Por ejemplo, durante el reciente brote del nuevo virus de la corona, las cámaras termográficas han ocupado una posición muy importante. Es posible que no detecte directamente la presencia de patógenos. Pero seamos honestos, ningún dispositivo es mejor para detectar la fiebre, el síntoma principal de una infección viral, desde una distancia segura que una cámara infrarroja. No es de extrañar que ahora sea un elemento permanente en la entrada de los centros comerciales y otros lugares públicos.

Por lo tanto, es fundamental comprender detalladamente cómo funcionan las cámaras termográficas. Al adquirir más conocimientos, podrá aprovechar al máximo su cámara termográfica, ya que ha revolucionado nuestras vidas en la Tierra. Y, en general, cuando desea que todo funcione sin problemas, puede ser más productivo y eficiente.

Dentro de una cámara termográfica: cómo funciona

Saber qué es la radiación infrarroja una cosa, captarla es otra. Debemos comprender que la imagen térmica tal como la conocemos hoy es el producto de un proceso largo y tortuoso que tardó décadas en perfeccionarse. Por un lado, nuestras cámaras termográficas actuales son potentes y fáciles de usar. No sólo son pesados ​​y caros, a diferencia de los que usaban los bomberos hace décadas.

Dado que las cámaras termográficas están diseñadas para capturar energía térmica del entorno circundante, sus componentes principales están diseñados para procesar la radiación infrarroja. Esto es especialmente cierto en el caso de las unidades de entrada. Estamos hablando de lentes y sensores, el camino que debe recorrer la radiación infrarroja.

Lente

Piense en la lente de una cámara térmica, como en su párpado. Si tus párpados no están abiertos, no podrás ver lo que te rodea. Por su parte, una cámara termográfica debe contar con una lente que permita el paso de los IR y sus distintas frecuencias. Sólo entonces el sensor puede procesar la señal.

Ésta es la mayor diferencia entre una cámara infrarroja y una cámara estándar (la cámara de su teléfono). A diferencia de las cámaras normales, las lentes de las cámaras infrarrojas no deben ser de vidrio. Tenga en cuenta que el vidrio bloquea la radiación infrarroja de onda larga (LWIR), la frecuencia más útil para la obtención de imágenes térmicas.

Por lo tanto, las lentes suelen estar hechas de germanio, seleniuro de zinc, fluoruro de calcio o zafiro. Al hacerlo, la lente puede adaptarse al rango del espectro electromagnético de radiación térmica de 7 a 14 μm. Dado que la mayoría de estos materiales tienen un índice de refracción alto, es fundamental aplicar un revestimiento antirreflectante a la lente para corregir la desviación.

sensores

El corazón de una cámara termográfica es el sensor. Aquí es donde la radiación infrarroja pasa a través del detector de calor. Este detector responde directamente al aumento de calor que se produce debido a la absorción de la luz infrarroja incidente.

Sin embargo, con el tiempo, existen dos formas más destacadas de realizar el trabajo. Una técnica más nueva y común que se utiliza hoy en día es mediante microbolómetros, mientras que otro enfoque es utilizar materiales piroeléctricos. Los detalles son los siguientes.

microbolómetro

En principio, un microbolómetro es un dispositivo sensible a la radiación. El primer bolómetro fue inventado por el físico y astrónomo estadounidense Samuel Pierpont Langley (1834-1906).

Cualquier radiación que incida directamente en el elemento absorbente del microbolómetro provocará un correspondiente aumento de temperatura. Cuanta más energía se absorbe, mayor es la temperatura.

Este cambio de temperatura se puede medir directamente utilizando un termómetro de resistencia. y leerse como una señal electrónica para producir una imagen electrónica. Básicamente, un microbolómetro consta de una fina capa de metal, que luego se conecta directamente a un depósito térmico (termostático) a través de un enlace térmico.

El conjunto de sensores alberga miles de píxeles detectores dispuestos en una cuadrícula. Sabiendo que cada píxel del conjunto reacciona a la radiación infrarroja que lo golpea directamente, creando una resistencia que luego puede convertirse en una señal eléctrica. La señal de cada píxel se procesa aplicando una fórmula matemática que forma la base para un mapa de colores de la temperatura del objeto capturado. La siguiente imagen en color se envía a la unidad de procesamiento de la cámara para su visualización.

Sepa que cada píxel tiene un microbolómetro para una mayor precisión. Por tanto, la resolución de las cámaras térmicas es bastante baja en comparación con los televisores inteligentes o las cámaras normales. De hecho, 640x480 ya se consideraba una alta resolución para las cámaras térmicas.

Las cámaras termográficas basadas en microbolómetro también se conocen como cámaras termográficas no refrigeradas porque no se requiere un mecanismo de enfriamiento separado para operar el sensor microbolómetro. La ventaja inmediata es que estas cámaras de infrarrojos son más ligeras en comparación con los modelos refrigerados tradicionales.

material piroeléctrico

Se trata de cámaras térmicas que utilizan detectores de sensores refrigerados. Un ejemplo brillante es el tantalato de litio. El material genera pequeños voltajes en respuesta directa a los cambios de temperatura. En este sentido, detecta directamente fotones infrarrojos. Son cámaras térmicas fotovoltaicas en lugar de cámaras térmicas basadas en microbolómetros no refrigerados las que utilizan fotoconductividad.

Aunque ofrecen muchas ventajas, como detección infrarroja de largo alcance y resultados diferenciales de temperatura más precisos, las cámaras térmicas refrigeradas están siendo reemplazadas gradualmente por dispositivos no refrigerados. Esto se debe principalmente a sus precios más elevados y a sus carrocerías voluminosas.

Estos detectores de infrarrojos son pesados ​​para los estándares actuales porque sus sensores de imágenes deben integrarse con refrigeradores criogénicos. Para empeorar las cosas, las piezas móviles de los crioenfriadores son propensas a desgastarse con el tiempo.

Procesador de imagen

Después de adquirir la radiación infrarroja, los datos deben procesarse para crear el resultado que se ve en la pantalla de la cámara de infrarrojos. El procesamiento de datos incluye preprocesamiento, extracción de características y clasificación. Tenga en cuenta que el filtrado se utiliza para eliminar ruido o datos no deseados. Aquí se utilizan algoritmos o ecuaciones matemáticas para generar imágenes visuales.

exposición

Aquí es donde los datos del procesador de la cámara se convierten en señales electrónicas. Recuerda que dichos datos se toman de cada píxel (no-enfriado). Aplicando algoritmos matemáticos se puede generar un mapa de colores. Esto representa una firma térmica distinta del objeto en estudio. Anteriormente, las representaciones acromáticas o en blanco y negro eran comunes en las pantallas termográficas.

Acerca de ThermTec

ThermTec es un fabricante líder mundial de productos relacionados con tecnologías de imágenes térmicas infrarrojas, que ofrece las mejores y más recientes tecnologías y soluciones térmicas que mejoran la forma en que las personas perciben el mundo, lo que construye unas condiciones de vida y de trabajo más seguras y eficientes para la humanidad.