Comment fonctionne une caméra thermique ? Principe de fonctionnement du thermographe.

Qu'est-ce qu'une caméra thermique ? Cet équipement est basé sur la technologie de l'imagerie thermique. L'imagerie thermique est une technique permettant d'améliorer la visibilité des objets dans des environnements sombres en détectant le rayonnement infrarouge et en créant une image à partir de ces informations.

Les technologies de vision nocturne les plus couramment utilisées sont :

image thermique ;

éclairage proche infrarouge;

imagerie à faible bruit.

Contrairement aux deux autres méthodes, l’imagerie thermique fonctionne dans des environnements sans éclairage extérieur. Tout comme l’éclairage proche infrarouge, l’imagerie thermique peut pénétrer des éléments obscurs tels que la fumée et le brouillard.

Qu'est-ce qu'une caméra thermique ? Description de la technologie

Une explication rapide du fonctionnement de l'imagerie thermique : Tous les objets émettent de l'énergie infrarouge (chaleur) en fonction de leur température. L'énergie infrarouge émise par un objet est appelée identification thermique. Plus un objet est chaud, plus il génère de rayonnement. Une caméra thermique (également appelée caméra thermique) est un capteur de chaleur capable de détecter de subtiles différences de température. L'appareil collecte le rayonnement infrarouge des objets et crée une image électronique basée sur des informations sur les différences de leurs conditions de température.

Les images thermiques ont généralement des nuances de nature différentes : les objets noirs sont froids, les objets blancs sont chauds et la profondeur du gris indique les différences entre eux. Cependant, certaines caméras thermiques ajoutent de la couleur aux images pour aider les utilisateurs à identifier les objets à différentes températures.

Histoire

Des prototypes de caméras thermiques ont été introduits pour la première fois en 1992, mais une évaluation détaillée de leurs performances dans des situations réelles n'a été publiée qu'en 2007. Le modèle évalué en 2007 pesait environ 1,5 kg, ce qui augmentait considérablement le poids du casque sur lequel la caméra était montée. Les modèles modernes sont beaucoup plus légers et mobiles que leurs premiers prototypes.

Équipement de vision thermique

Qu'est-ce qu'une caméra thermique ? Il s'agit d'un type de caméra thermographique utilisée dans la lutte contre les incendies. En fournissant un rayonnement infrarouge sous forme de lumière visible, ces caméras permettent aux pompiers de voir les points chauds à travers la fumée, l'obscurité ou les barrières perméables à la chaleur. Les caméras thermiques sont généralement de format de poche mais peuvent être montées sur un casque. Ils sont construits avec des boîtiers résistants à la chaleur et à l'eau et sont durables pour résister aux dangers associés aux travaux sur site.

Appareil

Quelle est la conception d’une caméra thermique ? Une caméra thermique se compose de cinq éléments : le système optique, le détecteur, l'amplificateur, le traitement du signal et l'affichage. Les caméras thermiques spécialisées conçues pour la sécurité incendie intègrent ces composants dans un boîtier résistant à la chaleur, robuste et étanche. Ces composants fonctionnent ensemble pour rendre le rayonnement infrarouge thermique visible en temps réel.

L'écran de la caméra affiche les différences de sortie infrarouge, de sorte que deux objets ayant la même température apparaîtront avec la même « couleur ». De nombreuses caméras thermiques, telles que les caméras thermiques Pulsar Quantum, utilisent des nuances de gris pour représenter les objets à température normale, mais mettent en évidence des surfaces dangereusement chaudes de différentes couleurs.

Les caméras peuvent être portatives ou montées sur un casque. La plupart des caméras thermiques utilisées par les pompiers, ainsi que les caméras thermiques pour la chasse, sont des modèles de poche. C'est confortable.

Utilisation de caméras thermiques : avis

Parce que les caméras thermiques peuvent « voir » à travers l’obscurité ou la fumée, elles permettent aux pompiers de localiser rapidement un incendie de structure ou de voir la signature thermique des victimes visuellement cachées. Ils peuvent être utilisés pour retrouver des victimes à l’extérieur par une nuit fraîche, localiser des incendies couvants à l’intérieur d’un mur ou détecter une surchauffe des câbles électriques.

Dans le monde moderne, il sera difficile de trouver une personne (à l'exception peut-être des enfants de moins de 7 à 8 ans) qui n'a jamais entendu parler des caméras thermiques. Certes, peu de gens ont tenu au moins une fois un véritable appareil entre leurs mains. Et pourtant, il y a des gens dans le monde qui non seulement possèdent des caméras thermiques, mais qui les fabriquent également eux-mêmes à partir de matériaux de récupération.

Est-il possible de fabriquer une caméra thermique de ses propres mains ?

