Por exemplo, sob o recente surto do novo vírus da coroa, as câmeras de imagem térmica ocuparam uma posição muito importante. Pode não detectar diretamente a presença de patógenos. Mas sejamos honestos, nenhum dispositivo é melhor para detectar a febre, principal sintoma de uma infecção viral, a uma distância segura do que uma câmera infravermelha. Não é à toa que agora é um elemento permanente na entrada de shoppings e outros locais públicos.

Portanto, uma compreensão cuidadosa de como funcionam as câmeras de imagem térmica é crucial. Ao adquirir mais conhecimento, você poderá aproveitar ao máximo sua câmera termográfica, pois ela revolucionou nossas vidas na Terra. E na maioria das vezes, quando você deseja manter tudo funcionando perfeitamente, você pode ser mais produtivo e eficiente.

Dentro de um termovisor: como funciona

Saber o que é radiação infravermelha é uma coisa, capturá-la é outra. Devemos compreender que a imagem térmica como a conhecemos hoje é o produto de um processo longo e tortuoso que levou décadas para ser aperfeiçoado. Por um lado, nossas câmeras termográficas atuais são poderosas e fáceis de usar. Além de serem pesados ​​e caros, ao contrário daqueles usados ​​pelos bombeiros há décadas.

Como as câmeras termográficas são projetadas para capturar energia térmica no ambiente circundante, seus principais componentes são projetados para processar a radiação infravermelha. Isto é especialmente verdadeiro para unidades de entrada. Estamos falando de lentes e sensores, o caminho que a radiação infravermelha deve percorrer.

Lente

Pense na lente de uma câmera térmica, como a sua pálpebra. Se suas pálpebras não estiverem abertas, você não conseguirá ver o que está ao seu redor. Por sua vez, um termovisor deve ter uma lente que permita a passagem do IR e suas diversas frequências. Só então o sensor pode processar o sinal.

Esta é a maior diferença entre uma câmera infravermelha e uma câmera padrão (a câmera do seu telefone). Ao contrário das câmeras normais, as lentes das câmeras infravermelhas não devem ser feitas de vidro. Observe que o vidro bloqueia a radiação infravermelha de onda longa (LWIR), a frequência mais útil para imagens térmicas.

Portanto, as lentes geralmente são feitas de germânio, seleneto de zinco, fluoreto de cálcio ou safira. Ao fazer isso, a lente pode acomodar a faixa do espectro eletromagnético da radiação térmica de 7 a 14 μm. Como a maioria desses materiais tem um alto índice de refração, é fundamental aplicar um revestimento antirreflexo na lente para corrigir a deflexão.

Sensor

O coração de uma câmera termográfica é o sensor. É aqui que a radiação infravermelha passa pelo detector de calor. Este detector responde diretamente ao aumento de calor que ocorre devido à absorção da luz infravermelha incidente.

No entanto, com o tempo, existem duas maneiras mais importantes de realizar o trabalho. Uma técnica mais nova e comum usada hoje é através de microbolômetros, enquanto outra abordagem é usar materiais piroelétricos. Os detalhes são os seguintes.

Microbolômetro

Em princípio, um microbolômetro é um dispositivo sensível à radiação. O primeiro bolômetro foi inventado pelo físico/astrônomo inventor americano Samuel Pierpont Langley (1834-1906).

Qualquer radiação que atinja diretamente o elemento absorvente do microbolômetro resultará em um aumento correspondente na temperatura. Quanto mais energia absorvida, maior será a temperatura.

Esta mudança de temperatura pode ser medida diretamente usando um termômetro de resistência. e lido como um sinal eletrônico para produzir uma imagem eletrônica. Essencialmente, um microbolômetro consiste em uma fina camada de metal, que é então conectada diretamente a um reservatório térmico (termostato) através de uma ligação térmica.

O conjunto de sensores abriga milhares de pixels detectores dispostos em uma grade. Sabendo que cada pixel do array reage à radiação infravermelha que o atinge diretamente, criando uma resistência que pode então ser convertida em um sinal elétrico. O sinal de cada pixel é processado aplicando uma fórmula matemática que forma a base para um mapa de cores da temperatura do objeto capturado. A imagem colorida subsequente é então enviada para a unidade de processamento da câmera para exibição.

Saiba que cada pixel possui um microbolômetro para maior precisão. Portanto, a resolução das câmeras térmicas é bastante baixa em comparação com smart TVs ou câmeras normais. Na verdade, 640x480 já foi considerado uma alta resolução para câmeras térmicas.

As câmeras de imagem térmica baseadas em microbolômetro também são conhecidas como câmeras de imagem térmica não resfriadas porque não é necessário um mecanismo de resfriamento separado para operar o sensor do microbolômetro. A vantagem imediata é que essas câmeras IR são mais leves em comparação com os modelos refrigerados tradicionais.

Material piroelétrico

Estas são câmeras térmicas que usam detectores de sensores resfriados. Um exemplo brilhante é o tantalato de lítio. O material gera pequenas tensões em resposta direta às mudanças de temperatura. Nesse sentido, detecta diretamente fótons infravermelhos. São câmeras térmicas fotovoltaicas, em vez de microbolômetros não resfriados, que usam fotocondutividade.

Embora ofereçam muitas vantagens, como detecção infravermelha de longo alcance e resultados diferenciais de temperatura mais precisos, as câmeras térmicas resfriadas estão sendo gradualmente substituídas por dispositivos não resfriados. Isto se deve principalmente aos preços mais caros e aos corpos volumosos.

Esses detectores infravermelhos são pesados ​​para os padrões atuais porque seus sensores de imagem devem ser integrados aos resfriadores criogênicos. Para piorar a situação, as peças móveis dos resfriadores criogênicos estão sujeitas a desgaste com o tempo.

Processador de imagem

Após adquirir a radiação infravermelha, os dados devem ser processados ​​para criar a saída vista na tela da câmera infravermelha. O processamento de dados inclui pré-processamento, extração de recursos e classificação. Observe que a filtragem é usada para remover ruídos ou dados indesejados. Aqui, algoritmos ou equações matemáticas são usados ​​para gerar imagens visuais.

Exposição

É aqui que os dados do processador da câmera são convertidos em sinais eletrônicos. Lembre-se que esses dados são retirados de cada pixel (não resfriado). Ao aplicar algoritmos matemáticos, um mapa de cores pode ser gerado. Isto representa uma assinatura térmica distinta do objeto em estudo. Anteriormente, representações acromáticas ou em preto e branco eram comuns em monitores de imagens térmicas.

Sobre ThermTec

ThermTec é um fabricante líder global de produtos relacionados a tecnologias de imagem térmica infravermelha, fornecendo as melhores e mais recentes tecnologias e soluções térmicas que melhoram a maneira como as pessoas percebem o mundo, construindo condições de vida e de trabalho mais seguras e eficientes para a humanidade.