Objectif infrarouge personnalisé, caméras thermiques et composants de systèmes

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Comment choisir|Caméra d'imagerie thermique refroidie ou non refroidie

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Comment choisir|Caméra d'imagerie thermique refroidie ou non refroidie

Heure de diffusion:2022/05/13
Au fil des ans, les scientifiques, les chercheurs et les experts en R&D ont souhaité appliquer les caméras thermiques dans un large éventail de domaines, notamment la R&D industrielle, la recherche universitaire, les essais non destructifs (END) et les essais de matériaux, ainsi que la défense et l'aérospatiale. .

Cependant, toutes les caméras thermiques n'ont pas les mêmes caractéristiques de qualité ou ne peuvent pas être appliquées à certains domaines spécialisés. Par exemple, une mesure précise nécessite des caméras thermiques avancées avec des capacités d'animation image par image à grande vitesse. Cet article va présenter les manières de choisir entre les caméras thermiques refroidies et non refroidies.


Les caméras thermiques refroidies à la pointe de la technologie sont dotées de détecteurs d'imagerie avec réfrigérateurs cryogéniques intégrés. Ce sont des dispositifs qui réduisent la température du détecteur à une température de refroidissement. Pour réduire le bruit thermique en dessous du niveau du signal d'imagerie de la scène, une réduction de la température du détecteur est nécessaire.

Les caméras thermiques refroidies sont les caméras thermiques les plus sensibles, détectant les plus petites différences de température entre les objets. Ils fonctionnent dans les bandes infrarouges à ondes moyennes (MWIR) et infrarouges à ondes longues (LWIR) du spectre, où la sensibilité thermique est plus élevée d'un point de vue physique. La sensibilité thermique fait référence au changement de signal par rapport au changement de température cible. Plus la sensibilité thermique est élevée, plus il est facile de détecter les scènes où la température cible ne diffère pas beaucoup de l'arrière-plan.
GMZ45055UA : l'objectif est livré avec un équipement de réfrigération Dewar et un mouvement, ce qui peut mieux résoudre l'influence des changements de température ambiante lorsque l'équipement est en marche.


Une caméra d'imagerie thermique non refroidie est une caméra d'imagerie thermique infrarouge dans laquelle le détecteur d'imagerie ne nécessite pas de refroidissement cryogénique. Les conceptions de détecteurs courantes sont basées sur des détecteurs pyroélectriques, qui sont de petites résistances à l'oxyde de vanadium avec un grand coefficient de mesure de température, une grande surface, une faible capacité thermique et une bonne isolation thermique. Les changements de température de la scène entraîneront une modification de la température du détecteur infrarouge, qui sera convertie en signaux électriques et traitée pour produire des images.

Les détecteurs non refroidis sont utilisés dans la bande infrarouge à ondes longues (LWIR), où les cibles avec des températures au sol similaires émettent le plus de chaleur infrarouge. Par rapport aux détecteurs réfrigérés, les détecteurs non refroidis nécessitent moins d'étapes de fabrication, des rendements plus élevés et un coût inférieur d'emballage sous vide et les caméras thermiques non refroidies ne nécessitent pas d'équipement de réfrigération cryogénique extrêmement coûteux. Les caméras thermiques non refroidies ont moins de pièces mobiles et ont tendance à avoir une durée de vie plus longue que les caméras thermiques refroidies dans des conditions de fonctionnement similaires.
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Les avantages présentés par les caméras thermiques non refroidies posent un dilemme : quand utiliser des caméras thermiques refroidies pour les applications R&D/scientifiques ? La réponse est : cela dépend des exigences de l'application.

Exemple de comparaison :

Si vous souhaitez repérer de petites différences de température et avez besoin d'une qualité d'image, photographiez des objets en mouvement rapide ou chauds ; si vous avez besoin de voir clairement les changements thermiques ou de mesurer la température de très petits objets ; si vous voulez voir comment les objets se trouvent dans des parties très bien définies du spectre électromagnétique ; ou si vous souhaitez synchroniser la caméra thermique avec d'autres équipements de mesure de la température, une caméra thermique refroidie est l'instrument qu'il vous faut.

1. Vitesse

Les caméras thermiques refroidies peuvent produire des images plus rapidement que les caméras thermiques non refroidies. L'imagerie thermique à grande vitesse a des temps d'exposition jusqu'à quelques microsecondes, arrête le mouvement apparent des scènes dynamiques et capture des fréquences d'images de plus de 62 000 images par seconde. Les applications incluent l'analyse thermique et dynamique des aubes de turbine de moteur à réaction, l'inspection des pneus ou des airbags automobiles, les projectiles supersoniques et les explosions.

Les caméras thermiques refroidies sont extrêmement réactives et tirent pleinement parti de l'obturateur global. Cela signifie qu'ils peuvent lire tous les pixels simultanément, plutôt que ligne par ligne comme les caméras non refroidies, permettant aux caméras refroidies de capturer des images nettes et de mesurer la température des objets en mouvement.

