دوربین مادون قرمز دوربینی است که برای تولید تصاویر از طیف الکترومغناطیسی مادون قرمز استفاده می‌کند. چشم انسانی می‌تواند فقط طیف نور مرئی را ببیند، اما دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند امواج مادون قرمزی که به وسیله گرما ساطع می‌شوند را تشخیص دهندهرچه جسم گرمتر باشد، انرژی مادون قرمز ساطع شده از آن نیز بیشتر است.
نحوه کار دوربین مادون قرمز
دوربین مادون قرمز می‌تواند طیف مادون قرمز را تشخیص داده و اندازه‌گیری کند. این انرژی از اجسام گرم ساطع می‌شود. در ادامه می‌خواهیم از مراحل عملکرد آن توضیح دقیق‌تری ارائه دهیم.
تشخیص تابش مادون قرمز
تمامی اجسامی که دمای بالاتر از صفر مطلق را دارند، از خود امواج الکترومغناطیسی چون امواج مادون قرمز ساطع می‌کنند. میزان و طول موج این تابش، به دمای اجسام بستگی دارد.
هرچه اجسام گرمتر باشد، در واقع تابش مادون قرمز بیشتر و با طول موج‌های کوتاه‌تر ساطع می‌شود. دوربین مادون قرمز لنز مخصوصی دارد که از جنس موادی چون سیلیکون و یا ژرمانیوم می‌باشد.
این لنز می‌تواند نور مادون قرمزی که از جسم ساطع می‌شود را جمع آوری کرده و آن را بر روی یک سنسور حساس به مادون قرمز متمرکز نماید.
تبدیل تابش به سیگنال الکتریکی (توسط سنسور)
سنسور مادون قرمز که اغلب به اون میکروبولومتر و یا آشکارساز می‌گویند، آرایه‌ای تشکیل شده شامل پیکسل‌های بسیار کوچک است. هر پیکسل از موادی ساخته می‌شود که می‌تواند تابش مادون قرمز را جذب کرده و به این طریق دمای آن تغییر پیدا کند.
تغییر دما باعث می‌شود که در خواص الکتریکی پیکسل مثل مقاومت الکتریکی هم تغییر ایجاد شود. این تغییرات به وسیله مدارهای الکترونیکی اندازه‌گیری می‌شوند که به سنسور وصل شده‌اند و سپس آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
هر پیکسل متناسب با میزان تابش مادون قرمز دریافت کرده است، یک سیگنال الکتریکی تولید می کند.
پردازش سیگنال
سیگنال‌هایی که به وسیله سنسورهای بسیار ضعیف تولید می‌شوند، نیاز به تقویت و پردازش دارند. پردازنده تصویری که در دوربین‌ها وجود دارد، می‌تواند این سیگنال‌ها را تقویت کرده، نور را کاهش داده و آنها را برای ایجاد یک تصویر حرارتی آماده نماید.
در این محل ممکن است پردازنده برای بهتر شدن کیفیت تصویر، الگوریتم‌های مختلفی را به کار ببرد. همچنین این الگوریتم‌ها امکان افزایش کنتراست و یا اعمال تنظیمات دمایی را می‌توانند انجام دهند.
ایجاد تصویر حرارتی
بعد از آنکه پردازش تصویر انجام شد، سیگنال‌های الکتریکی به مقادیر دیجیتالی تبدیل می‌شوند. این حالت نشان می‌دهد که شدت تابش مادون قرمزی که توسط هر پیکسل دریافت شده، چه مقدار است.
این مقدار دیجیتالی سپس به رنگ‌های مختلفی روی نمایشگر ظاهر می‌شوند که در اصطلاح به آن رنگ آمیزی کاذب می‌گویند. چون رنگ‌هایی که نمایش داده می‌شوند، در واقع رنگ‌های واقعی اجسام نیستند، بلکه نشان دهنده دمای آنها می‌باشند.
برای نمایش دما از یک طیف رنگی استفاده می‌شود. رنگ‌های گرم مثل سفید، نارنجی و قرمز نشان دهنده تابش مادون قرمز بیشتر هستند که در نتیجه بیان می‌کنند که دمای جسم بالاتر است.
رنگ‌های سرد مثل سبز، آبی و بنفش نشان می‌دهند که تابش کمتری صورت گرفته و جسم دمای پایین‌تری دارد. مقیاس دما معمولاً در کنار تصاویر نمایش داده می‌شود تا کاربر بتواند دمای نسبی اجسامی که در صحنه وجود دارند را درک کند.
مزایای استفاده از دوربین مادون قرمز
استفاده از دوربین‌های مادون قرمز مزیت‌های زیادی دارد و همین عامل باعث شده که در زمینه‌های مختلف بتوان از آن استفاده کرد. در ادامه می‌خواهیم به برخی از مهمترین مزیت‌های استفاده از دوربین‌های مادون قرمز اشاره کنیم.
