آیا دوربین های حرارتی در مقابل نور خورشید آسیب پذیرند ؟

نویسنده(گان):
کریستین ماراس،

چکیده:
دوربین های حرارتی می توانند حتی در تاریک ترین شب ها، تصاویر با وضوح بالا تهیه نمایند. از این رو این دوربین ها در کاربردهای متعدد از جمله ایجاد امنیت و نظارت و نیز استفاده در دریا، خودرو و بسیاری موارد دیگر ابزاری مناسب به شمار می روند. توجه به پوشش و قاب دوربین به منظور اطمینان از مقاومت آن در مقابل باد و باران بدیهی به نظر می رسد، اما علاوه بر اینها باید توجه کرد که نور خورشید نیز می تواند بخش آشکارساز حساس به حرارت موجود در این نوع دوربین ها را با صدماتی جدی مواجه سازد.
فناوری آشکارساز میکرو بولومتر اکسید وانادیوم ، به دوربین این امکان را می دهد تا در مقابل تابش های مداوم خورشید در عدسی دوربین در هنگام تصویربرداری ویدئویی از مقاومت کافی برخوردار باشد.
تمهیدات حفاظتی متعددی در دوربین های تصویربرداری اندیشیده شده است و موجب ایمنی و مقاومت این دوربین ها در مقابل صدمات ناشی از نور خورشید و به حداقل رساندن آثار خرابی موقت ناشی از آن می گردد.
هنگام خرید یک دوربین تصویربرداری حرارتی به هر دلیل، مطمئن شوید که دوربین شما می تواند بدون نیاز به تعمیر برای چندین سال به خوبی کار کند. قرار گرفتن لنز دوربین رو به خورشید، نباید موجب خراب شدن و یا کاهش طول عمر آن گردد. از این جهت انتخاب دوربین های دارای آشکارسازهای میکرو بولومتر گرمایی حاوی اکسید وانادیوم یک انتخاب صحیح خواهد بود. در این مقاله سعی شده ضمن معرفی سیستم های ایمنی در برابر نورخورشید در دوربین ها ، چشم انداز مناسبی در مورد این دوربین ها ارائه نماید.

کریستین ماراس عضو شرکت سیستم های فلیر بوده و در این نوشتار تلاش می کند ما را متقاعد سازد که دوربین های تصویربرداری حرارتی این شرکت از مقاومت لازم برای استفاده در محیط های مختلف برخوردار هستند.
دوربین های حرارتی می توانند حتی در تاریک ترین شب ها، تصاویر با وضوح بالا تهیه نمایند. از این رو این دوربین ها در کاربردهای متعدد از جمله ایجاد امنیت و نظارت و نیز استفاده در دریا، خودرو و بسیاری موارد دیگر ابزاری مناسب به شمار می روند. خرید و تهیه یک دوربین تصویربرداری حرارتی در حقیقت یک خرید برای آینده است. بنابر این مهم است دوربینی را که تهیه می کنیم بتواند سال ها به خوبی کار کند. از آنجا که اغلب دوربین های حرارتی در محیط های بیرون به کار گرفته می شوند، نخستین مسئله ای که باید به آن توجه کرد مقاومت آن دوربین در مقابل آب، باد و نور خورشید است.
توجه به پوشش و قاب دوربین به منظور اطمینان از مقاومت آن در مقابل باد و باران بدیهی به نظر می رسد، اما علاوه بر اینها باید توجه کرد که نور خورشید نیز می تواند بخش آشکارساز حساس به حرارت موجود در این نوع دوربین ها را با صدماتی جدی مواجه سازد، البته اگر در هنگام تولید آن استانداردهای به کار رفته در محصولات فلیر رعایت نشده باشند.

