Автоматизированная ИК видеокамера позволяет проводить НИР по теплотехническим задачам, исследования теплофизических процессов в реальном времени эксперимента с использованием бесконтактных методов, измерения температуры твердых тел в инфракрасной области. Повышение масштабов и прочности измерения полей температур при исследовании теплозащитных свойств системы тепловой защиты космического аппарата.
Система дистанционного управления (с компьютера) обеспечивает распознавание камеры и установку температурных поддиапазонов. Также позволяет проводить коррекцию неравномерности изображения и задавать коэффициент излучения, уровень компенсации температуры окружающего воздуха и коэффициент оптического пропускания атмосферы.
Дает возможность получения изображений в реальном времени. Камера обеспечивает захват большого количества данных с частотой, устанавливаемой пользователем (до 60 кадров в секунду). Текущие изображения могут быть получены с полными данными о температуре и сохранены в виде последовательности. Максимальное количество кадров зависит от емкости жесткого диска компьютера. Отдельные статические изображения также могут быть сохранены для последующего анализа в файлах, содержащих полные данные о температуре.
Несколько областей интереса (до 32) обеспечивают отдельную обработку и расчет минимальной, максимальной и усредненной температуры в каждой из областей. Области интереса могут иметь различную форму и перемещаться оператором по текущему изображению. Имеется 10 форм областей интереса (точка, линия, ломаная линия, плавно искривленная линия, окружность, кольцо, прямоугольник, вращаемый прямоугольник, многоугольник и произвольная форма). Специальные формулы, в зависимости от формы области интереса позволяют производить расчеты значений температуры в данной области с использованием стандартных алгоритмов Excel. Для каждой области можно установить уровни сигнализации о максимальной и минимальной температуре.
Изотермы: обеспечивают визуальное представление изменения температуры на изображении. Различные диапазоны температуры могут быть представлены различным цветом.
Дистанционное управление камерой (несколькими камерами) М9200 осуществляется с изображением реальных тепловых процессов на мониторе компьютера. Современное программное обеспечение Mikrospec R/T позволяет с минимальной погрешностью (до 1,5%) контролировать ход теплового процесса в реальном времени, регистрируя термографические изображения полей температур, их градиентов и тепловых потоков высокого качества. Одна ИК- камера комплекса может контролировать и регистрировать ход процесса в 32 зонах исследуемой модели. Для каждой из указанных зон регистрируются минимальные и максимальные значения полей температур. Полученные соответствующие параметры могут быть отправлены на программируемые логические контроллеры для сбора и обработки информации (типа SCADA). В комплексе современное программное обеспечение позволяет проводить анализ температурных полей в реальном времени с построением графических изображений. Функция экспорта данных в Ехсеl обеспечивает анализ данных о температуре в цифровом виде. Функции программного обеспечения включают также переключение между цветовыми палитрами, автономный анализ данных, усреднение и наложение изображений, использование гистограммы и т.д. Данные могут быть экспортированы в Ехсеl в формате ASCII, а последовательности изображений сохранены как видеофайлы AVI.
Услуги по измерению температурных полей твёрдых тел.
| Температурные поля на поверхности нагретых тел в диапазоне температур, К | 300–3500 |
| Измерение температурных полей исследуемых моделей осуществляется в двух диапазонах, °C | 600–1600 |
| 800–3000 |
| Калибровка прибора в указанных диапазонах осуществлена в спектральном диапазоне по высокоточному абсолютно чёрному телу, мкм | 650–1080 |
| Температурный диапазон, °C | 800–3000 |
| Спектральный диапазон, нм | 650–1080 (0,65 – 1,08мкм) |
| Точность измерения температуры от измеряемой величины, % | 0,5 |
| Зона обзора | 3,5–55 |
| Диапазон фокусировки с 25-мм объективом, мм | 300–∞ |
| Детектор |
|---|
| Неохлаждаемая микроболометрическая решетка, пиксели | 640×480 |
| Частота обновления данных, кадров/сек | 60 |
| Аналогово-цифровое разрешение, бит | 12 |
| Коррекция температуры окружающего воздуха | да |
| Интерфейс | Gigabit Ethernet |
| Рабочая температура окружающего воздуха, °C | 0–50 |
| Температура окружающего воздуха при хранении, °C | -40–70 |
| Противоударная защита | 30G (IEC60068-2-29/JIS C 0042) |
| Противовибрационная защита | 3G (IEC60068-2-6/JIS C 0040) |
| Питание | 24 В постоянного тока 12 Вт (номинал) |
| Потребляемая мощность | 10 Вт (стандарт) |
| Размеры, мм | 56×62×161 |
| Вес, кг | 1,2 |
| Графический адаптер с объемом памяти, Мбайт | не менее 64 |
| Разрешение экрана | не менее 1024×768 |
| Операционная система | 32х разрядная |
| Объем жесткого диска, ГГб | не менее 100 |
| Требования к ноутбуку |
|---|
| Процессор (частота), ГГц | не менее 2 |
| Оперативная память (объем), ГГб | не менее 1 |
Применение в процессе обучения
Оборудование используется также в образовательном процессе при обучении студентов по дисциплинам «Теплопередача», «Тепловая защита», «Техника теплофизического эксперимента».
ОКР по заказу ОАО «РКК «Энергия» им. С.П.Королева»
В 2012 году использование указанного оборудования при выполнении ОКР «Проведение высокотемпературных тепловых испытаний теплозащитных материалов в условиях, имитирующих тепловое воздействие на тепловую защиту боковой поверхности возвращаемого аппарата и лобового теплового экрана с учётом оптимизации состава для промышленного производства» по заказу ОАО «РКК «Энергия» им. С.П.Королева» с объёмом финансирования 10,687 млн.руб., дало возможность получить результаты, позволяющие уменьшить массу тепловой защиты спускаемого космического аппарата нового поколения «Русь» (предварительное название) на 20% по сравнению с существующими отечественными решениями.
Космический корабль «Русь»
С использованием ИК-камеры получены новые данные по теплозащитным свойствам новых типов материалов, используемых в проекте нового космического корабля «Русь».
Проект РКА
МАИ включён в качестве соисполнителя Проекта РКА по разработке спускаемого космического корабля (СКК) нового поколения. Часть исследований по этому Проекту в рамках НИОКР СЧ уже выполнено институтом (каф. 204) в 2010 г. с объёмом финансирования 14 млн. руб.
В 2011 и 2012 гг. с институтом будет заключён хоздоговор на проведение НИОКР завершающей стадии – технического Проекта СКК. На этой стадии Проекта будут решаться теплотехнические задачи по разработке тепловой защиты теплонапряжённых элементов конструкции СКК. В этом плане конструкторам необходимо иметь теплозащитные свойства всего спектра конкретных материалов в составе системы тепловой СКК. Согласно техническому заданию Проекта получение таких характеристик экспериментальными методами будет являться основной целью проводимых в МАИ (каф. 204) НИОКР. В этом плане, в получении достоверных параметров теплозащитных материалов определяющую роль будет играть автоматизированный Тепловизор М-9200. Одним из достоинств этого комплекса является его мобильность. Комплекс используется в серии экспериментов, проводимых на трёх высокотемпературных газодинамических стендах кафедры. Стенды имитируют тепловые траекторные параметры разрабатываемого СКК, входящего в плотные слои атмосферы Земли как с 1-ой, так и 2-ой космическими скоростями.
