Termal Kamera Sistemleri |

Termal Kamera Sistemleri

Nedir ?

İnsanlar gözle göremese de kızılötesi aralık dahilinde kalan bir termal enerji bulunur. Kızılötesi aralık ise mikrodalga ışınları ve kırmızı ışıktan meydana gelir. Termal kameralar sayesinde gözle görülmesi mümkün olmayan bu enerji görüntülenebilir ve kayıt altına alınabilir. Isıyı baz alan kızıl ötesi ışınlar yani IR enerji ve bu enerjiye göre oluşan renkler ile şekiller sayesinde termal kameralarla görüntü elde edilir. Çıplak gözle bakıldığında görülemeyen ışık dalga boyları termal kameralar tarafından kolayca algılanarak kayıt altına alınabilir, ekrana yansıtılabilir.

Termal kamera günümüzde yaygın olarak kullanılan bir görüntüleme sistemidir. Kızıl ötesi ışınların yani gözle görülemeyen IR adı verilen enerjinin sayesinde görüntü elde edilir. Isının yaydığı enerjiye göre görüntünün rengi ve biçimleri meydana gelir. Yüksek ısı kırmızı renkle ve düşük ısı da siyah ile beyaz renklerle temsil edilir. Termal kameralar gözle görülemeyen enerjinin görüntüye dökülmesini sağladığı için oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptir. Cisimlerden yayılan gözle görünmeyen kızıl ötesi enerji dalgaları termal kameralar ile algılanarak elektronik sinyallere dönüştürülür.

Termal kameradan elde edilen görüntü aydınlık, karanlık ve hava koşulları gibi değişkenlerden etkilenmez. Bunun nedeni ise bu kameradan alınan görüntünün yalnızca ısıya göre değişkenlik gösteriyor oluşudur. Bu özelliği sayesinde termal kameralar güvenlik sektöründe, havacılıkta, askeri alanda yoğun olarak tercih edilir. Polisin ve askerlerin güvenliğinin tesis edilebilmesi için termal kameralardan yararlanılır. İnsanların vücut ısısını ölçen bu teknoloji ile gizlenmekte olan düşman ve suçlular kolayca deşifre edilebilir. Normal kameranın radarından kaçmak kolayken ısıyı fark eden termal kameradan kaçmak imkansıza yakındır.

Kızıl ötesi ışınlar ilk olarak 1800 yılında Frederick William Herschel tarafından bulunmuştur. Herschel cam bir prizma ile güneş ışınlarını yönlendirmiştir. Her bir ışının sahip olduğu sıcaklığı ölçmek suretiyle de renk skalası oluşturmuştur. Işınlardan yayılan renkler mor ve kırmızı arasında değişiklik göstermiştir. Çıplak gözle görünen güneş ışınlarının haricinde de farklı sıcaklık aralıklarında ölçümler yapan Herschel kızıl ötesi ışınların varlığını keşfetmiştir. Böylece termal kameranın keşfedilmesi için gerekli olan alt yapı tesis edilmiştir.

Nasıl Çalışır ?

İnsan gözü yalnızca elektromanyetik dalga içerisindeki ışıkları görebilme yetisine sahiptir. Bu dalga boyu dışında kalanlar ise insan gözüyle fark edilemez. Kızıl ötesi ışık da insan gözü ile görülemeyenler arasında yer alır. Infrared adı verilen kızıl ötesi ışık aralığında termal enerji yayılım gösterir. Termal enerji 0 Kelvin ile -273 derecenin üzerindeki sıcaklıkta açığa çıkar. Termal kameralar da bu sıcaklık aralığında kalan maddelerden yayılan enerjiyi ve kızıl ötesi dalga boylarını görüntüye çevirmek suretiyle işlev gösterir.

Termal kameralarda mercek ve kızıl ötesi dedektör bulunur. Cisimlerden yayılan kızıl ötesi enerji mercek sayesinde kızıl ötesi dedektörünün üzerine düşer. Dedektörden de elektronik sensörlere veri iletimi yapılır. Tam olarak bu sürecin sonunda kızıl ötesi ışınlardan renk ve şekiller elde edilerek termal kamera tarafından yansıtılan görüntüler üretilmiş olur. Kızıl ötesi ışınların çıplak gözle görünür hale gelmesi için yaşanan sürece termografi adı verilir.

Ne İşe Yarar ?

  • Elektriksel sorunların tespit edilmesinde termal kameralar kullanılır. Elektrik akımı geçerken meydana gelen normal dışı ısınmalar termal kameralar kullanılarak kolayca fark edilebilir. Böylece ciddi boyutlu sorunların ve yangının oluşması engellenir.
  • Kablolarda, kontak noktalarında, kapasitörlerde ve güç transformatörlerinde ısınan bölgeler termal kamera ile tespit edilir. Termal kamera sayesinde elektriksel ölçüm yapma ihtiyacı ortadan kalkar.
  • Kızıl ötesi dalgaları algılayan cihaz parçaları sayesinde maddelerin, hayvanların ve insanların ısısı algılanabilir.
  • Termal kamera ile siyah ile kırmızı arasında değişiklik gösteren görüntüler elde edilir. Kırmızı sıcağı siyah renk de soğuğu temsil eder. Böylece görüntülerdeki ısı dağılımı kolayca algılanabilir.
  • İnşaatçılıkta da termal kameralardan yararlanılır. Sıvanın altındaki küfün, çatlakların ve metal yorgunluğunun tespitinde oldukça faydalıdır. Böylece yapıların depreme karşı güçlendirilmesine katkı sağlar.