Cette nécessité de devenir les nouveaux Kulibins dans notre pays est associée au coût très élevé de ces appareils professionnels. Dans le cas d'un assemblage selon le principe du « faites-le vous-même », le prix d'une caméra thermique faite maison ne baisse même pas de plusieurs fois, mais de plusieurs ordres de grandeur. Malgré le principe de fonctionnement plutôt complexe, l'assemblage de l'appareil à la maison est possible et la grande majorité des capteurs nécessaires (par exemple, le populaire MLX90614ESF) peuvent être facilement achetés sur des sites Internet tels qu'e-bay. Essentiellement, le principal défi réside dans l’optique nécessaire pour configurer avec précision l’image sur le moniteur de réception. De plus, les optiques sont spécialisées, utilisant des éléments de terres rares (le plus souvent du germanium) dans leur composition - et sans compétences techniques uniques et connaissances approfondies en physique, il est irréaliste de les fabriquer dans un appartement.

Effet d'une caméra thermique sur la chasse

Cependant, il existe une solution simple pour cela : elle consiste à utiliser des systèmes optiques prêts à l'emploi à partir de n'importe quel appareil dans lequel ils sont présents (appareils photo numériques, caméras Web et vidéo conventionnelles, etc.).

Nécessité pour la chasse

Une caméra thermique est un appareil multifonctionnel, mais, en plus d'être utilisée comme équipement fixe (pour surveiller divers processus industriels), sa version portable et portable est la plus utile. Ce qui précède s'applique pleinement à l'utilisation de l'appareil pour la chasse. De plus, il est souhaitable de concevoir l'appareil sous la forme d'un monobloc résistant aux chocs et léger, offrant une large plage de visibilité visible (sur les modèles professionnels, il est de 1,5 km et a un niveau de protection supérieur à IP54). Si l'appareil est assemblé à l'aide d'une optique numérique plutôt qu'analogique (ce qui rend difficile la distinction d'un feu chaud d'une neige froide à une distance de 100 mètres), le chasseur aura la possibilité de retrouver un animal ou un oiseau dans les conditions les plus défavorables pour vision humaine ordinaire. Ceux-ci incluent l’obscurité, le brouillard épais, la pluie et même les fourrés qui camouflent les animaux gelés et immobiles.

Pour une caméra thermique, le rayonnement corporel des mammifères ou des oiseaux à sang chaud ressemblera à un point lumineux sur le moniteur, ce qui ne permettra tout simplement pas à la proie de passer inaperçue.

Principe d'opération

Le principe de fonctionnement des caméras thermiques est basé sur la loi de la physique, selon laquelle tout corps chauffé émet dans l'espace un rayonnement infrarouge (IR) d'autant plus intense que la température de l'objet est élevée - y compris le corps d'un animal à sang chaud. Ce rayonnement est capturé par notre appareil et converti en une image sur le moniteur, pratique pour la perception humaine. La différence de température du rayonnement infrarouge est véhiculée par différentes couleurs qui nous sont familières du rayonnement visible traditionnel. Du violet foncé et bleu pour les corps les plus froids à l'orange et au rouge vif pour les plus chauds.

Ce processus de réception et de transmission d'images s'effectue en 3 étapes :

capture du rayonnement thermique par optique IR ;
sa répartition numérique en fonction des valeurs de température ;
construire une image thermographique - simuler ce qu'on appelle une carte thermique d'un objet (quelque chose de similaire à l'affichage habituel des températures sur les cartes de prévisions météorologiques).

Il convient de noter que, compte tenu de la vitesse de réaction humaine, toutes ces actions sont effectuées essentiellement instantanément.

Bien entendu, une caméra thermique auto-assemblée ne fournira pas la qualité d’image et la portée efficace d’un appareil professionnel. Mais pour un chasseur qui souhaite détecter ne serait-ce que le point chaud informe d'un animal caché, il n'est pratiquement pas nécessaire d'avoir un appareil haute définition qui coûte 5, 10 et parfois 20 000 dollars.

Comment fonctionne une caméra thermique - image

Nous sommes prêts à vous proposer trois options pratiques pour assembler une caméra thermique amateur - et laquelle choisir dépend du chasseur.

Imageur thermique à partir d'une caméra

Cette méthode de création d'une caméra thermique est la plus simple et la moins coûteuse, car elle nécessite une intervention minimale dans la conception de l'appareil photo numérique et les mêmes faibles coûts. Il est basé sur le simple fait physique que les appareils numériques détectent le rayonnement IR à l’entrée de la même manière qu’un rayonnement ordinaire. Mais comme dans des conditions normales le photographe n'a pas besoin de la partie thermique du spectre, les fabricants installent un filtre spécial devant la matrice réceptrice qui reflète les rayons IR (le soi-disant « miroir chaud » ou miroir thermique).

Fabriquer une caméra thermique maison à partir d'une caméra

Ainsi, transformer un appareil photo numérique en caméra thermique consistera essentiellement à remplacer un filtre retiré (infrarouge) par un autre (pour la lumière ordinaire). De plus, dans la pratique, même la 2ème action ne peut en principe pas être réalisée.

Appareil dela toile-appareils photo

Cette option est également possible, mais c'est la plus exigeante en main d'œuvre et relativement coûteuse, puisqu'elle nécessite des coûts supplémentaires d'environ 150 $. De plus, un dispositif obtenu efficacement utilisant des servomoteurs sera capable de détecter uniquement un objet stationnaire avec un rayonnement thermique.

