كيف تعمل التصوير الحراري؟

التصوير الحراري هو تقنية رائعة تسمح لنا بـ "رؤية" الحرارة بدلاً من الضوء. فهو يظهر فروق درجات الحرارة، مما يسمح لنا باكتشاف الأشخاص أو الحيوانات في الظلام الدامس. كما يساعد في تحديد موقع المعدات التي ترتفع حرارتها دون تفكيكها، بل وحتى التحقق من المشكلات الصحية مثل الحمى.

في هذه المقالة، سنلقي نظرة على كيفية بناء هذه الكاميرات، ومن أين أتت، وكيف تعمل. وفي النهاية، ستفهم الطرق العديدة التي تغير بها تقنية التصوير الحراري الطريقة التي نراقب بها العالم.

أين نشأت كاميرا التصوير الحراري؟

يمكننا تتبع تاريخ التصوير الحراري إلى أوائل القرن العشرين. فقد توصل العالم الألماني فيلهلم وين إلى قانون إزاحة وين في عام 1901. وقد أظهر القانون كيف أن طول موجة الضوء المنبعثة من جسم ما يرتبط بدرجة حرارته. وقد أرسى هذا العمل المهم الأساس للتقدم المستقبلي في تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء.

ولكن الخطوة الكبيرة الحقيقية للأمام في مجال التصوير الحراري جاءت أثناء الحرب العالمية الثانية، عندما استخدم الجيش تقنية الأشعة تحت الحمراء لإحداث تحسينات كبيرة. فقد صنع الجيش الأمريكي أجهزة الأشعة تحت الحمراء المبكرة للرؤية الليلية والتصويب. وقد سهلت هذه الأجهزة الرؤية في الظلام. ولكن هذه الأدوات كانت كبيرة الحجم في الغالب ومصنوعة للاستخدام في الطائرات وفي ساحة المعركة.

بعد الحرب وخلال تسعينيات القرن العشرين وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان هناك المزيد من التقدم، وفي نهاية المطاف، التسويق. واليوم، يحرز التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي تقدمًا في مجالات مثل التصوير الحراري الذي يجعل من السهل تحليل الصور والتعامل مع البيانات في الوقت الفعلي.

بناء كاميرا التصوير الحراري

الكاميرا الحرارية هي جهاز متطور يكتشف الحرارة ويعرضها كصورة. وهذا يسمح لنا برؤية الاختلافات في درجات الحرارة عبر الأشياء والأسطح. تم تصميم بناء هذه الكاميرات حول غرضها الفريد: اكتشاف الأشعة تحت الحمراء.

في قلب كاميرا التصوير الحراري توجد عدسة الأشعة تحت الحمراء، والتي تلتقط الضوء تحت الأحمر المنبعث من الأشياء في مجال رؤيتها. وعلى عكس العدسات في الكاميرات العادية التي تم تحسينها للضوء المرئي، فإن هذه العدسات مصممة خصيصًا لجمع أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء. توجه هذه العدسة الضوء تحت الأحمر إلى مستشعر الأشعة تحت الحمراء، وهو جزء أساسي من الكاميرا. لا تلتقط كاميرا الأشعة تحت الحمراء الضوء المرئي بل الحرارة. تقيس كمية الضوء تحت الأحمر المنبعثة من كل عنصر وتعطي كل عنصر رقمًا بناءً على درجة حرارته.

بمجرد أن يجمع المستشعر هذه القيم، يبدأ نظام المعالجة الداخلي للكاميرا في العمل. تقوم وحدة المعالجة هذه بتحويل بيانات درجة الحرارة الخام إلى تنسيق صورة يمكن للمستخدمين تفسيره بسهولة. اعتمادًا على طراز الكاميرا، قد تستخدم أنظمة ألوان مختلفة أو ظلال رمادية لتمثيل مستويات مختلفة من درجات الحرارة. قد تظهر المناطق الأكثر سخونة بألوان زاهية مثل الأحمر أو البرتقالي أو الأصفر، بينما تظهر المناطق الأكثر برودة باللون الأزرق أو الأرجواني.

وأخيراً، تعرض شاشة العرض هذه الصورة للمستخدم. وتسمح الشاشة للمستخدمين بمشاهدة أنماط درجات الحرارة في الوقت الفعلي. وهذا يجعل من الممكن رؤية الأماكن التي تتركز فيها الحرارة أو الأماكن التي تقع فيها المناطق الباردة. وقد تم تصميم بنية كاميرا التصوير الحراري بعناية لالتقاط ومعالجة وعرض الأشعة تحت الحمراء بطريقة تجعل أنماط الحرارة مرئية، مما يوفر "صورة" حرارية دقيقة لأي مشهد.