دوربین های تصویربرداری حرارتی و خورشید
طبیعتاً کاربران دوربین های حرارتی به دنبال تصویربرداری از خورشید نیستند، اما ممکن است دوربین هنگام کار به طور اتفاقی با چنین شرایطی مواجه شود. یک دوربین حرارتی را در نظر بگیرید که بر روی یک پایه با قابلیت حرکت در جهت های پن و تیلت قرار دارد.
فرض کنید در هنگام حرکت دوربین در دو جهت ذکر شده به علت ناآگاهی کاربر، دوربین مستقیماً رو به خورشید قرار گیرد. به ویژه اگر خورشید نزدیک افق باشد احتمال وقوع این حادثه بیشتر است.
این اتقاق معمولاً در عمل به این شکل رخ می دهد که دوربین در جایی ثابت و رو به افق است و خورشید در طی ساعات روز از جلوی میدان دید دوربین عبور می کند.
شاید فکر کنیم که دوربین های حرارتی غالباً در شب مورد استفاده قرار می گیرند، اما باید توجه کرد که بسیاری از کاربران در نورِ روز نیز به استفاده از این دوربین ها تمایل دارند. زیرا پنهان شدن از چشم دوربین حرارتی کار مشکلی است و حتی افرادی که در سایه ها و یا پشت بوته ها پنهان شده باشند در یک تصویر حرارتی مشاهده می شوند.
تشعشع خورشید نیز اصطلاحاً موجب کور شدن دید این نوع از دوربین های تصویربرداری حرارتی نخواهد شد، حتی اگر در طول روز و در حالی که دوربین خاموش است عدسی آن رو به خورشید قرار گیرد. این شرایط در برخی از سایر دوربین های موجود، به آسیب جدی آشکارساز آنها منجر می شود.

عدم بروز آسیب های دائمی
فناوری آشکارساز میکرو بولومتر اکسید وانادیوم متعلق به محصولات شرکت فلیر، به دوربین این امکان را می دهد تا در مقابل تابش های مداوم خورشید در عدسی دوربین در هنگام تصویربرداری ویدئویی از مقاومت کافی برخوردار باشد. (برای مثال هنگامی که خورشید از مقابل میدان دید دوربینی که بر روی افق تنظیم شده است عبور می نماید.)
با این حال در صورت حضور خورشید در میدان دید دوربین، به علت میزان بالای انرژی ساطع شده از آن آثار خرابی موقتی در تصویر مشاهده می شود.

سازوکارهای حفاظت
تمهیدات حفاظتی متعددی در دوربین های تصویربرداری حرارتی شرکت فلیر اندیشیده شده است و موجب ایمنی و مقاومت این دوربین ها در مقابل صدمات ناشی از نور خورشید و به حداقل رساندن آثار خرابی موقت ناشی از آن می گردد.
نخستین تمهید، استفاده از آرایه اکسید وانادیوم (VOx) گرمایی است که دقیقاً در پشت فیلتر پایین گذر قرار داده شده و از این طریق اجازه عبور امواج با طول موج های کوتاه تر از ۷ میکرومتر را از خود نمی دهد این کار به کم شدن اثر تشعشات خورشید کمک می کند، زیرا با حذف امواج حاوی طول موج‎های کوتاه تر، عملاً انرژی امواج ورودی از خورشید (با دمای بیش از ۶۰۰۰ درجه کلوین) به دوربین کاهش خواهد یافت.
آشکارسازهای میکرو بولومتر گرمایی حاوی اکسید وانادیوم ساخته شده توسط شرکت فلیر، در بازه طیف مادون قرمز با طول موج بالا بین ۷٫۵ تا ۱۳٫۵ میکرومتر کار می کنند. انرژی تشعشات خورشید، بیشتر در طول موج ۵۰۰ نانومتر متمرکز است (رنگ سبز موجود در طیف نور مرئی)، اما همچنان در طول موج مادون قرمز نیز انرژی زیادی وجود دارد. بنابراین با حذف امواج با طول موج های کوتاه تر می توان انرژی امواج هدایت شده به سمت آشکارساز را کاهش داد. علاوه بر این، سطح آشکارساز با یک لایه پوشش مات پوشانده شده که طول موج های خارج از بازه ۴٫۵ تا ۱۳٫۵ میکرومتر را جذب می کند.
راه کار دیگر برای کاهش آثار ناشی از نور خورشید، توجه به طراحی الکترونیکی آشکارساز است. بولومتر از یک آرایه از خازن ها تشکیل می شود که در هنگام جذب انرژی حرارتی مقاومت هایشان تغییر می کنند.
مواجه شدن خازن ها با یک انرژی حرارتی بیش تر از حد مجاز، منجر به شکست و خراب شدن آنها خواهد شد. طی فرایند طراحی الکترونیک، انرژی دریافتی از خورشید به گونه ای پراکنده می شود تا به خازن ها آسیبی نرسد و از خراب شدن آرایه پیکسل ها جلوگیری شود.