Caractéristiques de l'assemblage d'une caméra thermique à partir d'une webcam sur la photo

Pour le montage, vous aurez besoin de :

une carte spéciale pour transmettre des images à un PC Arduino, installée dans le compartiment à piles ;
un petit servomoteur pour le mouvement vertical, fixé devant la planche avec du ruban adhésif ou de la superglue ;
un deuxième grand servomoteur, placé dans un dispositif tournant horizontalement et servant de base pour y fixer l'ensemble de la structure ;
capteur de température MLX90614, connecté à la carte Arduino selon le schéma ;
pointeur laser connecté de manière similaire (indiquant la direction de balayage actuelle) ;
la « toile » elle-même, orientée avec précision grâce à un pointeur et un capteur de chaleur.

Cette conception fonctionnera comme une caméra thermique avec un indicateur de cible (cependant, vous devrez télécharger et installer séparément un logiciel pour Arduino - disponible sur Internet et de petite taille - environ 7 Mo, ainsi que des instructions pour installer des croquis et des bibliothèques).

Imageur thermique à partir d'une caméra vidéo

Essentiellement, techniquement, la méthode est une copie de la version avec caméra - sauf que le corps d'une telle caméra thermique sera plus pratique et que la qualité de l'image sera d'une plus grande clarté (cependant, une caméra vidéo avec éclairage infrarouge sera requis).

Autres options

La possibilité d'utiliser les smartphones les plus courants équipés des capacités de la caméra thermique Flir One est également assez réaliste (et la plus confortable pour tous ceux qui ne sont pas particulièrement familiers avec les fers à souder, les tournevis et la littérature technique).

Pour les voyageurs et les chasseurs, l'écran d'un tel smartphone (lorsque le mode approprié est activé) ne sera en aucun cas inférieur en qualité d'image aux caméras thermiques professionnelles les plus simples. Et aussi avoir la capacité de travailler sous la pluie et de visualiser tout rayonnement IR allant de 0 à 100°C. Bien que, bien sûr, cela ne vous permettra pas de distinguer quoi que ce soit à des distances d'environ un kilomètre. Mais - tout en étant environ 10 fois moins cher ! Et sans frais (en termes de coûts supplémentaires) pour ceux qui décident simplement de mettre à niveau leur téléphone mobile vers un tel modèle.

Vidéo : scanner thermique DIY

En conclusion, nous pouvons dire qu'un certain nombre de gadgets standards modernes peuvent facilement être convertis en caméras thermiques - après avoir apporté des modifications minimes à la conception. Et par conséquent, sans nécessiter d'énormes investissements supplémentaires, ils élargissent considérablement la plage temporelle et météorologique des conditions dans lesquelles même les caméras thermiques artisanales peuvent détecter la proie souhaitée. Cependant, lors de la conduite de nuit, l'utilisation d'appareils artisanaux tels que les appareils de vision nocturne dans les voitures n'est toujours pas recommandée (et ceux créés à partir de caméras Web sont interdits).

L'identification des points chauds locaux et donc des points faibles de notre environnement a toujours été un processus fascinant dans l'imagerie thermique moderne. Les caméras infrarouges ont subi des changements significatifs en termes d'amélioration du rapport prix/performance, notamment grâce à des méthodes de fabrication de plus en plus efficaces de capteurs d'images optiques infrarouges. Les équipements sont devenus plus petits et les appareils sont devenus plus durables et sans prétention en termes de consommation d'énergie. Comment fonctionnent les caméras infrarouges modernes ?

Principe de fonctionnement d'une caméra infrarouge

Les imageurs thermiques fonctionnent comme des appareils photo numériques classiques : ils ont un champ de vision, appelé champ de vision (FOV), qui peut être de 6° comme téléobjectif, de 23° comme optique standard et de 48° comme objectif grand angle. lentille angulaire. Plus vous êtes éloigné de l'objet de mesure, plus la zone d'image couverte est grande et, par conséquent, la taille du cadre qu'un pixel individuel enregistre. L'avantage est que la luminosité de la lueur sur une surface suffisamment grande ne dépend pas de la distance. De ce fait, la distance par rapport à l'objet à mesurer n'affecte pas de manière significative les processus de mesure de la température.

Le rayonnement thermique dans la gamme infrarouge moyenne ne peut être focalisé qu'à l'aide d'optiques en germanium, en alliages de germanium, en sels de zinc ou en miroirs à revêtement de surface. Ces optiques améliorées par rapport aux lentilles conventionnelles à grand volume dans la région spectrale visible restent un facteur de coût important dans la fabrication des imageurs thermiques. Ils se présentent sous la forme d'un objectif sphérique à 3 éléments ou d'un objectif asphérique à 2 éléments et doivent être calibrés spécifiquement sur les appareils photo à objectifs interchangeables en ce qui concerne leur effet sur chaque pixel individuel pour des mesures thermométriques correctes.