مبدأ عمل كاميرا التصوير الحراري

يعتمد مبدأ عمل كاميرا التصوير الحراري على اكتشاف وتفسير الأشعة تحت الحمراء، التي تصدرها جميع الأجسام بدرجات متفاوتة بناءً على درجة حرارتها. وعلى عكس الكاميرات التقليدية التي تعتمد على الضوء المرئي، تلتقط كاميرات التصوير الحراري طيف الأشعة تحت الحمراء، وهو نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي يتجاوز ما تستطيع العين البشرية رؤيته.

عندما يتم توجيه كاميرا التصوير الحراري إلى مشهد ما، فإنها تكتشف أولاً الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأشياء الموجودة في هذا المشهد. تصدر الأشياء الساخنة المزيد من الأشعة تحت الحمراء، في حين تصدر الأشياء الأكثر برودة قدرًا أقل. يجمع مستشعر الكاميرا هذه الأشعة تحت الحمراء ويقيم الاختلافات في درجات الحرارة بين نقاط مختلفة في المشهد. على سبيل المثال، إذا وجهت كاميرا التصوير الحراري إلى مبنى، فيمكنها التقاط المناطق التي تتسرب منها الحرارة أو حيث قد تكون هناك فجوات عزل بناءً على الأشعة تحت الحمراء من كل منطقة فقط.

بعد جمع بيانات الأشعة تحت الحمراء، تقوم الكاميرا بتحويلها إلى إشارة كهربائية. يعد هذا التحويل بالغ الأهمية، لأنه يترجم بيانات الأشعة تحت الحمراء غير المرئية إلى شكل يمكن للكاميرا معالجته وعرضه. يقوم معالج الكاميرا بتحليل هذه البيانات وتعيين الألوان أو الظلال لتمثيل مستويات درجات الحرارة المختلفة. تظهر المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة بألوان أكثر إشراقًا، بينما تظهر المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة بألوان أغمق، مما يؤدي إلى إنشاء خريطة بصرية لتوزيع الحرارة.

يتم عرض النتيجة النهائية على شاشة عرض الكاميرا، والتي توفر صورة تمثل اختلافات درجات الحرارة عبر المشهد. تتيح هذه الصورة للمستخدمين تحديد النقاط الساخنة أو النقاط الباردة، مما يساعدهم على تحديد المشكلات أو اتخاذ قرارات مستنيرة بناءً على أنماط الحرارة التي تكشفها الكاميرا.

من خلال هذه العملية السلسة من الكشف والتحويل والعرض، توفر كاميرات التصوير الحراري أداة قيمة لتطبيقات مختلفة.

 

استخدامات التصوير الحراري في الحياة اليومية

إن استخدامات التصوير الحراري واسعة وتغطي مجموعة من المجالات، وذلك بفضل قدرته على "رؤية" الحرارة حيث لا تكون هناك حاجة للضوء. وفيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة للتصوير الحراري في المواقف اليومية:

التشخيص الطبي والفحص الصحي

التصوير الحراري هو أداة رائعة لإجراء فحوصات صحية بدون تلامس. أثناء جائحة كوفيد-19، تم استخدام كاميرات التصوير الحراري للكشف عن الحمى، والتي يمكن أن تكون علامة مبكرة على المرض. في حالات أخرى، يمكن للتصوير الحراري اكتشاف الالتهابات أو العدوى أو الحالات الصحية الأخرى التي تظهر على شكل حرارة.

إنفاذ القانون والأمن

التصوير الحراري مفيد لفرق إنفاذ القانون والأمن. فهم يستخدمون كاميرات التصوير الحراري لتتبع المشتبه بهم ومراقبة المناطق ليلاً وإجراء عمليات البحث والإنقاذ. ولأن الناس يصدرون حرارة، فإنهم يظهرون بوضوح على شاشات التصوير الحراري، حتى في الظلام الدامس أو عبر الغابات الكثيفة.

مكافحة الحرائق

يستخدم رجال الإطفاء كاميرات التصوير الحراري لرؤية ما وراء الدخان واكتشاف النقاط الساخنة في المباني. في حالة نشوب حريق، غالبًا ما تكون الرؤية ضعيفة بسبب الدخان، مما يجعل من الصعب رؤية أي شيء. يسمح التصوير الحراري لرجال الإطفاء برؤية المناطق الأكثر سخونة وتحديد الأشخاص الذين قد يكونون محاصرين، مما يحسن السلامة وأوقات الإنقاذ.

الصيانة الصناعية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

تلعب التصوير الحراري دورًا كبيرًا في الصناعة، حيث يساعد العمال في فحص الآلات والأنظمة الكهربائية والمعدات. من خلال تحديد المناطق الساخنة، يمكن لفرق الصيانة اكتشاف المشكلات في وقت مبكر، ومنع الأعطال والحفاظ على سلامة العمال.

