Добірка наукової літератури з теми "Теплові зображення"

Наведено методику та результати дослідження кількості тепла, що втрачається через огородження сушильної камери за допомогою тепловізійного обстеження в умовах виробництва способом отримання термограми – зображення об'єкта в інфрачервоному спектрі, що показує картину розподілу температурних полів. Для визначення найбільших втрат тепла в сушильній камері застосовано тепловізор марки Fluke TI10. За наведеними тепловими знімками можна зробити висновки, що найбільші втрати тепла в основі сушильної камери – через фундамент. Також значні втрати є за периметром воріт для завантаження матеріалу та ревізійних дверей. Незначні втрати спостережено на бокових огородженнях. За результатами аналізу теплознімків найкритичнішими місцями виявлено периметр самих воріт та дверей, що пояснено властивостями використовуваних матеріалів та їх конструкцією: в місцях прилягання до стін сушильної камери всі елементи виготовлені з металу, який є добрим провідником тепла і поганим теплозберігаючим матеріалом. Сама конструкція не допускає можливості застосування менш надійних енергозберігаючих матеріалів. Для теплоізоляції застосовують алюмінієві касети з теплоізолювальним наповнювачем – імпрегнованою мінеральною ватою. Для зменшення втрат тепла можливим є збільшення теплоізолювального шару та уникнення в такий спосіб теплових містків у конструкції камери. Для порівняння проведено розрахунки для теплоізолювального шару товщиною 100 і 150 мм. За результатами досліджень найбільшу економію від збільшення товщини теплоізоляційного шару спостережено в холодні пори року: від 1979 до 2282 кВт-год за один цикл процесу сушіння. Втрати теплової енергії залежать від середньої температури в камері. На останніх етапах процесу сушіння, де температура найвища, спостережено найбільший ефект від збільшення теплоізоляційного шару – від 1,92 до 3,12 кВт на годину. Зменшення втрат тепла через огородження із збільшенням товщини теплоізоляційного шару від 100 до 150 мм становить 32 %.

Розроблено нелінійну математичну модель для визначення температурного поля, а в подальшому і аналізу температурних режимів у термочутливій ізотропній багатошаровій пластині, яка піддається внутрішнім тепловим навантаженням. Для цього коефіцієнт теплопровідності для шаруватої системи описано єдиним цілим за допомогою асиметричних одиничних функцій, що дає змогу розглядати крайову задачу теплопровідності з одним неоднорідним нелінійним звичайним диференціальним рівнянням теплопровідності з розривними коефіцієнтами та нелінійними крайовими умовами на межових поверхнях пластини. Введено лінеаризуючу функцію, за допомогою якої лінеаризовано вихідне нелінійне рівняння теплопровідності та нелінійні крайові умови і внаслідок отримано неоднорідне звичайне диференціальне рівняння другого порядку зі сталими коефіцієнтами відносно лінеаризуючої функції з лінійними крайовими умовами. Для розв'язування отриманої крайової задачі використано метод варіації сталих і отримано аналітичний розв'язок, який визначає запроваджену лінеаризуючу функцію. Розглянуто двошарову термочутливу пластину і, як приклад, вибрано лінійну залежність коефіцієнта теплопровідності від температури, яку часто використовують у багатьох практичних задачах. Внаслідок цього отримано аналітичні співвідношення у вигляді квадратних рівнянь для визначення розподілу температури у шарах пластини та на їх поверхні спряження. Отримано числові значення температури з певною точністю для заданих значень товщини пластини та її шарів, просторових координат, питомої потужності внутрішніх джерел тепла, опорного та температурного коефіцієнтів теплопровідності конструкційних матеріалів пластини. Матеріалом шарів пластини виступають кремній та германій. Для визначення числових значень температури в наведеній конструкції, а також аналізу теплообмінних процесів в середині шаруватої пластини, зумовлених внутрішніми тепловими навантаженнями, розроблено програмні засоби, із використанням яких виконано геометричне зображення розподілу температури залежно від просторових координат. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність розробленої математичної моделі аналізу теплообмінних процесів у термочутливій шаруватій пластині з внутрішнім нагріванням, реальному фізичному процесу. Програмні засоби також дають змогу аналізувати такого роду середовища, які піддаються внутрішнім тепловим навантаженням, щодо їх термостійкості. Як наслідок, стає можливим її підвищити і захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й всієї конструкції.