L'élément principal de toute caméra thermique : le réseau de zones focales

L'élément principal de toute caméra thermique est généralement le réseau de zones focales (FPA). Il s'agit d'un capteur d'image intégré dont la taille varie de 20 000 à 1 million de pixels. Chaque pixel est lui-même un microbolomètre dont la taille varie de 17 x 17 à 35 x 35 µm². De tels récepteurs thermiques de 150 nanomètres d'épaisseur sont chauffés par rayonnement thermique en 10 ms jusqu'à environ un cinquième de la différence entre la température de l'objet et sa propre température. Ce type de sensibilité élevée est obtenu grâce à la très faible capacité thermique combinée à l'excellente isolation de la caméra infrarouge par rapport à l'environnement libre. Le coefficient d'absorption de la zone réceptrice partiellement transparente augmente grâce à l'interaction d'une onde lumineuse transmise puis réfléchie sur la surface du cristal de silicium avec une onde lumineuse ultérieure.

Pour exploiter cet effet d'auto-interférence, la surface du bolomètre, constituée d'oxyde de vanadium ou de silicium amorphe, doit être positionnée à une distance d'env. 2 µm du circuit de lecture. Par rapport à la surface et à la bande passante, la capacité de détection spécifique de la matrice décrite ici dans la région focale atteint des valeurs d'environ 109 cm Hz1/2/W. Cela en fait un ordre de grandeur supérieur aux autres capteurs thermiques utilisés, pour exemple, dans les pyromètres. En raison de la température du bolomètre, sa résistance change à nouveau, qui est convertie en un signal de tension électrique. Des convertisseurs analogique-numérique 14 bits rapides numérisent le signal vidéo pré-amplifié et sérialisé. Le système de traitement du signal numérique calcule la valeur de température pour chaque pixel individuel et génère en temps réel les images pseudo-couleurs ou diagrammes thermiques familiers.

Les imageurs thermiques nécessitent un étalonnage assez coûteux, dans lequel chaque pixel doit se voir attribuer un certain nombre de valeurs de sensibilité pour différentes températures de la puce ou de l'émetteur noir. Pour augmenter la précision des mesures, les matrices situées dans la région focale du bolomètre sont thermostatées à certaines températures avec une précision de contrôle élevée.

Transfert et analyse de diagrammes thermiques

Grâce au développement d'ordinateurs portables, de PC ultra-mobiles, de netbooks et de tablettes PC de plus en plus puissants, compacts et à la fois peu coûteux, il est désormais possible de les utiliser

de grands écrans pour présenter des diagrammes thermiques,
batteries lithium-ion optimisées pour l'alimentation électrique,
puissance de traitement pour une présentation flexible et de haute qualité du signal en temps réel,
capacité de mémoire pour un enregistrement vidéo d'une durée pratiquement illimitée des diagrammes thermiques, ainsi que
interfaces, par exemple Ethernet, Bluetooth, WLAN et logiciels pour l'intégration du système thermographique dans l'environnement utilisateur.

L'interface USB 2.0 standard et accessible vous permet de transférer des données à des vitesses élevées

30 Hz avec une résolution de 320 x 240 pixels et
120 Hz pour les formats d'image de 20 000 pixels.

Introduite en 2009, la technologie USB 3.0 est même adaptée aux résolutions thermiques XGA jusqu'à 100 Hz. En appliquant le principe de la webcam à la thermographie, de toutes nouvelles propriétés de produits sont apparues avec un rapport qualité/prix considérablement amélioré. Dans ce cas, la caméra thermique est connectée en temps réel à un PC exécutant le système d'exploitation Windows© via une interface avec un taux de transfert de données de 480 Mbauds, qui assure simultanément l'alimentation électrique.

Matériel de caméra thermique

La norme USB servait auparavant uniquement de moyen de communication pour les équipements de bureau. Par rapport au bus FireWire, l'utilisation très répandue de ce standard d'interface a initié de nombreux développements qui ont considérablement augmenté l'aptitude industrielle de cette interface et donc la possibilité d'utiliser des terminaux avec le standard USB 2.0, et surtout des caméras USB infrarouges. Ceux-ci inclus:

un câble capable d'être utilisé comme chaîne porte-câbles et de résister à des charges jusqu'à 200 °C et une longueur allant jusqu'à 10 m ;
rallonges de câble jusqu'à 100 m CAT5E (Ethernet) avec amplificateurs de signal ;
Modems USB à fibre optique pour des longueurs de câble jusqu'à 10 km.

Grâce à la bande passante élevée du signal du bus USB, il est par exemple possible de connecter cinq caméras infrarouges 120 GHz à un ordinateur portable à l'aide d'un hub standard via un câble Ethernet de 100 mètres.

Les caméras thermiques étanches, résistantes aux vibrations et aux chocs de la série optris PI sont conformes à la classe de protection IP 67 et conviennent donc pour une utilisation fiable sur les bancs d'essai. Les dimensions de 45 x 45 x 62 mm³ et un poids de 200 g réduisent considérablement les coûts d'installation du boîtier de refroidissement et des buses de soufflage.

