Ad esempio, durante la recente epidemia del nuovo virus corona, le termocamere hanno occupato una posizione molto importante. Potrebbe non rilevare direttamente la presenza di agenti patogeni. Ma siamo onesti, nessun dispositivo è migliore di una telecamera a infrarossi nel rilevare la febbre, il sintomo principale di un’infezione virale, a distanza di sicurezza. Non c'è da stupirsi che ora sia un elemento fisso all'ingresso dei centri commerciali e di altri luoghi pubblici.

Pertanto, è fondamentale comprendere attentamente il funzionamento delle termocamere. Acquisendo maggiori conoscenze, sarai in grado di ottenere il massimo dalla tua termocamera poiché ha rivoluzionato la nostra vita sulla Terra. E nella maggior parte dei casi, quando vuoi che le cose funzionino senza intoppi, puoi essere più produttivo ed efficiente.

All'interno di una termocamera: come funziona

Sapere cos'è la radiazione infrarossa è una cosa, catturarla è un'altra. Dobbiamo capire che la termografia come la conosciamo oggi è il prodotto di un processo lungo e tortuoso che ha richiesto decenni per essere perfezionato. Da un lato, le nostre termocamere oggi sono potenti e facili da usare. Non solo sono pesanti e costosi, a differenza di quelli utilizzati dai vigili del fuoco decenni fa.

Poiché le termocamere sono progettate per catturare l'energia termica nell'ambiente circostante, i loro componenti principali sono progettati per elaborare la radiazione infrarossa. Ciò è particolarmente vero per le unità di input. Stiamo parlando di lenti e sensori, del percorso che deve percorrere la radiazione infrarossa.

Lente

Pensa all'obiettivo di una termocamera, come la tua palpebra. Se le tue palpebre non sono aperte, non sarai in grado di vedere ciò che ti circonda. Da parte sua, una termocamera deve avere una lente che consenta il passaggio dell'IR e delle sue varie frequenze. Solo allora il sensore può elaborare il segnale.

Questa è la differenza più grande tra una fotocamera a infrarossi e una fotocamera standard (la fotocamera del telefono). A differenza delle normali telecamere, le lenti delle telecamere a infrarossi non devono essere in vetro. Si noti che il vetro blocca la radiazione infrarossa a onda lunga (LWIR), la frequenza più utile per l'imaging termico.

Pertanto, le lenti sono generalmente realizzate in germanio, seleniuro di zinco, fluoruro di calcio o zaffiro. In questo modo, l'obiettivo può accogliere l'intervallo dello spettro elettromagnetico della radiazione termica compreso tra 7 e 14 μm. Poiché la maggior parte di questi materiali ha un indice di rifrazione elevato, è fondamentale applicare un rivestimento antiriflesso alla lente per correggere la deflessione.

Sensore

Il cuore di una termocamera è il sensore. È qui che la radiazione infrarossa passa attraverso il rilevatore di calore. Questo rilevatore risponde direttamente all'aumento di calore che si verifica a causa dell'assorbimento della luce infrarossa incidente.

Tuttavia, nel tempo, ci sono due modi più importanti per portare a termine il lavoro. Una tecnica più nuova e comune utilizzata oggi è l’utilizzo dei microbolometri, mentre un altro approccio consiste nell’utilizzare materiali piroelettrici. I dettagli sono i seguenti.

Microbolometro

In linea di principio, un microbolometro è un dispositivo sensibile alle radiazioni. Il primo bolometro fu inventato dal fisico/astronomo americano Samuel Pierpont Langley (1834-1906).

Qualsiasi radiazione che colpisca direttamente l'elemento assorbente del microbolometro provocherà un corrispondente aumento della temperatura. Maggiore è l'energia assorbita, maggiore è la temperatura.

Questa variazione di temperatura può essere misurata direttamente utilizzando un termometro a resistenza. e letto come segnale elettronico per produrre un'immagine elettronica. Essenzialmente un microbolometro è costituito da un sottile strato di metallo, che viene poi collegato direttamente ad un serbatoio termico (termostatico) tramite un collegamento termico.

L'array di sensori ospita migliaia di pixel del rilevatore disposti in una griglia. Sapendo che ogni pixel della matrice reagisce alla radiazione infrarossa che lo colpisce direttamente, creando una resistenza che può poi essere convertita in un segnale elettrico. Il segnale di ciascun pixel viene elaborato applicando una formula matematica che costituisce la base per una mappa di colori della temperatura dell'oggetto catturato. La successiva immagine a colori viene quindi inviata all'unità di elaborazione della fotocamera per la visualizzazione.

Sappi che ogni pixel ha un microbolometro per una maggiore precisione. Pertanto, la risoluzione delle termocamere è piuttosto bassa rispetto alle smart TV o alle normali fotocamere. In effetti, 640x480 è già stata considerata una risoluzione elevata per le termocamere.

Le termocamere basate su microbolometro-sono note anche come termocamere non raffreddate perché non è necessario un meccanismo di raffreddamento separato per far funzionare il sensore microbolometro. Il vantaggio immediato è che queste telecamere IR sono più leggere rispetto ai tradizionali modelli raffreddati.

Materiale piroelettrico

Si tratta di termocamere che utilizzano rilevatori di sensori raffreddati. Un esempio lampante è il tantalato di litio. Il materiale genera piccole tensioni in risposta diretta ai cambiamenti di temperatura. In questo senso, rileva direttamente i fotoni infrarossi. Si tratta di termocamere fotovoltaiche anziché microbolometriche non raffreddate che utilizzano la fotoconduttività.

Sebbene offrano molti vantaggi, come il rilevamento a infrarossi a lungo raggio e risultati differenziali di temperatura più accurati, le termocamere raffreddate vengono gradualmente sostituite da dispositivi non raffreddati. Ciò è dovuto principalmente ai loro cartellini dei prezzi più costosi e ai corpi ingombranti.

Questi rilevatori a infrarossi sono pesanti per gli standard odierni perché i loro sensori di immagine devono essere integrati con criorefrigeratori. A peggiorare le cose, le parti mobili dei criorefrigeratori tendono a usurarsi nel tempo.

Processore di immagini

Dopo aver acquisito la radiazione infrarossa, i dati devono essere elaborati per creare l'output visualizzato sullo schermo della fotocamera a infrarossi. L'elaborazione dei dati include la preelaborazione, l'estrazione delle funzionalità e la classificazione. Tieni presente che il filtraggio viene utilizzato per rimuovere rumore o dati indesiderati. Qui, algoritmi o equazioni matematiche vengono utilizzati per generare immagini visive.

Mostra

Qui è dove i dati del processore della fotocamera vengono convertiti in segnali elettronici. Ricorda che tali dati vengono presi da ciascun pixel (non-raffreddato). Applicando algoritmi matematici è possibile generare una mappa dei colori. Ciò rappresenta una firma termica distinta dell'oggetto in studio. In precedenza, le rappresentazioni acromatiche o in bianco e nero erano comuni nei display termografici.

Informazioni su ThermTec

ThermTec è un produttore leader a livello mondiale di prodotti riguardanti le tecnologie di imaging termico a infrarossi, fornendo le più recenti e migliori tecnologie e soluzioni termiche che migliorano il modo in cui le persone percepiscono il mondo, creando così condizioni di vita e di lavoro più sicure ed efficienti per l'umanità.