تُطلق جميع الأجسام طاقة الأشعة تحت الحمراء (الحرارة) تبعًا لدرجة حرارتها. تُسمى طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم بالإشارة الحرارية. عادةً، كلما زادت سخونة الجسم، زادت كمية الإشعاع الذي يُصدره. جهاز التصوير الحراري هو في الأساس مستشعر حراري، قادر على رصد الفروقات الطفيفة في درجات الحرارة. يجمع الجهاز الأشعة تحت الحمراء من الأجسام في المشهد، ويُنشئ صورًا إلكترونية بناءً على معلومات حول هذه الفروقات. ولأن الأجسام نادرًا ما تكون بنفس درجة حرارة الأجسام الأخرى المحيطة بها تمامًا، يُمكن لجهاز التصوير الحراري رصدها، فتظهر بوضوح في الصورة الحرارية.
عادةً ما تكون الصور الحرارية رمادية اللون: فالأجسام السوداء باردة، والبيضاء ساخنة، ويشير عمق اللون الرمادي إلى الفرق بينهما. مع ذلك، تضيف بعض أجهزة التصوير الحراري ألوانًا إلى الصورة لمساعدة المستخدمين على تحديد الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة.
ما هو التصوير الحراري؟
تستطيع كاميرات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء تحويل الحرارة (أي الطاقة الحرارية) بكفاءة إلى ضوء مرئي، مما يسمح بتحليل البيئة المحيطة. وهذا ما يجعلها متعددة الاستخدامات. فالأجهزة البيولوجية والميكانيكية تُصدر حرارة، ويمكن رؤيتها حتى في الظلام. وتتميز هذه الصور الحرارية بدقة عالية، وتعمل بكفاءة باستخدام كمية قليلة من الحرارة.
كيف تعمل تقنية التصوير الحراري؟
يُعدّ الضوء المرئي مفيدًا للغاية للإنسان والكائنات الحية الأخرى، ولكنه لا يُمثّل سوى جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي. أما الأشعة تحت الحمراء الناتجة عن الحرارة فتشغل حيزًا أكبر في الطيف. وتلتقط كاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء تفاعل الحرارة الممتصة والمنعكسة، وأحيانًا المنقولة، وتقيّمه.
يُطلق على مستوى الإشعاع الحراري المنبعث من جسم ما اسم إشارته الحرارية. وكلما زادت سخونة الجسم، زاد إشعاعه الحراري في البيئة المحيطة. تستطيع كاميرا التصوير الحراري التمييز بين مصدر الحرارة وفروق الإشعاع الحراري الطفيفة، حيث تجمع هذه البيانات في "خريطة حرارية" كاملة لتحديد مستويات الحرارة.
ما فائدة التصوير الحراري؟
استُخدمت في الأصل للاستطلاع الليلي والقتال. ومنذ ذلك الحين، جرى تطويرها لاستخدامها من قبل رجال الإطفاء والكهربائيين وموظفي إنفاذ القانون وفرق الإنقاذ في مناطق الكوارث. كما تُستخدم على نطاق واسع في فحص المباني وصيانتها وتحسينها.
كيف يمكن تحقيق التصوير الحراري؟
تُعدّ تقنية التصوير الحراري تقنيةً فعّالةً وصغيرة الحجم. يُمكن لأبسط أجهزة التصوير الحراري تقييم مصدر الحرارة المُتمركز على علامة التصويب. بينما تُوفّر الأنظمة الأكثر تعقيدًا نقاط مُقارنة مُتعددة، ما يُتيح للمستخدمين تحليل الظروف البيئية. وتختلف لوحة ألوان الصور الحرارية اختلافًا كبيرًا، بدءًا من لوحة أحادية اللون وصولًا إلى لوحة ألوان كاملة تُحاكي الألوان الزائفة.
ما الذي يجب أن تبحث عنه في معدات التصوير الحراري؟
على وجه التحديد، يعتمد احتياجك إلى جهاز تصوير حراري على البيئة التي تستخدمه فيها. ومع ذلك، هناك عاملان رئيسيان يميزان جودة أجهزة التصوير الحراري: دقة الكاشف والحساسية الحرارية.
كما هو الحال مع العديد من الدقة الأخرى، تصف الدقة العدد الإجمالي للبكسلات - على سبيل المثال، تتكون دقة 160×120 من 19200 بكسل. كل بكسل على حدة له بياناته الحرارية الخاصة، لذا فإن الدقة الأعلى يمكن أن تنتج صورة أكثر وضوحًا.
الحساسية الحرارية هي عتبة الاختلاف التي يمكن لجهاز التصوير رصدها. على سبيل المثال، إذا كانت حساسية الجهاز 0.01 درجة مئوية، فإنه يستطيع التمييز بين الأجسام التي تختلف درجة حرارتها بنسبة واحد بالمئة. كما أن نطاقي الحد الأدنى والحد الأقصى لدرجة الحرارة مهمان أيضاً.
تُعاني أجهزة التصوير الحراري من بعض القيود الأساسية، فهي مثلاً لا تستطيع اختراق الزجاج بسبب خصائصه العاكسة. فهي قادرة على الرؤية، لكنها لا تستطيع اختراق الجدار. ومع ذلك، فقد أثبت التصوير الحراري جدواه في العديد من التطبيقات.
تاريخ النشر: 7 ديسمبر 2021