عمليات تفتيش المباني وعمليات تدقيق الطاقة

في عمليات فحص المباني، تساعد التصوير الحراري في العثور على التسريبات ومشاكل العزل وغيرها من المشكلات التي تؤدي إلى إهدار الطاقة. يمكن للمفتش مسح الجدران والأسقف والأرضيات للكشف عن المناطق التي تتسرب منها الحرارة، وهو أمر مفيد بشكل خاص للمباني القديمة التي تحتاج إلى ترقيات العزل. غالبًا ما تُستخدم كاميرات التصوير الحراري في عمليات تدقيق الطاقة لمساعدة أصحاب العقارات على توفير تكاليف الطاقة.

مراقبة الحياة البرية والحفاظ عليها

كما تستخدم تقنية التصوير الحراري لمراقبة الحياة البرية، وخاصة في الليل أو في الغابات الكثيفة حيث يصعب رؤية الحيوانات. وباستخدام كاميرات التصوير الحراري، يستطيع العلماء دراسة سلوك الحيوانات وتتبع أعدادها وتحديد الحيوانات التي تحتاج إلى رعاية دون إزعاج بيئتها الطبيعية.

اختيار وشراء كاميرا التصوير الحراري عالية الجودة

عند اختيار وشراء كاميرا تصوير حراري عالية الجودة، يجب مراعاة عدة عوامل رئيسية لضمان حصولك على أفضل أداة لتلبية احتياجاتك. أحد الجوانب الحاسمة هو دقة الكاميرا. على سبيل المثال، تتميز كاميرا ERDI IR384K35 بدقة 384x288، مما يسمح بالمراقبة التفصيلية في الظلام الدامس. هذه الدقة العالية مفيدة بشكل خاص لتحديد الاختلافات الدقيقة في درجات الحرارة، والتي يمكن أن تكون بالغة الأهمية في كل من الإعدادات الروتينية والمتخصصة.

يعد نطاق درجة الحرارة عاملاً مهمًا آخر. تم تصميم ERDI IR384K35 للاستخدام في جميع الأحوال الجوية، مع نطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -20 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من البيئات، من الباردة إلى الحارة المعتدلة.

الحساسية هي ميزة أساسية، تشير إلى أصغر فرق في درجات الحرارة يمكن للكاميرا اكتشافه. تعد كاميرا ERDI IR384K35، بفضل قدراتها المتقدمة في التصوير واكتشاف درجة الحرارة، مثالية للفحوصات التفصيلية، مثل تلك اللازمة لتقييم الدوائر الكهربائية.

علاوة على ذلك، تأتي هذه الكاميرا مزودة بوظائف إضافية تعزز فائدتها. وتضيف ميزات مثل الاتصال بشبكة Wi-Fi وتصحيح الصور والقدرة على تسجيل وتخزين وتشغيل مقاطع الفيديو والصور قيمة كبيرة. وتسمح هذه الميزات بمشاركة وتحليل البيانات الحرارية بسهولة، وهو ما قد يكون بالغ الأهمية للتطبيقات المهنية مثل الصيانة الصناعية أو مكافحة الحرائق.

لا تتردد في الاتصال بنا للحصول على كاميرا التصوير الحراري التي تناسبك.

مستقبل تقنية التصوير الحراري

مع تقدم التكنولوجيا، أصبحت التصوير الحراري أكثر سهولة في الوصول وبأسعار معقولة. ومن المرجح أن تتضمن التحسينات المستقبلية في كاميرات التصوير الحراري دقة أعلى وأجهزة استشعار أفضل. وقد يتم أيضًا تضمين الذكاء الاصطناعي الذي يمكنه تحليل أنماط الحرارة. يمكن للتصوير الحراري الذي يعتمد على الذكاء الاصطناعي اكتشاف المشكلات تلقائيًا، مما يجعل من السهل على المستخدمين تحديد المشكلات.

أصبحت بعض الهواتف الذكية الآن مزودة بخصائص التصوير الحراري، مما يجعل هذه التقنية في متناول أيدي المزيد من الناس. وسوف تصبح تقنية التصوير الحراري مفيدة بشكل متزايد مع تقدم التكنولوجيا، مما يزيد من أهميتها عبر مجموعة واسعة من القطاعات.

خاتمة

التصوير الحراري هو تقنية مذهلة تسمح لنا برؤية الطاقة الحرارية من حولنا. من خلال التقاط الأشعة تحت الحمراء وتصورها، تُظهر كاميرات التصوير الحراري فروق درجات الحرارة، مما يسمح لنا بتحديد الأشخاص والحيوانات والأشياء في الظلام، وتحديد النقاط الساخنة في المباني، والعثور على أعطال المعدات، وأكثر من ذلك بكثير. من استخدامه المبكر في الجيش إلى تطبيقات اليوم في الرعاية الصحية والأمن ومكافحة الحرائق وأبحاث الحياة البرية، غير التصوير الحراري طريقة عملنا وحل المشكلات.

اقرأ المزيد: ما هو وضع تتبع الرادار النبضي