СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2013 года по МПК G01N25/00 

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике обнаружения локальных дефектов в объектах бытовой техники путем измерения распределения температуры по поверхности объекта и может найти применение для выявления потерь тепла в зданиях, выявления дефектов в отопительных приборах и т.п.

Известно, что по температуре поверхности объекта можно судить о состоянии объекта, что широко используется во многих отраслях техники для диагностики объектов техники и выявления в них дефектов (например, RU 2334221 С1, 2008-09-20).

В настоящее время для диагностики объектов техники широко используют анализ температурного поля объекта, получаемого путем регистрации изображения объекта в инфракрасном диапазоне длин волн с помощью инфракрасных камер или тепловизоров (например, Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е. и др. Современная теория и технология теплового неразрушающего контроля. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, №10 (81), 2005, с.58). Для анализа температурного поля его изображение вводят в компьютер и осуществляют обработку соответствующей программой для диагностики состояния объекта. Компьютерная программа учитывает назначение объекта, его свойства, условия получения изображения температурного поля и другие параметры (например, GB 2459918 А, 2009-11-18; W 02009074783 А1, 2009-06-18; RU 2151388 C1 2000-06-20; RU 2366936 C2, 2009-09-10; RU 2383009 C2, 2010-02-27).

Заявляемый способ направлен на получение изображения температурного поля объекта без использования инфракрасных камер или тепловизоров, поэтому в качестве ближайшего аналога заявляемого способа может быть выбран любой способ отображения температурного поля объекта с помощью приемников теплового излучения объекта, например способ, известный по RU 2366936 С2, 2009-09-10. Способ включает измерение тепловизионной системой температуры поверхности контролируемой зоны объекта и проведение диагностики эксплуатационного состояния фурменной или опасной зоны пирометаллургического агрегата путем сравнения измеренного температурного поля с внесенного в базу компьютера эталонным данными.

Способы отображения температурного поля объекта с помощью инфракрасных камер или тепловизоров является достаточно точным, однако в силу дороговизны инфракрасных камер и тепловизоров применение этих способов является обоснованным для решения сложных научно-технических задач. В то же время часто приходится сталкиваться с более простыми задачами, решение которых возможно лишь при наличии информации о температурном поле подлежащего исследованию объекта. К числу таких задач относится, например, устранение потерь тепла через окна и двери, обнаружение дефектов в радиаторах газовых колонок, обнаружение дефектов и воздушных пробок в батареях и др.

Настоящее изобретение направлено на создание способа отображения температурного поля объекта при использовании недорогих технических средств (термометра и компьютерной программы), доступных каждому желающему провести термодиагностику несложных объектов техники, в том числе используемого им бытового оборудования или состояния жилого помещения.

Техническим результатом, получаемым при использовании заявляемого способа, является расширение возможности диагностики технических объектов по температурному полю за счет расширения числа объектов, включаемых в состав объектов, диагностируемых по температурному полю, и повышения доступности такой диагностики для многих лиц, не обладающих дорогостоящими инфракрасными камерами и тепловизорами.

Заявляемый способ отображения температурного поля объекта включает измерение температуры в различных точках его поверхности и характеризуется тем, что предварительно в базу компьютера вводят изображение объекта и выводят его на экран монитора, точки измерения температуры на поверхности объекта отображают на изображении объекта на экране монитора и после проведения измерений и обработки результатов измерений в компьютере изображение температурного поля объекта компьютерной программой формируют на его изображении.

Температурное поле объекта можно формировать в компьютере путем интерполяции температур, измеренных в разных точках на поверхности объекта.

Целесообразно температурное поле объекта формировать в компьютере путем линейной интерполяции температур, измеренных в соседних точках на поверхности объекта.

Изображение температурного поля объекта можно вывести на экран монитора компьютера в соответствии с введенной в компьютерную программу цветовой палитрой, в которой каждому значению температуры соответствует определенный цвет.

Целесообразно проводить измерение температуры инфракрасным термометром.

Для повышения информативности целесообразно температуру, измеренную в конкретной точке на поверхности объекта, вывести в цифровом виде на экран монитора в соответствующую точку на изображении объекта.

В основе изобретения лежит предложение использовать для отображения температурного поля объекта (или его обследуемой области) термометр (контактный или инфракрасный) и компьютерную программу, включающую алгоритмы, позволяющие осуществить на выведенном на монитор компьютера изображении объекта фиксацию точек для измерения температуры, отразить на них результаты измерений и сформировать непосредственно на изображении объекта распределение температуры в виде термограммы, т.е. получить такое же изображение, как и изображение теплового излучения, получаемое тепловизором. Изображение объекта (его обследуемой области) можно получить с помощью любого фотографического устройства, снабженного средством ввода изображения объекта в компьютер.