Kullanım Alanları

Sivil yaşamda, üretimde ve askeri alanlarda olmak üzere termal kameraların yaygın bir şekilde kullanıldığı görülür. Söz konusu kullanım alanları şu şekilde sıralanabilir:

  • Gaz, sıcak su, buhar kaçağının tespiti,
  • Su kaçağının bulunması,
  • İnşaatlarda sıva altındaki nemin kontrol edilmesi,
  • Enerjinin verimli bir şekilde kullanılabilmesi için iş merkezleri ve konutlarda enerji ölçümlerinin yapılması, yalıtım yönünden zayıf yerlerin tespit edilmesi,
  • Araçlardaki motor, dönen parçalar, dişliler ve rulman gibi kısımlardaki aşırı sürtünmesin tespit edilmesi,
  • Enerjide bağlantı hatalarının tespit edilmesi,
  • Elektrik panosu ve elektrik iletim hattındaki ısınmanın tespit edilerek aşırı yüklenmenin engellenmesi,
  • Denizcilikte sıcak cisimlerin fark edilmesi, su altındaki buz dağlarının önceden belirlenmesi ve düşman gemilerinin tespit edilmesi,
  • Üretim hatlarındaki arızaların bulunması,
  • Karanlıkta bile görüntü elde edilmesi sayesinde güvenliğin sağlanması ve 360 derecelik kapsamlı gözetim ağlarının kurulması,
  • İnsanlar ve hayvanlar için tıbbi amaçlarla kullanılması, ateşin ölçülmesi, kurulan termal kameralı kontrol noktalarıyla yüksek ateşli hastaların tespit edilmesi,
  • İtfaiyecilerin yangında insan hayatını kurtarabilmesini sağlayan gaz sızıntılarının belirlenmesi.

Kullanılan Dedektörler ve Objektifler Nelerdir ?

Herkesin bildiği sıradan kameralar görüntüyü ışık ile elde eder. Termal kameralar ise ısıdan aldığı enerji sonucunda görüntü oluşturur. Termal kamera radarına giren ısı derecelerine göre görüntülerin ekrana aktarılmasını sağlar. Nasıl ki beyaz bir arka planın önünde duran beyaz ismin gözle görülmesi zorsa birbirine yakın sıcaklık aralığındaki ışınlardan yayılan enerjinin de termal kamera tarafından ayrıştırılarak görüntüye dönüştürülmesi de zordur. Bu nedenle de en düşük sıcak aralığını bile fark edebilen hassaslıktaki objektifler kullanılır.

Askeri amaçlar için geliştirilen termal kameralar cisimlerden ve doğadaki unsurlardan yayılan 8 ile 14 mikro metrelik dalga boyundaki kızıl ötesi ışınlara karşı duyarlı olacak şekilde geliştirilmiştir. Söz konusu termal kameralar en yüksek ve en düşük sıcaklık aralığında bile görüntü üretebilecek kapasitedeki objektif ile mercekler kullanılarak üretilir.

Termal kameraları oluşturan yazılım bünyesinde rapor üretme, veri işleme ile kumanda araçları gibi farklı optik bileşenler mevcuttur. Ayrıca ilk önce kızıl ötesi ışınları algılayan bir mercek ve dedektörlerden oluşur. Merceklerin germanyum kullanılarak üretildiği bilinmektedir.

Sunduğu Çözünürlüğe Ait Özellikler Nelerdir ?

Geçmişte termal kameraların kullanıcıya sunduğu görüntü kalitesi yüksek çözünürlükte değildi. Ancak gelişen teknolojik koşullar sayesinde normal kameralar ile termal kameralardan elde edilen görüntü kalitesi birbirine yaklaşmıştır. Termal kameralarda daha uzun dalga boyunu algılayabilecek kapasitede imaj sensörler kullanılır. Bu imaj sensörlere ise FPA yani focal plane array adı verilir. En fazla InSb, InGaAs, QWIP ve HgCdTe olan imaj sensörlerinin termal kamera üretiminde kullanıldığı görülür.

Termal kameralarda en çok rastlanan çözünürlük aralıkları şu şekildedir:

  • 160x120
  • 320x240
  • 640x512

Termal kameralar normal kameralara yani görünür spektrumu ekrana yansıtan kameralara kıyasla daha yüksek fiyatlara satılır. Hali hazırda zaten pahalı olan termal kamera fiyatları kendi içerisinde de artan çözünürlüğe göre artış gösterir.

© Copyright 2020 - GAZİ INFORMATION TEKNOLOJİ - TÜM HAKLARI SAKLIDIR

Neler Yapıyoruz?

GELİŞMELERDEN HABERDAR OLUN