Ứng dụng của camera hồng ngoạix

Camera hồng ngoại (infrared camera – IR camera) là thiết bị tạo ảnh từ tia hồng ngoại. Khác
với camera thường hoạt động ở dải ánh sáng nhìn thấy (bước sóng trong khoảng 450-750 nm),
camera hồng ngoại hoạt động ở dải tia hồng ngoại (bước sóng từ 750 – 10
6
nm).
Hiện nay có 2 loại camera cùng được gọi là camera hồng ngoại nhưng có nguyên lý và cấu tạo
khác nhau.
- Một loại sử dụng các cảm biến CCD và CMOS như camera thông thường. nhưng có gắn thêm
đèn LED hồng ngoại (bước sóng khoảng 900 nm). Camera loại này còn được gọi là Day/Night
Camera. Do các cảm biến CCD và CMOS vẫn nhạy với dải tia hồng ngoại bước sóng ngắn (bước
sóng từ 700 – 5500 nm), nên ở môi trường tối, các đèn LED được bật để chiếu sáng. Trong bài
viết sẽ gọi loại camera này là Day/Night camera.
Camera Day/Night

- Một loại camera ip giá rẻ (infrared camera) khác còn được gọi là camera ảnh nhiệt
(thermographic camera) hoặc camera nhiệt sử dụng cảm biến hồng ngoại. Camera này hoạt
động trong dải sóng có bước sóng từ 9000-14000 nm (9-14 um). Ở đây ta tập trung nói về loại
camera này và sử dụng tên gọi camera nhiệt.
Hình 1. Camera nhiệtvà Ảnh chụp bằng camera nhiệt
Camera nhiệt có hai loại chính là: cảm biến được làm lạnh và một loại có cảm biến không được
làm lạnh.
- Với loại camera có cảm biến được làm lạnh, nhiệt độ làm lạnh trong khoảng 4
0
K đến dưới
nhiệt độ phòng (hầu hết camera loại này hiện nay hoạt động trong khoảng 60 – 100
0
K). Đặc
điểm của loại này là cho ảnh có chất lượng cao hơn nhiều loại không làm lạnh. Nhược điểm của
camera này là có giá thành cao và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn (cho hệ thống làm lành), và
tốn thời gian làm lạnh. Tuy nhiên do có độ nhạy cao, camera loại này lại cho phép lắp thêm ống
kính có tiêu cự lớn (F-number lớn), tức là giảm kích cỡ và giá thành của ống kính lắp thêm, từ

đó cho phép quan sát với khoảng cách xa.
- Với loại camera không làm lạnh, cảm biến ổn định và làm việc ở nhiệt độ môi trường. Điều
này cho phép camera loại này nhỏ hơn và rẻ hơn tuy nhiên độ phân dải và chất lượng ảnh lại
thấp hơn.
2. Công dụng của camera hồng ngoại
Do có thể tạo ảnh từ tia hồng ngoại nên camera hồng ngoại có một số công dụng chủ yếu là:
- Quan sát trong môi trường thiếu ánh sáng
- Đo nhiệt độ, đặc biệt camera hồng ngoại cho phép đo không tiếp xúc và đo ở tầm rộng (tức
là không phải đo theo từng điểm).

3. Một số ứng dụng camera không dây
Lúc đầu, camera hồng ngoại được phát triển để sử dụng trong chiến tranh Triều Tiên. Nhưng
hiện nay, nhờ giảm giá thành sản xuất và sự phát triển của các phần mềm sử lý ảnh, camera
hồng ngoại đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
Trong lĩnh vực giám sát
: bao gồm an ninh, kiểm soát hỏa hoạn, thực thi pháp luật, hàng hải,
quân sự...
- An ninh- Camera hồng ngoại được sử dụng để quan sát vào ban đêm. Với khu vực nhỏ như
một phòng, loại camera được dùng là camera Day/Night. Khi quan sát ở khu vực rộng mà ở đó
việc chiếu sáng là tốn kém và có thể không thực hiện được, loại camera được dùng là camera
nhiệt. Camera nhiệt có thể phát hiện xâm nhập mà không cần đến chiếu sáng. Các khu vực
rộng có thể kể đến như sân bay, các doanh nghiệp mà có sự trưng bày sản phẩm ngoài trời
như ô tô, thuyền hoặc các bãi trông xe lớn.
- Kiểm soát hỏa hoạn– Sự dụng camera hồng ngoại có thể theo dõi trên phạm vi lớn từ đó
phát hiện sớm hỏa hoạn để kịp thời sử lý. Khi đang diễn ra hỏa hoạn, camera hồng ngoại vẫn
có thể quan sát vị trí cháy trong điều kiện khói, đếm tối hoặc sương mù. Với khả năng này
camera hồng ngoại có thể sử dụng trong phòng chống cháy rừng, cháy trên diện rộng.