Requis : étalonnage du décalage

En raison de la polarisation thermique des bolomètres et de leur traitement du signal intégré, toutes les caméras infrarouges de mesure nécessitent des ajustements de polarisation à des intervalles de plusieurs minutes. A cet effet, la pièce métallique noircie est déplacée électriquement devant le capteur d'image. Grâce à cela, chaque élément de l'image est ajusté à la même température connue. Bien entendu, les caméras thermiques ne fonctionnent pas pendant que cet étalonnage de décalage est effectué. Afin de réduire d'une manière ou d'une autre l'effet négatif d'un tel processus, l'activation de la correction du décalage à un certain moment peut être configurée en installant un contact de commande externe.

De plus, les caméras sont conçues pour que l'auto-étalonnage soit effectué le plus rapidement possible : L'installation d'actionneurs relativement rapides permet d'effectuer l'auto-étalonnage en 250 ms. Ceci peut être comparé à la durée de fermeture des paupières et est donc acceptable pour de nombreux processus de mesure. Sur les lignes de production où des points chauds inattendus doivent être détectés, de « bonnes » images de référence en temps réel peuvent souvent être utilisées dans le cadre de mesures dynamiques de différence d'image. De ce fait, un fonctionnement à long terme est possible sans utiliser d'élément mécanique.

C'est lorsque la caméra utilise la technologie de traitement du signal laser CO2 d'une longueur d'onde de 10,6 microns que la capacité de fermer le canal optique grâce à un contrôle externe tout en signalant simultanément et indépendamment le mode protégé optomécanique de la caméra a fait ses preuves. Grâce à un bon blocage des filtres, des mesures de température peuvent être effectuées « in situ » pour tous les autres lasers de traitement fonctionnant dans la plage de 800 nm à 2,6 µm.

Domaines d'application des caméras thermiques

Analyse des processus thermiques dynamiques dans les opérations de développement de produits et de fabrication
Utilisation stationnaire pour la surveillance et la régulation continues des processus thermiques
Utiliser dans certains cas comme appareil de mesure portable lors de travaux de réparation et pour identifier les fuites de chaleur
Thermographie en mode vol pour les surfaces difficiles à voir depuis le sol

La possibilité d'enregistrer des vidéos à 120 GHz présente également de nombreux avantages pour la recherche et le développement. Grâce à cela, les processus thermiques qui n'entrent que brièvement dans le champ de vision de la caméra peuvent être facilement analysés ultérieurement au ralenti. De cette manière, il est possible de créer en outre des images individuelles à partir de telles séquences vidéo avec une résolution géométrique et thermique complète.

De plus, des optiques interchangeables, dont un accessoire de microscope, permettent d'adapter l'appareil à différentes tâches de mesure : alors que les lentilles à champ de vision de 6° sont davantage utilisées pour observer les détails à longue distance, l'accessoire de microscope peut mesurer des objets mesurant 4 x 3 mm² avec une résolution géométrique de 25 x 25 µm².

Lorsque les caméras thermiques sont installées de manière permanente, leur interface de processus optiquement isolée présente l'avantage que les informations de température obtenues à partir du diagramme thermique sont ensuite transmises sous la forme d'une tension de signal. De plus, les émissivités liées à la surface ou les valeurs de température de contrôle mesurées sans contact ou avec contact peuvent être transmises au système de caméra via une entrée de tension. Pour le contrôle qualité des produits et la documentation d'assurance qualité, une autre entrée numérique peut activer le mode instantané ou le mode séquence vidéo. Des images similaires spécifiques à un produit peuvent être automatiquement enregistrées sur des serveurs centraux.

Optimisation des procédés technologiques dans l'industrie des polymères

Le processus de fabrication des matières plastiques, par exemple des bouteilles en polyéthylène, nécessite un certain chauffage de ce que l'on appelle la préforme afin de garantir une épaisseur uniforme du matériau lors du soufflage de la bouteille. La ligne de production traite des pièces d'une épaisseur de seulement 20 mm dans des modes de fonctionnement test à une vitesse de fonctionnement maximale d'environ un mètre par seconde. Le temps de passage de l'échantillon à tester pouvant varier, un enregistrement vidéo à 120 Hz est nécessaire pour mesurer le profil de température de la préforme. Dans ce cas, la caméra est positionnée de manière à enregistrer le mouvement du matériau selon un angle oblique, comme le dernier wagon d'un train en marche. En conséquence, un profil de température est obtenu sur la base de la séquence vidéo infrarouge, ce qui est important pour le réglage des paramètres de chauffage.

Application d'une chambre monoligne dans les installations de durcissement du verre

Une fois que le verre structurel a été découpé dans sa forme finale, il nécessite souvent une trempe de surface. Cela se fait dans des installations de durcissement du verre, dans lesquelles le verre taillé est chauffé dans un four à une température de 600 °C. Après chauffage, le matériau est transporté du four à l'aide de rouleaux mobiles vers une section de refroidissement par air, où la surface est refroidie rapidement et uniformément. Il en résulte une structure trempée finement cristalline, importante pour le verre de sécurité. Cette structure et donc la résistance du verre dépendent du chauffage le plus uniforme de toute la surface du produit.