Для кращого засвоєння теоретичного матеріалу доцільно використовувати тестування – процедуру систематичної оцінки рівня знань студентів в аудиторії чи протягом дистанційного навчання, яка сприяє підвищенню ефективності навчального процесу. Пропонуються такі тести: альтернативні (які вимагають відповіді “так” чи “ні”); вибіркові (коли студенту необхідно знайти одну вірну відповідь серед декількох запропонованих); акордно-вибіркові (коли треба знайти декілька вірних відповідей серед декількох запропонованих); парно-вибіркові (коли необхідно утворити з двох запропонованих рядів відповідей вірні пари); репродуктивні (відповіді на які можна знайти у відповідному розділі підручника); конструктивні (прямих відповідей на які нема в підручнику; студент повинен створити відповідь самостійно).Розглянемо застосування тестів під час вивчення розділу “Дистанційне зондування” дисципліни “Методи вимірювання параметрів навколишнього середовища”.Альтернативний тест.Чи вірно ствердження, що:1. молекули основних компонентів атмосфери – азоту і кисню – беруть участь в процесі поглинання оптичного випромінювання Так Ні2. розсіювання Мі відбувається на частинках великих розмірів Так Ні3. до недоліків радіолокаційних методів можна віднести вплив рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється Так Ні4. лазерний диференційний лідар застосовується для вимірювання параметрів вітру та опадів Так НіАкордно-вибірковий тест. Знайти вірні ствердження:Допплерівський лідар використовують для:1. вимірювання параметрів вітру; 2. дослідження розподілу забруднень над промисловими підприємствами; 3. визначення озону; 4. аналізу молекул та аерозолів; 5. вимірювання опадів.Парно-вибірковий тест.Складіть пари «метод дистанційного зондування – його переваги»: а. Фотографічні системи1. спроможність реєструвати різницю температур близько 0,4 К;б. Відеографічні системи2. створення зображень об’єктів навколишнього середовища з високим рівнем розділення;в. Багатоспектральні сканери3. створення та накопичення послідовних зображень будь-якого процесу;г. Теплові сенсори4. визначення положення, руху та природи віддалених об’єктів;д. Надвисокочастотні локатори5. здатність використовувати вузькі спектральні ділянки і отримувати інформацію в цифровій формі.Репродуктивний тест.Який метод дистанційного зондування доцільно використати для визначення температури поверхні водойм?Конструктивний тест.Знайдіть в літературі спектр поглинання хлорофілу. Який лазер доцільно використати як джерело збудження флуоресценції хлорофілу (690 нм і 740 нм) під час дистанційного зондування водної рослинності: Не:Cd-лазер (440 нм), He:Ne-лазер (632,8 нм), CO2-лазер (10,6 мкм)?Запропонована система тестування апробована у підручнику: Посудін Ю.І. Методи вимірювання параметрів навколишнього середовища. – Київ: Світ, 2003.