آثار موقت
با اینکه شرکت فلیر گام های موثری در کاهش اثر تابش خورشید در دوربین های گرمایی خود برداشته است، اما آثار مشهودی در هنگام تصویر برداری از خورشید در تصاویر دوربین قابل ملاحظه است. بیش از همه می‎توان وجود تصویر شبح‎گونه‎ای را ذکر کرد که پس از تابش طولانی مدت نور خورشید در تصویر دوربین باقی می‎ماند.
پیکسل هایی که نور خورشید به آنها می تابد نسبت به سایر پیکسل ها سطح بیشتری از انرژی را دریافت می کنند و پس از حذف یا جابجا شدن نور خورشید از روی این پیکسل ها، همچنان حالتی از برانگیختگی در آنها مشاهده می شود که منجر به ایجاد یک تصویر شبه گونه در محل آنها خواهد شد. این پدیده رفتاری طبیعی و موقتی است.
مدت زمانی که این شبه همچنان قابل مشاهده است به عواملی از قبیل طول فاصله کانونی عدسی ها، مدت تابش نور به پیکسل ها و نیز کالیبراسیون های میدان یکنواخت (FFC) که پس از تابش انجام می گیرند بستگی دارد.
کالیبراسیون میدان یکنواخت، سیستمی است که هر ۱۰ دقیقه با استفاده از شاتر دوربین، مقدار هر پیکسل را مجدداً کالیبره و برابر صفر می کند. برای یک دوربین غیر متحرک که خورشید از مقابل آن عبور می کند، با استفاده از کاهش شدت نور و روش کالیبراسیون میدان یکنواخت، مدت زمان مشاهده یک تصویر شبح گونه غالباً از چند دقیقه تجاوز نخواهد کرد.

ایمنی در برابر خورشید
نتیجه اینکه، شرکت فلیر موفق به تولید فناوری میکرو بولومتر گرمایی حاوی اکسید وانادیوم (VOx) گردیده است که می تواند نسبت به نور خورشید و تبعات آن ایمن و مقاوم باشند. دوربین های شرکت فلیر در صورت تصویربرداری مستقیم از خورشید (برای مثال هنگام عبور خورشید از درون میدان دید یک دوربین که رو به افق تنظیم شده است)، دچار آسیب نخواهند شد.
اگر چه امکان بروز پدیده ها و آثاری بر روی تصاویر به صورت شبح وجود دارد، اما این آثار در جریان استفاده معمولی و بدون دخالت کاربر خود به خود محو خواهند شد.
متاسفانه در تمام فناوری های تصویربرداری حرارتی موجود، مشخصات ذکر شده مطابق آنچه در اینجا بیان شد نیستند. تولیدکنندگان مختلف مدل های متنوعی را با انواع آشکارسازهای میکرو بولومتر گرمایی تولید و عرضه می نمایند.
اکسید وانادیوم تنها یکی از ترکیباتی است که به منظور تولید این آشکارسازها مورد استفاده قرار می گیرد. مواد دیگری شامل سیلیکون غیر متبلور (α-Si) و تیتانات باریم استرونتیوم (BST) نیز به این منظور به کار می روند. تولیدکنندگانی که از فناوری α-Si یا BST استفاده می کنند بعضاً در دفترچه راهنمای محصول خود ذکر می کنند که دوربین مزبور نباید در مقابل نور مستقیم خورشید قرار گیرد. در صورت عدم رعایت این نکته، دوربین دچار آسیب دائمی شده و این آسیب جزو موارد تحت ضمانت از سوی تولید کننده خواهد بود.
هنگام خرید یک دوربین تصویربرداری حرارتی به هر دلیل، مطمئن شوید که دوربین شما می تواند بدون نیاز به تعمیر برای چندین سال به خوبی کار کند. قرار گرفتن لنز دوربین رو به خورشید، نباید موجب خراب شدن و یا کاهش طول عمر آن گردد. از این جهت انتخاب دوربین های دارای آشکارسازهای میکرو بولومتر گرمایی حاوی اکسید وانادیوم یک انتخاب صحیح خواهد بود.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید