Par exemple, lors de la récente épidémie du nouveau virus de la couronne, les caméras thermiques ont occupé une place très importante. Il se peut qu’il ne détecte pas directement la présence d’agents pathogènes. Mais soyons honnêtes, aucun appareil n’est plus efficace pour détecter la fièvre, principal symptôme d’une infection virale, à une distance sûre qu’une caméra infrarouge. Il n’est pas étonnant qu’il soit désormais un élément permanent à l’entrée des centres commerciaux et autres lieux publics.

Il est donc crucial de bien comprendre le fonctionnement des caméras thermiques. En acquérant plus de connaissances, vous pourrez tirer le meilleur parti de votre caméra thermique car elle a révolutionné nos vies sur Terre. Et dans la plupart des cas, lorsque vous souhaitez que tout se passe bien, vous pouvez être plus productif et efficace.

À l'intérieur d'une caméra thermique : comment ça marche

Savoir ce qu’est le rayonnement infrarouge est une chose, le capter en est une autre. Nous devons comprendre que l’imagerie thermique telle que nous la connaissons aujourd’hui est le produit d’un processus long et tortueux qui a pris des décennies pour se perfectionner. D'une part, nos caméras thermiques d'aujourd'hui sont puissantes et conviviales. Non seulement ils sont lourds et coûteux, contrairement à ceux utilisés par les pompiers il y a plusieurs décennies.

Étant donné que les caméras thermiques sont conçues pour capturer l’énergie thermique de l’environnement, leurs principaux composants sont conçus pour traiter le rayonnement infrarouge. Cela est particulièrement vrai pour les unités d'entrée. Nous parlons de lentilles et de capteurs, du chemin que doit parcourir le rayonnement infrarouge.

Objectif

Pensez à l'objectif d'une caméra thermique, comme à votre paupière. Si vos paupières ne sont pas ouvertes, vous ne pourrez pas voir ce qui vous entoure. De son côté, une caméra thermique doit disposer d’un objectif qui laisse passer les IR et ses différentes fréquences. Ce n'est qu'alors que le capteur peut traiter le signal.

C'est la plus grande différence entre une caméra infrarouge et une caméra standard (la caméra de votre téléphone). Contrairement aux caméras classiques, les objectifs des caméras infrarouges ne doivent pas être en verre. Notez que le verre bloque le rayonnement infrarouge à ondes longues (LWIR), la fréquence la plus utile pour l'imagerie thermique.

Par conséquent, les lentilles sont généralement constituées de germanium, de séléniure de zinc, de fluorure de calcium ou de saphir. Ce faisant, la lentille peut s'adapter à la plage de spectre électromagnétique du rayonnement thermique de 7 à 14 μm. Étant donné que la plupart de ces matériaux ont un indice de réfraction élevé, il est essentiel d'appliquer un revêtement antireflet sur la lentille pour corriger la déflexion.

Capteur

Le cœur d’une caméra thermique est le capteur. C'est là que le rayonnement infrarouge traverse le détecteur de chaleur. Ce détecteur réagit directement à l'augmentation de chaleur due à l'absorption de la lumière infrarouge incidente.

Cependant, au fil du temps, il existe deux manières principales d’accomplir le travail. Une technique plus récente et couramment utilisée aujourd’hui consiste à utiliser des microbolomètres, tandis qu’une autre approche consiste à utiliser des matériaux pyroélectriques. Les détails sont les suivants.

Microbolomètre

En principe, un microbolomètre est un appareil sensible aux rayonnements. Le premier bolomètre a été inventé par l'inventeur physicien et astronome américain Samuel Pierpont Langley (1834-1906).

Tout rayonnement frappant directement l’élément absorbant du microbolomètre entraînera une augmentation correspondante de la température. Plus l’énergie absorbée est importante, plus la température est élevée.

Ce changement de température peut être directement mesuré à l’aide d’un thermomètre à résistance. et lu sous forme de signal électronique pour produire une image électronique. Essentiellement, un microbolomètre est constitué d'une fine couche de métal, qui est ensuite connectée directement à un réservoir thermique (thermostatique) via une liaison thermique.

Le réseau de capteurs héberge des milliers de pixels de détecteurs disposés dans une grille. Sachant que chaque pixel du réseau réagit au rayonnement infrarouge qui le frappe directement, créant une résistance qui peut ensuite être convertie en signal électrique. Le signal de chaque pixel est traité en appliquant une formule mathématique qui constitue la base d'une carte de couleurs de la température de l'objet capturé. L'image couleur suivante est ensuite envoyée à l'unité de traitement de la caméra pour affichage.

Sachez que chaque pixel possède un microbolomètre pour une plus grande précision. Par conséquent, la résolution des caméras thermiques est assez faible par rapport à celle des téléviseurs intelligents ou des caméras normales. En fait, 640 x 480 est déjà considéré comme une haute résolution pour les caméras thermiques.

Les caméras thermiques basées sur un microbolomètre sont également appelées caméras thermiques non refroidies, car aucun mécanisme de refroidissement séparé n'est requis pour faire fonctionner le capteur du microbolomètre. L’avantage immédiat est que ces caméras IR sont plus légères que les modèles traditionnels refroidis.

Matériau pyroélectrique

Ce sont des caméras thermiques qui utilisent des détecteurs à capteurs refroidis. Un exemple frappant est le tantalate de lithium. Le matériau génère de minuscules tensions en réponse directe aux changements de température. En ce sens, il détecte directement les photons infrarouges. Il s'agit de caméras thermiques photovoltaïques plutôt que de caméras thermiques non refroidies basées sur un microbolomètre qui utilisent la photoconductivité.

Bien qu'elles offrent de nombreux avantages, tels qu'une détection infrarouge à longue portée et des résultats de différence de température plus précis, les caméras thermiques refroidies sont progressivement remplacées par des appareils non refroidis. Cela est principalement dû à leurs prix plus élevés et à leur carrosserie volumineuse.

Ces détecteurs infrarouges sont lourds par rapport aux normes actuelles car leurs capteurs d'imagerie doivent être intégrés à des cryo-refroidisseurs. Pour aggraver les choses, les pièces mobiles des refroidisseurs cryogéniques sont sujettes à l’usure avec le temps.

Processeur d'images

Après avoir acquis le rayonnement infrarouge, les données doivent être traitées pour créer la sortie visible sur l'écran de la caméra infrarouge. Le traitement des données comprend le prétraitement, l'extraction de fonctionnalités et la classification. Notez que le filtrage est utilisé pour supprimer le bruit ou les données indésirables. Ici, des algorithmes ou des équations mathématiques sont utilisés pour générer des images visuelles.

Exposition

C'est ici que les données du processeur de la caméra sont converties en signaux électroniques. N'oubliez pas que ces données sont extraites de chaque pixel (non - refroidi). En appliquant des algorithmes mathématiques, une palette de couleurs peut être générée. Cela représente une signature thermique distincte de l’objet étudié. Auparavant, les représentations achromatiques ou en noir et blanc étaient courantes dans les écrans d'imagerie thermique.

À propos de ThermTec

ThermTec est l'un des principaux fabricants mondiaux de produits concernant les technologies d'imagerie thermique infrarouge, fournissant les dernières et meilleures technologies et solutions thermiques qui améliorent la façon dont les gens perçoivent le monde, créant ainsi des conditions de vie et de travail plus sûres et plus efficaces pour l'humanité.