Медична термографія найбільш успішно поєднує ефективний пошук патологій та абсолютну неінвазивність для пацієнта та медичного персоналу. Надійність діагностики заснована на стабільності тепловізійної симптоматики, основним параметром якої є послідовність та передбачуваність зміни відносних температур. Це дозволяє використовувати термографію як метод ефективного контролю над перебігом патологічних процесів в організмі людини для різних сфер медичної діяльності. Робота присвячена аналізу можливостей і перспектив розвитку та застосування термографії як методу медичної діагностики. Розглянуто сучасний стан та проблеми використання тепловізійної апаратури для виявлення різних патологій організму людини. Запропоновано напрями концентрації подальших досліджень щодо вдосконалення методу та його поширення в різних галузях медицини. Одним із найвідоміших принципів діагностики патологій організму людини на основі термограм є порівняння температур симетричних частин тіла або аналіз зміни градієнта температури на окремих ділянках організму. Перший підхід має кілька винятків, найбільш значущим серед яких є область серця: температура в цій області, безумовно, вища, ніж у симетричній ділянці з правого боку грудної клітки. Тому такий метод не завжди можливий для застосування, особливо якщо патологія пов’язана з кардіологічним аспектом. Однак порівняння температур симетричних ділянок на основі термограм в інших ділянках тіла людини дозволяє з високою ймовірністю виявити вогнища запальних процесів чи наявність пухлин. Крім онкології, медична тепловізійна техніка знайшла застосування в отоларингології, мамології, стоматології і навіть хірургії, де в процесі певних операцій (наприклад, під час розтину серця або трансплантації) необхідно дуже точно підтримувати певну температуру тіла пацієнта. Подальші зусилля з удосконалення діагностичного методу медичної термографії доцільно спрямувати на підвищення якості теплових зображень та розробку алгоритмів автоматичної діагностики хвороб та патологій із застосуванням цифрової обробки зображень та технології штучного інтелекту.

В статті наведено схему механізму видалення вологи при сушінні зерна. Виражено закон переміщення вологи в межах зерна, яке висушується. Зображено Ізопотенціальної лінії тепло-, вологопереносу. Виявлено залежність між швидкістю зміни температури, прогрівання або охолодження зерна та його температуропровідності.

Актуальність: Дана робота дає можливість подивитися на інноваційний метод аналізу термографічних знімків, а саме: відкриває широкі можливості в використанні тривимірних моделей на основі отриманих термограм методом інфрачервоної термографії. Так, як просторове моделювання є мало дослідженою областю термографії, але має велику перспективу для використання у багатьох галузях діяльності людини (медицина, ботаніка, металургія, ракетне будівництво, військова галузь тощо), тема даної роботи є перспективною та актуальною. Такий підхід допоможе у майбутньому значно полегшити методики виконання ряду задач та допоможе подивитися на деякі проблеми з іншого боку, що дасть можливість вирішити їх з меншими затратами по часу. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами кафедри: Дисертаційна робота виконувалась відповідно до планів міжфакультетської навчально-наукової лабораторії неінвазивних методів досліджень спільно з Інститутом фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, з яким багато років діє договір про співпрацю в області термографічних досліджень. Результати даної магістерської дисертації також можуть бути використані безпосередньо у навчальному процесі кафедри загальної фізики та фізики твердого тіла, при викладанні курсу «Інфрачервона термографія як інструмент наукових досліджень», та «Комп`ютерне моделювання фізичних процесів», атакож при подальшому вдосконаленні алгоритмів тривимірного моделювання термограм шляхом виконання магістерських робіт кафедри. Задача дослідження: Провести аналіз існуючих методів створення тривимірних зображень; розробити алгоритм та програмне, забезпечення, для створення тривимірних термографічних моделей на основі двомірних термограм, отриманих методом інфрачервоної термографії. Об’єкт дослідження: Методи моделювання тривимірних об’єктів. Предмет дослідження: Алгоритм моделювання об’єктів основаних на зображеннях дійсних об’єктів. Мета роботи Розробити алгоритм та програмне забезпечення для моделювання тривимірних об’єктів на основі зображень об’єктів, отриманих за допомогою інфрачервоного термографу, з метою спрощення інтерпретації та аналізу термографічних зображень. Методи дослідження: Інфрачервона термографія, програмне середовище C#, комп’ютерне моделювання, комп’ютерна 3D-графіка. Наукова новизна одержаних результатів: 1. Вперше розроблено алгоритм та програмне забезпечення для спрощення аналізу термографічних зображень, що представляє собою інноваційний інструмент аналізу термограм для відносно невеликих об`єктів досліджень. Це програмне забезпечення дозволяє отримати тривимірну термограму, яка створюється на основі термографічних знімків досліджуваного об’єкту. 2. Визначено, що на теперішній час не існує схожих методів створення об`ємних зображень, тому запропонований метод відкриває нові можливості для подальшого розвитку технології тривимірного моделювання теплових зображень. Практичне значення одержаних результатів:1. З метою практичної реалізації, проаналізовано та визначено три основні методики моделювання просторових моделей та обрано як базовий - метод полігональної сітки для моделювання тривимірних зображень. 