Cómo elegir｜Cámara termográfica refrigerada o no refrigerada
A lo largo de los años, los científicos, investigadores y expertos en I+D se han interesado por aplicar las cámaras termográficas en una amplia gama de campos, incluida la I+D industrial, la investigación académica, las pruebas no destructivas (END) y las pruebas de materiales, así como la defensa y la industria aeroespacial. .
Sin embargo, no todas las cámaras termográficas tienen las mismas características de calidad ni se pueden aplicar a algunos campos especializados. Por ejemplo, la medición precisa requiere cámaras termográficas avanzadas con capacidades de animación stop-motion de alta velocidad. Este documento presentará las formas de elegir entre cámaras termográficas refrigeradas y no refrigeradas.
Las cámaras termográficas refrigeradas de última generación cuentan con detectores de imágenes con refrigeradores criogénicos integrados. Son dispositivos que reducen la temperatura del detector a una temperatura de enfriamiento. Para reducir el ruido térmico por debajo del nivel de la señal de imagen de la escena, es necesaria una reducción de la temperatura del detector.
Las cámaras termográficas refrigeradas son las cámaras termográficas más sensibles y detectan las diferencias de temperatura más pequeñas entre los objetos. Operan en las bandas del espectro infrarrojo de onda media (MWIR) e infrarrojo de onda larga (LWIR), donde la sensibilidad térmica es mayor desde un punto de vista físico. La sensibilidad térmica se refiere al cambio de señal en relación con el cambio de temperatura objetivo. Cuanto mayor sea la sensibilidad térmica, más fácil será detectar aquellas escenas en las que la temperatura objetivo no difiere mucho del fondo.
GMZ45055UA: La lente viene con equipo de refrigeración y movimiento Dewar, que puede resolver mejor la influencia de los cambios de temperatura ambiente cuando el equipo está funcionando.
Una cámara termográfica no refrigerada es una cámara termográfica infrarroja en la que el detector de imágenes no requiere refrigeración criogénica. Los diseños de detectores comunes se basan en detectores piroeléctricos, que son pequeñas resistencias de óxido de vanadio con un gran coeficiente de medición de temperatura, gran área de superficie, baja capacidad calorífica y buen aislamiento térmico. Los cambios en la temperatura de la escena harán que cambie la temperatura del detector infrarrojo, que se convertirá en señales eléctricas y se procesará para producir imágenes.
Los detectores no refrigerados se utilizan en la banda de infrarrojos de onda larga (LWIR), donde los objetivos con temperaturas del suelo similares emiten la mayor cantidad de calor infrarrojo. En comparación con los detectores refrigerados, los detectores no refrigerados requieren menos pasos de fabricación, mayores rendimientos y un menor costo de envasado al vacío, y las cámaras termográficas no refrigeradas no requieren equipos de refrigeración criogénicos extremadamente costosos. Las cámaras termográficas no refrigeradas tienen menos piezas móviles y tienden a tener una vida útil más larga que las cámaras termográficas refrigeradas en condiciones de funcionamiento similares.
ITH1212IP: El núcleo de imagen térmica infrarroja ITH1212IP es de tamaño pequeño, bajo consumo de energía y alto rendimiento
Las ventajas que presentan las cámaras termográficas no refrigeradas presentan un dilema: ¿cuándo utilizar cámaras termográficas refrigeradas para aplicaciones científicas o de I+D? La respuesta es: que depende de los requisitos de la aplicación.
Ejemplo de comparación:
Si desea detectar pequeñas diferencias de temperatura y necesita calidad de imagen, tome fotografías de objetos calientes o que se muevan rápidamente; si necesita ver claramente los cambios térmicos o medir la temperatura de objetos muy pequeños; si quieres ver cómo funcionan los objetos en partes muy bien definidas del espectro electromagnético; o si desea sincronizar la cámara termográfica con otro equipo de medición de temperatura, una cámara termográfica refrigerada es el instrumento adecuado para usted.
1. Velocidad
Las cámaras termográficas refrigeradas pueden generar imágenes más rápido que las cámaras termográficas no refrigeradas. La termografía de alta velocidad tiene tiempos de exposición de hasta microsegundos, detiene el movimiento aparente de las escenas dinámicas y captura velocidades de fotogramas de más de 62 000 fotogramas por segundo. Las aplicaciones incluyen análisis térmico y dinámico de álabes de turbinas de motores a reacción, inspección de neumáticos o bolsas de aire para automóviles, proyectiles supersónicos y explosiones.