Étant donné que le corps du four et la section de refroidissement de l'air sont situés à proximité, le contrôle du déplacement de la surface du verre depuis le four n'est possible que par un petit espace. Dans le diagramme thermique, le matériau apparaît sur quelques lignes seulement. Le logiciel permet désormais d'obtenir une image particulière de la surface du verre, créée à partir de lignes ou de groupes de lignes. La caméra mesure la fente en diagonale, de sorte qu'avec une optique avec un champ de vision de 48°, un champ de vision de 60° soit créé. Étant donné que le verre peut avoir des émissivités différentes en fonction du revêtement de surface, un thermomètre infrarouge mesure la température de surface exacte sur le côté inférieur non revêtu du verre à la longueur d'onde optimale pour la surface du verre de 5 µm.

Thermographie aéroportée avec des caméras légères

En plus des concepts d'interface standard, il est désormais possible de produire des caméras infrarouges de construction légère qui, en combinaison avec un mini-PC, par exemple optris PI NetBox, peuvent être facilement installées sur des avions télécommandés (par exemple des quadricoptères). Il est ainsi possible de créer des diagrammes thermiques dans l'air, qui sont notamment utilisés pour surveiller de grands objets, par exemple des centrales photovoltaïques.

Le logiciel de thermographie inclus offre de la flexibilité

Étant donné que les caméras infrarouges USB à partir de Windows XP utilisent des pilotes USB Video Class ou HID standard déjà installés, aucune installation de pilote n'est requise. La correction en temps réel des données vidéo et les calculs de température spécifiques aux pixels sont effectués sur le PC. La qualité d'image étonnamment bonne pour un capteur de 20 000 pixels est obtenue grâce à un algorithme de rendu logiciel coûteux qui calcule les champs de température au format VGA. Le logiciel d'application est très flexible et portable. En plus des fonctions standards, le logiciel de thermographie optris PIX Connect possède les propriétés suivantes :

Riches capacités d'exportation de données et thermiques pour prendre en charge le reporting et l'analyse hors ligne
Échelles de couleurs évolutives mixtes
Représentations de lignes horizontales ou verticales
N'importe quel nombre de champs de vision avec options d'alarme distinctes

Représentation différentielle basée sur une image de référence des données vidéo

De plus, le logiciel propose un mode mise en page qui enregistre et restaure divers modes de présentation des données. L'éditeur vidéo vous permet de traiter des fichiers radiométriques avec l'extension AVI. Ces fichiers peuvent être analysés à l'aide d'un logiciel utilisé plusieurs fois en parallèle et en mode hors ligne. Les modes d'enregistrement vidéo incluent des modes de fonctionnement intermittents, qui vous permettent d'enregistrer des processus thermiques lents, puis de les revoir rapidement. Le transfert de données vers d'autres programmes en temps réel s'effectue via des DLL soigneusement documentées, qui font partie du kit de développement logiciel - Software Development Kits. Vous pouvez contrôler toutes les autres fonctions de la caméra à l'aide de l'interface DLL. En option, le logiciel peut communiquer avec le port série Com et ainsi, par exemple, utiliser directement l'interface RS422.

Littérature

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– un appareil destiné à déterminer le rayonnement thermique sur la surface étudiée. La méthode de recherche est sans contact ; elle garantit un fonctionnement ininterrompu lors de l'étude d'objets en mouvement. Un dispositif pour surveiller la répartition de la température de la surface étudiée.

Le principe de fonctionnement d'une caméra thermique repose sur la conversion de l'énergie du rayonnement infrarouge en un signal électrique, qui est amplifié et reproduit sur l'écran indicateur. La répartition de la température est affichée sur l'écran de la caméra thermique sous forme de champ de couleur, où une certaine température correspond à une certaine couleur. En règle générale, l'écran affiche la plage de température de la surface visible à travers la lentille.

Types de caméras thermiques

Selon les fonctions remplies par l'outil, il en existe plusieurs types :

Mesure – produire une image radiométrique, grâce à laquelle il est possible de déterminer les indicateurs de température de tous les objets dans la zone d'observation. Ce type d'équipement est utilisé en médecine, dans la construction, dans l'industrie, pour tester des équipements électriques et des communications mécaniques.
Observationnel - ils fournissent uniquement une visualisation d'objets ; ils sont utilisés dans les affaires militaires, les agences de sécurité et d'application de la loi, dans les opérations de sauvetage, etc.
Les pyromètres visuels sont un type d'instrument d'observation capable d'identifier les zones présentant des conditions de température anormales.

Il y a quelques années, l'utilisation des caméras thermiques n'était accessible qu'aux départements militaires. Aujourd’hui, ces appareils sont utilisés dans de nombreux domaines d’activité industrielle, car ils permettent de résoudre de nombreux problèmes techniques.

La production s'est développée non seulement sous la forme d'appareils individuels, mais également en tant que partie intégrante des jumelles civiles, des viseurs pour armes de chasse et d'autres mécanismes optiques.