2. Визначено, що сучасні інфрачервоні термографи дають можливість проводити аналіз температурних полів об`єктів досліджень з високою точністю, а також з великої відстані, що у свою чергу надає можливість здійснювати аналіз отриманих даних навіть в небезпечних для життя людини умовах. 3. Проведене тестування розробленого програмного забезпечення показало, що отримані в ході роботи програми тривимірні об’єкти дають можливість швидко проаналізувати термографічні знімки, та є основою для подальших досліджень щодо удосконалення програмного забезпечення Мета індивідуального завдання: - ознайомитись з фізичними основами термографії; - ознайомитись з принципом отримання термографічних зображень; - ознайомитись з можливостями сучасних інфрачервоних термографів; - провести аналіз методів моделювання тривимірних моделей; - розробити програмне забезпечення для моделювання тривимірних об’єктів на основі термографічних знімків; - протестувати алгоритм на реальних термографічних зображеннях; - провести аналіз отриманих результатів та виявити недоліки алгоритму.
Topicality: This work provides an opportunity to look at an innovative method of analysis of thermographic images, namely, opens wide opportunities in the use of threedimensional models based on thermograms obtained by infrared thermography. Since spatial modeling is a little-studied field of thermography, but has great potential for use in many fields of human activity (medicine, botany, metallurgy, missile construction, military industry, etc.), the topic of this work is promising and relevant. This approach will help in the future to greatly facilitate the methods of performing a number of tasks, and will help to look at some problems from the other side, which will allow to solve them with less time. Connection of work with scientific programs, plans, themes of the department: The dissertation was performed in accordance with the plans of the interdepartmental educational and scientific laboratory of non-invasive research methods together with the Institute of Semiconductor Physics. V.Ye. Lashkareva of the National Academy of Sciences of Ukraine, with which a cooperation agreement in the field of thermographic research has been in force for many years. The results of this master's dissertation can also be used directly in the educational process of the Department of General Physics and Solid State Physics in teaching the course "Infrared thermography as a tool for research" and "Computer modeling of physical processes", as well as further improvement of three-dimensional thermogram modeling algorithms. by performing master's theses of the department. The task of the study: To analyze the existing methods of creating threedimensional images; develop an algorithm and software for creating three-dimensional thermographic models based on two-dimensional thermograms obtained by infraredthermography. Object of research: Methods of modeling three-dimensional objects. Subject of research: Algorithm for modeling objects based on images of real objects. Scientific novelty of the obtained results: 1. For the first time an algorithm and software for simplification of analysis of thermographic images was developed, which is an innovative tool for analysis of thermograms for relatively small objects of research. This software allows you to obtain a three-dimensional thermogram, which is created on the basis of thermographic images of the object under study. 2. It is determined that at present there are no similar methods of creating threedimensional images, so the proposed method opens new opportunities for further development of technology for three-dimensional modeling of thermal images. Practical significance of the obtained results: 1. For the purpose of practical realization, three main methods of modeling of spatial models are analyzed and defined and the method of a polygonal grid for modeling of three-dimensional images is chosen as basic. 2. It is determined that modern infrared thermographs make it possible to analyze the temperature fields of research objects with high accuracy, as well as from a great distance, which in turn makes it possible to analyze the data even in life-threatening conditions. 3. Testing of the developed software showed that the three-dimensional objects obtained during the operation of the program allow to quickly analyze thermographic images, and are the basis for further research to improve the software. The purpose of the individual task: - get acquainted with the physical basics of thermography; - to get acquainted with the principle of obtaining thermographic images; - to get acquainted with the possibilities of modern infrared thermographs; - to analyze the methods of modeling three-dimensional models; - develop software for modeling three-dimensional objects based onthermographic images. - test the algorithm on real thermographic images; - analyze the results and identify the shortcomings of the algorithm.