При реализации способа точки для измерения можно или сразу зафиксировать на изображении объекта или фиксировать их последовательно после проведения каждого измерения в ранее выбранной точке. Точность построения температурного поля зависит от числа точек измерений и расстояния между ними: чем больше точек и меньше расстояния между ними, тем выше точность построения температурного поля.

Для формирования температурного поля объекта на экране монитора можно использовать различные алгоритмы, однако достаточно простым и информативным является алгоритм, основанный на интерполяции измеренных температур в соседних точках для определения значения температуры между этими точками, при этом наиболее простым является алгоритм, построенный по принципу линейной интерполяции. Алгоритм включает этап построения выпуклой поверхности по измеренному массиву точек, соответствующих точкам измерения температуры, и разбиение (триангуляцию) построенной поверхности на сектора в виде многоугольников, углы которых совпадают с точками измерения температуры. Далее алгоритм предусматривает определение температуры между соседними точками методом интерполяции, определение углов наклона каждого многоугольника и формирование битового образа температурного поля, который накладывается на изображение объекта.

Используемый алгоритм позволяет также температуру, измеренную в конкретной точке на поверхности объекта, вывести в цифровом виде на экран монитора в соответствующую точку на изображении объекта. Вывод измеренных температур в цифровом выражении повышает информативность заявляемого способа.

Для визуализации температурного поля используют цветовую палитру, в которой определенной температуре соответствует определенный цвет. Алгоритм компьютерной программы закрашивает каждый пиксель обрабатываемого изображения температурного поля в соответствующий цвет.

Способ иллюстрируется фиг.1, на которой представлено фотографическое изображение двух смежных стен, точки измерения температуры, данные измерений в этих точках и отображение температурного поля на фотографическом изображении стен.

Ниже приведен пример реализации заявляемого способа построения температурного поля двух смежных стен.

Сначала стены фотографируют фотоаппаратом, имеющим средство для ввода фотографии в базу компьютера, снабженного программой, обеспечивающей алгоритм обработки вводимых в компьютер данных в соответствии с заявляемым способом. Фотографию выводят на экран монитора компьютера.

Произвольно выбирают на изображении одной из стен на экране монитора первую точку для измерения температуры и фиксируют ее местоположение на изображении. Инфракрасным термометром измеряют температуру стены в точке, соответствующей местоположению точки на изображении, передают результат измерения в компьютер, в котором измеренные данные обрабатываются и выводятся на экран монитора в выбранную точку на изображении стены. Затем фиксируют вторую точку на той же стене на изображении на экране монитора, измеряют инфракрасным термометром температуру стены в точке, соответствующей местоположению второй зафиксированной точки на изображении стены, и передают результат измерения в компьютер, в котором измеренные данные обрабатываются и выводятся на экран монитора во вторую точку на изображении объекта. После чего фиксируют на изображении третью точку и проводят действия аналогично вышеприведенным. При необходимости приведенные последовательности действий, связанные с выбором других точек для измерения температуры, повторяют.

Аналогичные действия осуществляют по измерению температуры в соответствующих точках на второй стене.

Полученные данные компьютерной программой выводят на экран монитора в виде распределения температуры (температурного поля), наложенного на изображение двух стен вблизи их стыка.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике обнаружения локальных дефектов в объектах бытовой техники и может найти применение для выявления потерь тепла в зданиях, выявления дефектов в отопительных приборах и т.п. Сущность изобретения заключается в том, что способ отображения температурного поля объекта включает измерение температуры в различных точках его поверхности, при этом предварительно в базу компьютера вводят изображение объекта, которое выводят его на экран монитора, точки измерения температуры на поверхности объекта отображают на изображении объекта на экране монитора и после проведения измерений и обработки результатов измерений в компьютере изображение температурного поля объекта компьютерной программой формируют на его изображении. Технический результат - упрощение конструкции технических средств, используемых для измерения температурного поля объекта. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ отображения температурного поля объекта, включающий измерение температуры в различных точках его поверхности, отличающийся тем, что предварительно в базу компьютера вводят изображение объекта, которое выводят на экран монитора, точки измерения температуры на поверхности объекта отображают на изображении объекта на экране монитора и после проведения измерений и обработки результатов измерений в компьютере изображение температурного поля объекта компьютерной программой формируют на его изображении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температурное поле объекта формируют в компьютере путем интерполяции температур, измеренных в разных точках на поверхности объекта.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что температурное поле объекта формируют в компьютере путем линейной интерполяции температур, измеренных в соседних точках на поверхности объекта.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что изображение температурного поля объекта выводят на экран монитора компьютера в соответствии с введенной в компьютерную программу цветовой палитрой, в которой каждому значению температуры соответствует определенный цвет.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение температуры осуществляют инфракрасным термометром или инфракрасным пирометром.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру, измеренную в конкретной точке поверхности объекта, выводят в цифровом виде на экран монитора в соответствующую точку на изображении объекта.