La plage de mesure est l'un des facteurs qui déterminent les capacités de température et divise conditionnellement les modèles en 3 types :

Construction : réagissent à des températures jusqu'à +350 0, sont utilisés pour auditer les structures des bâtiments, déterminer la qualité de l'isolation, trouver les lieux de fuites de chaleur des bâtiments.
Industriel : les limites de température sont supérieures à +350 0, utilisées pour le diagnostic des réseaux électriques et des systèmes industriels.
Haute température : déterminer des paramètres thermiques supérieurs à +1000 0, diagnostiquer les processus technologiques à haut niveau d'échauffement.

Leur utilisation s'est répandue dans la vie moderne, tant à des fins industrielles que pour les besoins civils.

Zones d'application

L'utilisation des caméras thermiques dans les affaires militaires

Le champ d'application est lié à la capacité de convertir le rayonnement thermique en un spectre perçu par l'œil humain et de détecter les objets les plus insignifiants émettant des ondes électromagnétiques. Si vous déterminez l'intensité du rayonnement, vous pouvez calculer la température de l'objet étudié et supposer de quoi il s'agit. A l'aide de l'appareil, les différences de température sont déterminées ; en l'absence de contact avec des objets, elles ne répondent pas aux interférences, ne peuvent pas être détectées par les systèmes de suivi et ont une longue portée : de 100 m à 3 km. Ces principes de fonctionnement permettent de les utiliser dans des domaines très variés.

Dans l'équipement militaire

Une nouvelle technologie moderne entre en service aujourd’hui, avec des caméras thermiques intégrées dans son arsenal. Leur utilisation permet de mener des opérations de combat dans des conditions de mauvaise visibilité et de détecter l'ennemi et le matériel. De plus, les appareils sont installés sur des avions sans pilote et des équipements télécommandés.

La capacité de « voir » des objets la nuit est le principal indicateur de l’importance des appareils dans le domaine militaire. Le principe du bon fonctionnement de l’équipement est la détection claire du rayonnement thermique. Des dispositifs spéciaux sont produits pour l'armée sous forme de jumelles, de viseurs pour armes et sont équipés de systèmes de guidage. Ils sont équipés de mécanismes optiques puissants, ce qui augmente considérablement les capacités des caméras thermiques militaires.

Dans les instruments marins

Un port maritime ou fluvial est une plateforme de transport complexe, et sa sécurité ne peut être assurée que par les équipements de sécurité les plus avancés. Les caméras thermiques marines sont conçues pour assurer la sécurité des eaux et des installations côtières : ports, postes d'amarrage, entrepôts, terminaux fluviaux.

Chasse

Une caméra thermique pour la chasse est d'une grande aide pour ceux qui sont passionnés par la traque des proies. L'utilisation de l'appareil vous permet de suivre l'animal le plus prudent à tout moment de la journée, quelles que soient la météo et la visibilité.

Enquête sur le bâtiment

À l’aide de capteurs d’imagerie thermique, il est possible d’inspecter n’importe quelle structure pour déterminer l’emplacement des fuites de chaleur. Les résultats de l’étude constitueront un argument puissant pour prouver la mauvaise qualité de l’isolation des murs. Pour les travailleurs des services publics, l'utilisation d'une caméra thermique pour inspecter les bâtiments est un bon moyen d'identifier correctement les zones à problèmes et d'orienter les efforts pour isoler des zones spécifiques.

Application de l'imagerie thermique en médecine

Médecine

L'utilisation des caméras thermiques en médecine remonte à l'époque soviétique. Les appareils permettent de reconnaître la nature de la maladie, ainsi que de voir une personne infectée parmi des personnes en bonne santé en fonction de la température corporelle caractéristique d'une maladie particulière.

L'examen à l'aide d'un équipement spécial qui répond aux ondes électromagnétiques permet de détecter le processus inflammatoire avec une précision au micron et de localiser la zone de pathologie. L'utilisation de l'appareil vous permettra de déterminer si le patient est malade ou en bonne santé, de voir la source de la maladie et de poser un diagnostic.

Situations d'urgence et ASR

Caractéristiques de l'application

Utilisation dans les opérations d'extinction d'incendie et de secours d'urgence

Comparaison d'une caméra thermique et d'un appareil de vision nocturne

Nous voyons les gens à travers la fumée

Trace de chaleur restante

Application de la caméra thermique dans l'industrie

Utilisation d'une caméra thermique lors de la recherche de liquides inflammables et toxiques (gaz liquéfiés) dans des conteneurs

Applications énergétiques testant le câblage sous tension

L'imageur thermique est capable de voir les câblages électriques cachés sous tension et de distinguer une répartition inégale de la température dans les fils électriques.

Des opportunités dans différentes conditions

Verre

Le rayonnement IR ne traverse pas le verre, mais le verre chauffé apparaîtra comme une zone plus claire.

Le verre chauffé est plus léger

Miroir

Le rayonnement IR est réfléchi à travers le miroir

Eau

Le rayonnement IR ne traverse pas l’eau ; dans certains cas, il pénètre à travers le brouillard ou la bruine.