قابلیت دید در تاریکی مطلق
یکی از بزرگترین مزیت استفاده از دوربین‌های مادون قرمز این است که شما می‌توانید در شرایط کم نور و یا در تاریکی مطلق تصاویر را ثبت کنید. این کار با تشخیص تابش حرارتی انجام می‌گیرد که از اجسام ساطع می‌شود و در نور مرئی نمی‌توان آن را داشته باشیم.
این ویژگی باعث شده که از این دوربین‌ها برای نظارت شبانه، کاربردهای نظامی و امنیت استفاده کنند.
تشخیص گرما و تفاوت‌های دمایی
دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند تغییرات جزئی که در دما رخ می‌دهد را تشخیص داده و آن را به صورت تصاویر حرارتی به نمایش بگذارند. این قابلیت باعث شده که در کاربردهای صنعتی از آن برای تشخیص داغ شدن بیش از حد تجهیزات مکانیکی یا الکتریکی، مشکلات عایق‌بندی و یا نشت حرارت در ساختمان‌ها استفاده کنند.
در علم پزشکی از این قابلیت برای تشخیص برخی بیماری‌ها به وسیله الگوهای حرارتی بدن نیز استفاده می‌کنند.
امنیت و نظارت پیشرفته
در سیستم‌های امنیتی دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند به طور موثر در هنگام شب و یا در شرایط آب و هوایی نامناسب عمل کنند. در این شرایط دوربین‌های معمولی دچار مشکل شده و کارایی لازم را نخواهند داشت.
تغییرات حرارتی به وجود آمده می‌تواند هشدارهایی در یک در سیستم‌های امنیتی ایجاد کرد و از وقوع هشدارهای ناشی نور و یا سایه‌ها نیز جلوگیری کرد.
کاربردهای صنعتی و نگهداری پیشگیرانه
همانطوری که قبلاً به آن اشاره کرده‌ایم، دوربین‌های مادون قرمز برای نگهداری از تجهیزات و یا بازرسی، کاربرد زیادی دارند. موارد تشخیص زود هنگام مشکلات حرارتی می‌تواند از هزینه‌های زیاد و یا خرابی‌های بزرگتر جلوگیری کند.
جستجو و نجات
در عملیات جستجو و نجات، دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند در تاریکی جنگل‌ها و یا زیر آوار برای پیدا کردن افراد گمشده یا گرفتار کارایی زیادی داشته باشند. از بدن انسان گرما ساطع می‌شود.
تشخیص آتش‌سوزی
دوربین‌های حرارتی می‌توانند در مراحل اولیه آتش سوزی، نقاط داغ را تشخیص دهند، حتی قبل از اینکه دودی از اجسام مشاهده شود. این موضوع باعث می‌شود که از ایجاد حریق پیشگیری شود.
کاربردهای تحقیقاتی و علمی
در زمینه تحقیقات علمی از دوربین‌های مادون قرمز برای مطالعه الگوهای حرارتی در حیوانات، گیاهان و یا محیط زیست استفاده می‌کنند.
مقرون به صرفه بودن
زمانی که تکنولوژی پیشرفت کند، قیمت دوربین‌های مادون قرمز در مقایسه با فناوری‌های نظارتی پیشرفته کاهش پیدا خواهد کرد. این موضوع باعث شده که از نظر اقتصادی، تهیه دوربین‌های مادون قرمز صرفه اقتصادی داشته باشد.
نصب و استفاده نسبتاً آسان
بسیاری از دوربین‌های مادون قرمز امروزی مجهز به سیستم‌های نصب و راه‌اندازی ساده هستند. همین عامل باعث شده که رابطه کاربری کاربر پسند و ساده‌ای داشته باشند.
موارد استفاده از دوربین مادون قرمز
دوربین‌های مادون قرمز در زمینه‌های مختلف کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارند. در ادامه می‌خواهیم به برخی از موارد استفاده از این دوربین‌ها اشاره کنیم.
امنیت و نظارت
برترین کاربرد دوربین‌های مادون قرمز آن است که شما در تاریکی مطلق، امکان دید و ثبت تصاویر را دارید. این کار باعث می‌شود که بتوانید در شب نیز بر اماکن تجاری، صنعتی، دولتی و یا حتی منازل نظارت بهتری داشته باشید.
دوربین‌های حرارتی می‌توانند هرگونه حرکت افراد و یا اشیا را در تاریکی و یا حتی در شرایط آب و هوایی نامناسب مثل دود یا مه تشخیص دهند. در مناطق مرزی و یا فرودگاهی برای نظارت بهتر در مناطقی با وسعت بالا و یا تشخیص دادن افراد یا وسایل نقلیه در هنگام شب از این دوربین‌ها استفاده می‌کنند.
