器にテルル化水銀カドミウム（MCT）またはひずみ層超格子（SLS）を使用しています。これらの冷却装置は優れた高レベルの温度精度を提供しますが、それらの価格は大量生産にはほとんど法外です。

良いニュースは、マイクロボロメータベースの赤外線カメラまたは非冷却デバイスが課題に直面していることです。温度精度検出におけるそれらの一般的な能力は、冷却されたデバイスのグレードを下回っていますが、技術はギャップを埋めています。マスマーケットで利用可能なこれらのデバイスの多くは、冷却されたデバイスのより高い能力に正確に近づいています。

赤外線カメラの価格はいくらですか？

それらは、アプリケーションと機能、および熱分解能に応じて、わずか数百ドルから数千ドルを超える範囲に及ぶ可能性があります。始めるための最良の方法は、熱画像の専門家にあなたのニーズを評価してもらうことです。そうすれば、購入ボタンを押す前に、最良のオプションを知ることができます。

一方、信頼できるメーカーから製品を入手することは賢明です。たとえば、PerfectPrime製品には、前代未聞の60日間の保証が付いています。手間をかけずに最高の赤外線カメラを手に入れるのに最適な方法。