Termovize: Kouzlo vidění tepla odhaleno

Princip fungování termovize

Termovize, někdy nazývaná také termokamera, je zařízení, které umožňuje „vidět“ teplo. Funguje na principu detekce infračerveného záření, které vyzařují všechny objekty s teplotou nad absolutní nulou. Čím je objekt teplejší, tím více infračerveného záření vyzařuje. Termovize toto záření zachytává pomocí speciální čočky a senzoru. Senzor převádí infračervené záření na elektrické signály, které jsou následně zpracovány elektronikou a zobrazeny na displeji jako termogram. Termogram je obraz, kde jsou různé teploty reprezentovány různými barvami. Obvykle se teplejší oblasti zobrazují v odstínech červené, oranžové a žluté, zatímco chladnější oblasti jsou zobrazeny v odstínech modré a fialové. Moderní termovize jsou velmi citlivé a dokáží detekovat i nepatrné teplotní rozdíly, řádově v desetinách stupně Celsia. To umožňuje jejich využití v široké škále oblastí, od stavebnictví a průmyslu, přes bezpečnostní aplikace až po medicínu a vědu.

Historie a vývoj technologie

Termální zobrazování, technologie umožňující „vidět“ teplo, má fascinující historii sahající až do 19. století. V roce 1800 objevil sir William Herschel infračervené záření, neviditelnou formu světla, která je emitována všemi objekty s teplotou nad absolutní nulou. Tento objev položil základy pro vývoj termovize. První termokamera, nazývaná evaporovaná, byla vynalezena v roce 1929 a fungovala na principu detekce infračerveného záření emitovaného objekty a jeho převodu na viditelný obraz. Tato technologie byla ovšem těžká, pomalá a vyžadovala chlazení kapalným dusíkem.

Během druhé světové války se termografie začala používat pro vojenské účely, například k detekci nepřátelských vojáků v noci. Po válce se tato technologie dále rozvíjela a zmenšovala, což vedlo k vývoji přenosných termokamer v 60. letech 20. století. Tyto kamery se staly cenným nástrojem pro hasiče, policii a záchranáře, kteří je mohli použít k vyhledávání osob v zamořených budovách nebo k detekci úniku plynu.

V posledních desetiletích došlo k výraznému pokroku v technologii termovize, a to zejména díky vývoji mikrobolometrů. Tyto miniaturní senzory dokázaly detekovat infračervené záření bez nutnosti chlazení, což vedlo k vývoji kompaktních, lehkých a cenově dostupnějších termokamer. Dnes se termokamery používají v široké škále oblastí, od stavebnictví a energetiky přes medicínu a bezpečnost až po automobilový průmysl a ochranu životního prostředí.

Typy termovizních kamer

Termovizní kamery se liší v několika klíčových aspektech, které ovlivňují jejich cenu, funkčnost a použití. Jedním z nejdůležitějších faktorů je typ detektoru. Existují dva hlavní typy: nechlazené a chlazené detektory. Nechlazené detektory jsou cenově dostupnější a běžnější. Pracují na principu měření změn odporu materiálu detektoru v závislosti na teplotě. Na druhou stranu chlazené detektory nabízejí mnohem vyšší citlivost a rozlišení. Tyto detektory jsou chlazeny na extrémně nízké teploty, což snižuje šum a umožňuje detekovat i ty nejmenší teplotní rozdíly. Díky tomu jsou vhodné pro náročné aplikace, jako je vědecký výzkum nebo vojenské operace. Dalším důležitým parametrem je rozlišení detektoru, které se udává v pixelech. Vyšší rozlišení znamená detailnější obraz a možnost detekovat menší objekty na větší vzdálenost. Pro běžné aplikace, jako je kontrola budov, postačí nižší rozlišení. Pro náročnější úkoly, jako je diagnostika elektroniky, je však nutné zvolit kameru s vyšším rozlišením. Výběr správného typu termovizní kamery závisí na konkrétní aplikaci a rozpočtu. Před nákupem je důležité zvážit všechny faktory a poradit se s odborníkem.

