دوربین‌های حرارتی چگونه کار می‌کنند؟

تصویر برداری حرارتی در بخش‌های مختلفی کاربرد دارد. شرکت‌های تامین کننده انرژی از این فناوری برای یافتن محل نشت حرارت  از شکاف‌های در و پنجره استفاده می‌کنند، بالگرد‌های پلیس از آن برای تعقیب افراد مظنون در شب بهره می‌گیرند و ایستگاه‌های هواشناسی به کمک آن طوفان‌ها و تند باد‌ها را دنبال می‌کنند. همچنین از تصویر برداری حرارتی در زمینه پزشکی برای تشخیص اختلالات و بیماری‌ها استفاده شده و حتی بعضی از دوربین‌های امنیتی منازل از آن بهره می‌برند.

تصویر برداری حرارتی چیست؟

به طور کلی باید گفت که تصویر برداری حرارتی به شما اجازه می‌دهد گرمای ساطع شده از اجسام مختلف را مشاهده کنید. دوربین‌های حرارتی کم و بیش می‌توانند دمای اشیای موجود در کادر خود را ثبت کرده و هر دما را با رنگ مخصوصی به نمایش بگذارند که به شما امکان می‌دهد دمای خارج شده از هر جسم  را با اشیای کناری اش مقایسه کنید.

معمولا دما‌های سرد‌تر با رنگ هایی مثل آبی، بنفش یا سبز نشانه گذاری می‌شوند، در حالی که دمای‌های گرم‌تر با رنگ هایی همچون قرمز، نارنجی یا زرد به نمایش در می‌آیند. برای مثال، همان طور که در تصویر زیر مشخص است، بدن شخص با هاله ای از رنگ‌های قرمز، نارنجی و زرد دیده می‌شود، ولی سایر بخش‌های محیط به رنگ‌های آبی و بنفش به تصویر در آمده است. دلیل این امر ساطع شدن گرمای بیشتر از بدن این خانم نسبت به محیط اطرافش است.

برخی از دوربین‌های حرارتی از تصاویر سیاه و سفید استفاده می‌کنند. به عنوان نمونه، بالگرد‌های پلیس از دوربین‌های حرارتی سیاه و سفید استفاده می‌کنند که مظنون یا هدف را کاملا برجسته می‌کند.

تصویر برداری حرارتی چگونه کار می‌کند؟

دوربین‌های حرارتی با دریافت مقادیر متفاوتی از نور مادون قرمز، قادرند دما را یافته و تشخیص دهند. این نور با چشمان غیر مسلح قابل مشاهده نیست، ولی اگر از شدت بالایی برخوردار باشد، می‌توان آن را احساس کرد.

همه اشیاء به نوعی از خود اشعه‌های مادون قرمز منتشر می‌کنند و این یکی از راه‌های انتقال حرارت است. اگر شما دست خود را بالای یک ذغال بر افروخته نگه دارید، آن ذغال در حال انتشار هزاران اشعه مادون قرمز است و به این صورت حرارت آن به دست شما منتقل می‌شود. به علاوه، فقط نزدیک نیمی از انرژی خورشید به صورت نور‌های مرئی به ما می‌رسد و مابقی ترکیبی از انوار مادون قرمز و فرابنفش است.

هر چه یک شیء داغ‌تر باشد، اشعه‌های مادون قرمز ساطع شده از آن نیز بیشتر است. دوربین‌های حرارتی می‌توانند این تابش‌ها را مشاهده کنند و آن‌ها را به تصاویری تبدیل کنند که برای چشمان ما نیز قابل دیدن باشد؛ درست مثل دوربین‌های دید در شب که نور‌های مادون قرمز نامرئی را دریافت کرده و آن‌ها را به تصاویر قابل مشاهده مبدل می‌کنند.

درون دوربین‌های حرارتی تعدادی دستگاه اندازه گیری کوچک به نام میکروبلومتر وجود دارد (به ازای هر پیکسل یک عدد). میکروبلومتر‌ها از داخل دوربین دما را ثبت کرده و به هر پیکسل یک رنگ مناسب اختصاص می‌دهند. همانطور که احتمالا حدس زده اید، به همین خاطر است که اکثر دوربین‌های حرارتی نسبت به تلویزیون‌ها و صفحه نمایش‌های مدرن دارای رزولوشن بسیار اندکی هستند. در حقیقت، بهترین رزولوشن دوربین‌های حرارتی فعلی چیزی در حدود ۶۴۰x480 است.

تفاوت دوربین حرارتی و دوربین دید در شب در چه حد است؟

از نظر فنی، تصویر برداری حرارتی را می‌توان نوعی از تصویر برداری دید در شب دانست که برای اهداف مشابهی نیز به کار می‌رود. اما اگر هدف شما تنها مشاهده تاریکی است، خروجی آن‌ها از انتظار شما فراتر خواهد بود.

برای مثال، دید در شب حرارتی برای بالگرد‌های پلیس قابلیتی بسیار عالی محسوب می‌شود، چرا که به راحتی یک فرد را از محیط اطرافش متمایز می‌کند. به لطف این وسیله نه تنها افراد مظنون به راحتی در تاریکی قابل دیدن هستند، بلکه حتی در روشنایی روز نیز می‌توان فردی را که در محیط استتار کرده است مشاهده کرد.

اگرچه اکثر دوربین‌های حرارتی به طول موج‌های بلند‌تر اشعه مادون قرمز وابسته اند، ولی دوربین‌های امنیتی دید در شب معمولی از طول موج‌های کوتاه‌تر مادون قرمز استفاده می‌کنند و تولید آن‌ها نیز بسیار ارزان‌تر تمام می‌شود. از سوی دیگر، دوربین‌های حرارتی توانایی دریافت طول موج‌های بلند‌تر را داشته که اجازه تشخیص گرما را به آن می‌دهد.