Le rayonnement infrarouge ne traverse pas l'eau

Le rayonnement IR peut ou non pénétrer la vapeur, en fonction de sa densité.

Par exemple, le brouillard n’est pas un obstacle pour une caméra thermique.

Une caméra thermique militaire est un élément irremplaçable et très important. Grâce à l'utilisation de systèmes de sécurité et de sûreté intégrés modernes, l'une des tâches les plus importantes de notre époque est résolue : la protection des objets à diverses fins fonctionnelles. Les installations d'importance stratégique - aéroports, ports maritimes, bases, structures gouvernementales et départementales et bien d'autres - nécessitent une protection adéquate, en particulier dans les lieux de conflit militaire.

L’efficacité d’un tel régime doit toujours rester élevée, quelles que soient la période et les conditions météorologiques. Cette tâche est parfaitement accomplie par des systèmes de vidéosurveillance intelligents avancés. Ces complexes comprennent des caméras thermiques spéciales, qui deviennent chaque jour plus efficaces et de meilleure qualité.

Imageur thermique militaire : introduction

Qu'est-ce qu'une caméra thermique standard ? Il s'agit d'un appareil dont la fonction principale est de détecter et de reconnaître une cible en mode automatique. Des personnes ordinaires, des voitures et autres équipements militaires, ainsi que des objets importants peuvent se trouver dans son champ de vision. Afin de couvrir une zone la plus large possible et de trouver correctement des cibles, des systèmes radar-optiques automatiques sont largement utilisés, dont les stations radar remplissent les fonctions d'indication et de reconnaissance. ce qui permet aux militaires de mener des tirs précis même la nuit, sans problème en détectant l'ennemi dans l'obscurité totale, en se cachant derrière des obstacles.

Classification

Les caméras thermiques militaires sont divisées en deux types :

Modèles stationnaires. Ils sont assez volumineux et capturent les fluctuations de température comprises entre -20 et +20 000 degrés. De tels appareils appartiennent aux développements de la troisième génération. Afin de garantir un fonctionnement ininterrompu de la caméra thermique, un refroidissement à l'azote est utilisé.
Des appareils portables. Une caméra thermique militaire de ce type est considérée comme le développement le plus réussi. Ils sont pratiques, mobiles et fonctionnels et ne sont en rien inférieurs à leurs prédécesseurs. Les informations reçues peuvent être instantanément décryptées sur les ordinateurs.

Avantages de l'appareil

Le principal avantage de ces stations est la vitesse de fonctionnement élevée, grâce à laquelle un objet est rapidement détecté, la catégorie de la cible et sa trajectoire sont déterminées. En d’autres termes, grâce à l’utilisation d’équipements radar, il est possible de protéger des objets extrêmement importants et les tâches nécessaires sont effectuées aussi précisément et rapidement que possible.

Inconvénients d'une caméra thermique

Une caméra thermique militaire présente un sérieux inconvénient : son coût. Les facteurs les plus importants qui déterminent la politique tarifaire sont l'objectif (vue) et la matrice. Bien entendu, de nombreux efforts sont déployés pour réduire les coûts de production. Les experts assurent que des méthodes matricielles ont déjà été trouvées. Cependant, avec une vue, tout est beaucoup plus compliqué. Pour sa fabrication, on utilise des matériaux très coûteux, qui sont également assez rares. Les tentatives pour trouver un remplaçant alternatif n'ont pas encore abouti, mais les recherches actives ne s'arrêtent pas. Et cela laisse espérer que les caméras thermiques deviendront bientôt beaucoup plus abordables.

Principe d'opération

Le signal de détection de cible reçu est immédiatement et automatiquement transmis aux caméras thermiques, intégrées avec les caméras vidéo dans un système modulaire unique. Grâce à cela, il est possible d’obtenir l’image la plus informative et la plus claire de l’objet et de l’afficher ensuite sur le moniteur de l’opérateur en temps réel. C’est précisément la tâche principale d’un appareil tel qu’une caméra thermique militaire. Le principe de fonctionnement de ce système permet de détecter à l'avance les mouvements d'objets suspects avant qu'ils ne violent éventuellement la zone protégée. Cela signifie que l’armée dispose de suffisamment de temps pour résoudre rapidement la situation si elle devient plus compliquée.

Comment les caméras thermiques sont-elles utilisées ?

L'utilisation d'imageurs thermiques fixes, souvent installés sur des platines ou des équipements militaires, permet d'assurer la plus grande fiabilité de protection des installations critiques ou d'effectuer des reconnaissances de territoires. De plus, les informations sur les menaces extérieures perçues seront reçues avec une probabilité de cent pour cent, quelles que soient les conditions météorologiques et la visibilité.

Les caméras thermiques militaires sont également utilisées dans les systèmes de sécurité. Cela permet de protéger le périmètre des installations départementales, gouvernementales et bien d’autres installations importantes. En plus des personnes, un tel équipement est capable de reconnaître les véhicules, tout objet suspect, de détecter rapidement la fumée et de nombreuses autres situations d'urgence, ce qui vous permet de prendre rapidement toutes les mesures nécessaires.

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