Rozlišení a citlivost obrazu

Rozlišení detektoru v termovizní kameře hraje klíčovou roli v kvalitě výsledného obrazu. Vyšší rozlišení znamená více pixelů, a tím pádem i detailnější obraz. To je obzvláště důležité při detekci menších objektů nebo sledování detailů na větší vzdálenost. Citlivost detektoru je neméně důležitá. Citlivost určuje, jak malé teplotní rozdíly dokáže kamera detekovat. Vyšší citlivost umožňuje kameře zobrazit i nepatrné teplotní rozdíly, což je užitečné například při diagnostice budov nebo lékařském zobrazování. Kromě rozlišení a citlivosti existují i další faktory, které ovlivňují kvalitu obrazu, jako je například objektiv, zpracování obrazu a displej. Při výběru termovizní kamery je proto důležité zvážit všechny tyto aspekty a vybrat si model, který nejlépe vyhovuje vašim potřebám.

Využití v praxi

Termovizní technologie nachází uplatnění v široké škále odvětví a činností. Termovize jsou neocenitelným nástrojem v průmyslu, kde se využívají pro kontrolu strojů a zařízení, detekci přehřívání, kontrolu kvality výroby a prediktivní údržbu. Díky včasné identifikaci potenciálních problémů termovize pomáhají minimalizovat prostoje a náklady na opravy. Ve stavebnictví slouží termovize k odhalování tepelných mostů, netěsností oken a dveří, vlhkých míst a dalších stavebních vad. To umožňuje zlepšit energetickou efektivitu budov a zajistit zdravější vnitřní prostředí. V oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví se termovize používají pro vyhledávání osob v ztížených podmínkách, jako jsou požáry, závaly nebo noční operace. Dále se uplatňují při monitorování rozsáhlých prostor, detekci narušitelů a prevenci kriminality.

Srovnání termovizních technologií

Funkce	Termovize A	Termovize B
Rozlišení (pixely)	160 x 120	320 x 240
Teplotní rozsah (°C)	-20 až 300	-40 až 500
Přesnost měření (±°C)	±2	±1

Termovize nám otevírá okno do světa neviditelného, odhaluje tepelné stopy života i dějů, které by nám jinak zůstaly skryty.

Zdeněk Koutný

Bezpečnostní aspekty

Termovize a technologie s nimi spojené s sebou nesou i bezpečnostní aspekty, které je třeba brát v potaz. Zatímco běžné kamery snímají pouze viditelné světlo, termovize detekují infračervené záření, které vydává každý objekt na základě své teploty. To přináší otázky ohledně soukromí, jelikož termovize dokáží "vidět" skrz některé materiály, například tenké oblečení, a odhalit tak informace o lidském těle, které by jinak zůstaly skryté. Je proto důležité používat termovizi zodpovědně a v souladu se zákony na ochranu osobních údajů. Dále je nutné si uvědomit, že termovizní zařízení mohou být zneužita k neoprávněnému sledování a sběru dat. Je proto důležité dbát na zabezpečení těchto zařízení a dat, která shromažďují. To zahrnuje silná hesla, šifrování dat a pravidelné aktualizace softwaru. V neposlední řadě je důležité si uvědomit, že termovize by neměly být používány k diskriminaci nebo jinému porušování lidských práv.

Budoucnost termovize

Termovize se stává dostupnější a její využití se rozšiřuje do různých oblastí. Očekává se, že v budoucnu dojde k další miniaturizaci termovizních kamer, což umožní jejich integraci do chytrých telefonů, dronů a dalších zařízení. To povede k rozšíření využití termovize v běžném životě, například pro noční vidění, detekci úniku tepla v domácnostech nebo pro monitorování zdraví. Vývoj se zaměřuje také na zlepšení rozlišení a citlivosti termovizních systémů. Díky pokroku v oblasti senzorů a softwaru pro zpracování obrazu bude možné detekovat i ty nejmenší teplotní rozdíly. To bude mít zásadní význam například v medicíně pro včasnou diagnostiku onemocnění nebo v průmyslu pro kontrolu kvality. S rostoucím využitím termovize se otevírají také nové možnosti v oblasti umělé inteligence. Algoritmy strojového učení se učí rozpoznávat objekty a události na základě jejich tepelné stopy. To najde uplatnění například v autonomních vozidlech, bezpečnostních systémech nebo v robotice.