در عملیات جستجو و نجات، این دوربین‌ها می‌توانند افراد گرفتار شده و یا گمشده را در تاریکی، زیر آوار و یا جنگل‌ها را به راحتی تشخیص دهند.
صنعت
در صنعت برای تشخیص هرگونه عیوب در تجهیزات الکتریکی و مکانیکی می‌توان از این دوربین‌ها استفاده کرد. شما می‌توانید برای تشخیص نقاط داغ در تابلوهای برق، موتورها، ژنراتورها و تجهیزات صنعتی دیگر در هنگام خرابی از این دوربین‌ها استفاده نمایید.
بررسی یکنواختی دما در فرآیندهای تولید و یا تشخیص نقص در محصولات از جمله کارایی‌های دوربین‌های مادون قرمز است. در خطوط انتقال برق برای تشخیص نقاط داغ و یا مشکلات احتمالی این دوربین‌ها کاربرد خیلی زیادی دارند.
پزشکی و سلامت
در پزشکی و سلامت می‌توان از دوربین‌های مادون قرمز برای تشخیص تغییرات دمایی بدن استفاده کرد، چون این تغییر نشانی از بیماری‌های مختلف چون مشکلات گردش خون، تومورها و یا التهابات هستند.
در غربالگری هنگام شروع بیماری‌های واگیردار، می‌توان برای تشخیص دادن افراد با تب بالا از این دوربین‌ها استفاده کرد.
در برخی جراحی‌ها برای تشخیص دقیق‌تر بافت‌ها و عروق‌ها این دوربین‌ها کاربرد خیلی خوبی دارند. در فیزیوتراپی برای ارزیابی جریان خون و یا تشخیص مشکلات عضلانی می‌توان از این دوربین‌ها استفاده کرد.
آتش نشانی
در آتش نشانی برای یافتن محل دقیق آتش سوزی در میان دود و تاریکی این دوربین‌ها کاربرد دارند. در برخی مواقع در ساختمان‌هایی که در حال آتش گرفتن هستند، از این دوربین‌ها برای تشخیص افراد گرفتار شده نیز می‌توان استفاده کرد.
تحقیقات علمی
برای نظارت بر حیوانات در هنگام شب و یا مطالعه کردن الگوهای حرارتی بدن آنها بدون ایجاد مزاحمت از کارآیی‌های این دوربین‌ها می‌باشد. در تحقیقات زیست محیطی برای بررسی تغییرات ماهیت زمین، مطالعه اکوسیستم‌ها و یا تشخیص آلودگی‌های حرارتی این دوربین‌ها کاربرد دارند.
در علم نجوم می‌توان از دوربین‌های مادون قرمز برای تشخیص و مطالعه اجرام آسمانی که تابش مادون قرمز دارند، استفاده کرد.
کاربردهای نظامی
استفاده از فیلم‌های مادون قرمز در سیستم‌های تسلیحاتی برای شناسایی و ردیابی اهداف در هنگام شب و یا در شرایط آب و هوایی بد به کار می رود.
شما می‌توانید از طریق حرارت بدن نیروهای دشمن را به راحتی شناسایی کنید. بنابراین به خلبانان و رانندگان وسایل نقلیه نظامی نیز. کمک می‌کند تا در شرایط کمی بتوانند بهتر حرکت کنند.
عکاسی و فیلمبرداری
در عکاسی و فیلمبرداری‌های هنری، امواج مادون قرمز می‌توانند تصاویری با ظاهر جذاب و متفاوت ایجاد کنند. می‌توان برای ثبت تصاویر از حیوانات در زیستگاه طبیعی آنها در هنگام تاریکی از این دوربین‌ها استفاده کرد.
راهنمای خرید دوربین مادون قرمز
برای خرید دوربین‌های مادون قرمز شما باید با توجه به نیاز و بودجه خود سعی کنید بهترین انتخاب را داشته باشید. در ادامه به چند مورد از این موارد اشاره می‌کنیم. شما باید نوع کاربرد دوربین‌ها را مشخص کنید.
باید مشخص نمایید که از این دوربین‌ها برای امنیت و نظارت، نگهداری شخصی و سرگرمی و یا علمی و تحقیقاتی استفاده می‌کنید. حال باید مشخصات فنی دوربین‌ها را در نظر بگیرید.
مشخصات فنی شامل رزولوشن، تصویر حرارتی، حساسیت‌های حرارتی، محدوده دمایی و یا نرخ فریم‌ها است.
باید لنز به میدان دید دوربین‌ها را تعیین کنید که به چه محدوده‌ای می‌خواهید دسترسی داشته باشید و چه جزئیاتی را می‌خواهید ثبت کنید.