2. Résolution spatiale

Les images thermiques ci-dessous comparent le grossissement rapproché réalisable avec des systèmes d'imagerie thermique refroidis et non refroidis. L'image infrarouge de gauche a été prise avec une configuration combinée avec un objectif à focale proche 4x et une caméra thermique refroidie avec un pas de pixel de 13 μm, avec une taille de spot de 3,5 μm. L'image infrarouge de droite a été prise avec une configuration combinée avec un objectif à focale proche 1x et un imageur thermique non refroidi avec un pas de pixel de 25 μm, avec une taille de spot de 25 μm.

En raison des longueurs d'onde infrarouges de détection plus courtes, les caméras thermiques refroidies ont généralement des capacités de grossissement plus fortes que les caméras thermiques non refroidies. Étant donné que les caméras thermiques refroidies sont plus sensibles, des objectifs avec plus d'optiques ou des éléments plus épais peuvent être utilisés sans dégrader le rapport signal sur bruit, ce qui améliore ses performances de grossissement.

3. Sensibilité

L'avantage d'une sensibilité améliorée dans les caméras thermiques refroidies n'est souvent pas immédiatement apparent. Pour comparer les avantages de la sensibilité, nous avons effectué une expérience de sensibilité rapide. Nous avons créé une image thermique de l'empreinte de la main en appuyant nos mains contre le mur pendant quelques secondes à des fins de comparaison.
Les deux premières images montrent l'empreinte de la main au moment où la main est retirée. La deuxième série d'images montre la signature thermique de l'empreinte de la main après deux minutes. La caméra thermique refroidie peut toujours capturer la plupart des caractéristiques thermiques de l'empreinte digitale, tandis que la caméra thermique non refroidie ne peut capturer que certaines de ses caractéristiques thermiques. De toute évidence, les caméras thermiques refroidies peuvent détecter des différences de température plus fines que les caméras thermiques non refroidies, et la durée de détection est plus longue. Par conséquent, les caméras thermiques refroidies montrent plus clairement les détails de l'objet mesuré et peuvent vous aider à détecter les plus petites anomalies thermiques.

4. Filtrage spectral

L'un des avantages des caméras thermiques refroidies est leur filtrage spectral facile pour mieux détecter les détails et mesurer la température, ce qui est difficile à réaliser avec des caméras thermiques non refroidies.

Exemple : Nous avons utilisé un filtre qui a été placé dans le porte-filtre derrière la lentille ou intégré dans l'assemblage du détecteur Dewar pour permettre une imagerie complète de la flamme. Dans le passé, les utilisateurs finaux souhaitaient mesurer et caractériser la combustion des particules de charbon au sein d'une flamme. Avec le filtre infrarouge spectral "voir à travers la flamme", nous avons filtré la caméra thermique refroidie dans la bande spectrale où la flamme pénètre, ce qui nous permet d'imager les particules de charbon. La figure 1 est une image prise sans le filtre à flammes ; tout ce que nous voyons est la flamme elle-même. La deuxième photo est une image prise avec un filtre à flamme, et nous pouvons clairement voir les particules de charbon brûler.
5. Synchroniser

La synchronisation et le déclenchement précis de la caméra rendent la caméra idéale pour les applications à grande vitesse et sensibles à la chaleur. Fonctionnant en mode instantané, les caméras thermiques refroidies peuvent capturer simultanément tous les pixels en activité thermique. Ceci est particulièrement important pour la surveillance d'objets en mouvement rapide, et les caméras thermiques non refroidies standard brouillent l'image.
L'image ci-dessus en est un bon exemple. Nous laissons tomber une pièce de monnaie et le capteur déclenche la caméra thermique pour prendre une image. En lançant deux fois la même pièce, en déclenchant la caméra thermique en même temps, on voit l'objet dans la même position à chaque fois. Avec une caméra thermique à détecteur IR non refroidie, vous ne pouvez pas du tout attraper de pièces car elle ne peut pas déclencher ce type de détecteur. Il y a de fortes chances que l'image soit floue.

Pour résumer, vous pouvez choisir entre des caméras thermiques refroidies et non refroidies en fonction de votre application et de l'estimation des coûts. Si vous avez des questions ou souhaitez acheter les produits IR associés, veuillez nous contacter .

Quanhom est un fournisseur professionnel de lentilles infrarouges personnalisées et de composants optiques . Nos solutions uniques aux défis complexes dans les applications de défense, de sécurité et commerciales sont reconnues par les clients du monde entier. Grâce à une conception innovante, une ingénierie personnalisée, l'évaluation du système optique et la fabrication, notre équipe multilingue (anglais, espagnol, italien et russe) assure une communication transparente du début du projet à son achèvement. Du conseil à la réalisation finale, près de 60 projets sont réalisés chaque année. L'équipe talentueuse de Quanhom a créé de nombreuses réussites pour différentes applications telles que les viseurs à imagerie thermique pour une utilisation en extérieur et pour la défense, les monoculaires/jumelles à imagerie thermique, la sécurité des frontières et des côtes, les applications maritimes et les charges utiles infrarouges des drones.