- Thực thi pháp luật– Camera hồng ngoại cho phép phát hiện các hoạt động phạm pháp
thường được thực hiện vào ban đêm. Ví dụ như buôn lậu, khai thác lậu tài nguyên.

Hoạt động tìm kiếm và cứu hộ – Tìm kiếm người mất tích hoặc bị nạn vào ban đêm đặc biệt với
trường hợp mất tích trong rừng, trên biển.
- An ninh hàng hải– Camera hồng ngoại
thường được sử dụng trong hàng hải vì việc
chiếu sáng trên biển là gần như không thể.
Ứng dụng chủ yếu là tuần tra trên biển vào
ban đêm, phát hiện và tránh các vật cản
trên biển.
- Tuần tra an ninh– Camera hồng ngoại
được ngắn trên các phương tiện di động
như ô tô, máy bay để theo dõi một khu vực
rộng lớn như tuần tra đường biên giới.

Trong việc quản lý các sự kiện, đám đông
- Quân sự – Đây là lĩnh vực mà camera
hồng ngoại được sử dụng đầu tiên. Mục đích để phát hiện tấn công hay truy tìm mục tiêu.
Trong đo nhiệt độ
: Camera hồng ngoại được sử dụng để giám sát các quá trình sản xuất, sử
dụng trong các hệ thống tự động hóa. Ngày nay, việc đo nhiệt độ từ xa ngày càng phát triển và
được ưa chuộng. Thông thường các cảm biến hồng ngoại được sử dụng, tuy nhiên dùng cảm
biến chỉ cho phép đo tại một số điểm. Khi cần có một cái nhìn tổng quát hệ về nhiệt độ của hệ
thống thì camera nhiệt là lực chọn tất yếu.

Trong lĩnh vực kiểm tra phát hiện
:
- Theo dõi phát hiện du khách có bệnh: như phát hiện du khách bị cúm ở các sân bay, cửa
khẩu.
- Bảo trì thiết bị cơ khí và điện trước khi xảy ra hỏng hóc
Quá nhiệt là hiện tượng có thể xảy ra ở tất cả các thiết bị điện
từ máy phát, biến áp, đầu nối, cách điện, các loại khí cụ điện

đóng cắt... Các lỗi này là do quá dòng, quá áp, han rĩ, bụi bẩn,
lắp đặt sai... có thể được sửa chữa, bao trì dễ dàng, nhưng nếu để lâu sẽ làm hỏng thiết bị có
thể gây hỏng cho toàn hệ thống. Ảnh nhiệt cho phép nhìn, phát hiện các bộ phận quá nhiệt dễ
dàng, từ đó có thể bảo trì kịp thời.
(Đây là ảnh nhiệt của một thiết bị bị lỗi)

Các thiết bị cơ khí như động cơ điện, động cơ đốt trong, hộp số, băng chuyền khi hoạt động sẽ
sinh ra nhiệt do ma sát giữa các bộ phận. Ma sát sinh ra sẽ lớn khi hệ thống bị kẹt, lỗi, đồng
thời ma sát lớn sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị. Camera hồng ngoại cho tìm ra vị trí có ma sát
lớn, từ đó có thể phát hiện lỗi, bảo trì thiết bị trước khi thiết bị hỏng.
Ví dụ trong động cơ điện, ổ bi sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn nếu nó quá chặt, thiếu bôi trơn hoặc
đôi khi quá bôi trơn. Điện trở của động cơ cũng sinh ra nhiệt. Lớp cách điện sẽ bị hỏng nếu
động cơ quá nóng. Động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn 10
o
C so với thiết kế thì tuổi thọ của nó
sẽ giảm một nửa.
Ảnh nhiệt của một động cơ hoạt động
- Kiểm tra các công trình xây dựng - Thông qua ảnh nhiệt của tường, mái, để phát hiện rò
khí, hiện tượng thấm nước, rò nước...