Las cámaras termográficas refrigeradas son extremadamente sensibles y aprovechan al máximo el obturador global. Esto significa que pueden leer todos los píxeles simultáneamente, en lugar de línea por línea como las cámaras sin refrigeración, lo que permite que las cámaras refrigeradas capturen imágenes nítidas y midan la temperatura de los objetos en movimiento.
2. Resolución espacial
Las siguientes imágenes térmicas comparan la ampliación de primer plano que se puede lograr con los sistemas de imágenes térmicas enfriados y no enfriados. La imagen infrarroja de la izquierda se tomó con una configuración combinada con una lente de enfoque cercano 4x y una cámara termográfica refrigerada con un tamaño de píxel de 13 μm, con un tamaño de punto de 3,5 μm. La imagen infrarroja de la derecha se tomó con una configuración combinada con una lente de enfoque cercano de 1x y una cámara termográfica no enfriada con un tamaño de píxel de 25 μm, con un tamaño de punto de 25 μm.
Debido a las longitudes de onda infrarrojas de detección más cortas, las cámaras termográficas enfriadas suelen tener mayores capacidades de aumento que las cámaras termográficas no enfriadas. Debido a que las cámaras termográficas enfriadas son más sensibles, se pueden usar lentes con más ópticas o elementos más gruesos sin degradar la relación señal-ruido, lo que mejora su rendimiento de ampliación.
3. Sensibilidad
El beneficio de la sensibilidad mejorada en las cámaras termográficas refrigeradas a menudo no es evidente de inmediato. Para comparar las ventajas de la sensibilidad, realizamos un experimento de sensibilidad rápido. Creamos una imagen térmica de la huella de la mano presionando nuestras manos contra la pared durante unos segundos para comparar.
Las dos primeras imágenes muestran la huella de la mano del momento en que se retira la mano. El segundo conjunto de imágenes muestra la firma térmica de la huella de la mano después de dos minutos. La cámara termográfica refrigerada todavía puede capturar la mayoría de las características térmicas de la huella dactilar, mientras que la cámara termográfica no refrigerada solo puede capturar algunas de sus características térmicas. Claramente, las cámaras termográficas refrigeradas pueden detectar diferencias de temperatura más finas que las cámaras termográficas no refrigeradas, y la duración de la detección es mayor. Por lo tanto, las cámaras termográficas refrigeradas muestran los detalles del objeto que se mide con mayor claridad y pueden ayudarlo a detectar las anomalías térmicas más pequeñas.
4. Filtrado espectral
Una de las ventajas de las cámaras termográficas refrigeradas es su sencillo filtrado espectral para detectar mejor los detalles y medir la temperatura, dos aspectos difíciles de lograr con las cámaras termográficas no refrigeradas.
Ejemplo: Utilizamos un filtro que se colocó en el soporte del filtro detrás de la lente o se incorporó al conjunto del detector Dewar para permitir una imagen completa de la llama. En el pasado, los usuarios finales deseaban medir y caracterizar la combustión de partículas de carbón dentro de una llama. Con el filtro IR espectral "ver a través de la llama", hemos filtrado la cámara termográfica enfriada en la banda espectral donde penetra la llama, lo que nos permite obtener imágenes de partículas de carbón. la Figura 1 es una imagen tomada sin el filtro de llama; todo lo que vemos es la llama misma. La segunda imagen es una imagen tomada con un filtro de llama, y podemos ver claramente las partículas de carbón ardiendo.
5. Sincronizar
La sincronización y el disparo precisos de la cámara hacen que la cámara sea ideal para aplicaciones térmicamente sensibles de alta velocidad. Al trabajar en modo de instantánea, las cámaras termográficas enfriadas pueden capturar simultáneamente todos los píxeles en actividad térmica. Esto es especialmente importante en el monitoreo de objetos que se mueven rápidamente, y las cámaras termográficas estándar no enfriadas desenfocarán la imagen.
La imagen de arriba es un buen ejemplo. Dejamos caer una moneda y el sensor activa la cámara termográfica para tomar una imagen. Lanzando la misma moneda dos veces, disparando la cámara termográfica al mismo tiempo, vemos el objeto en la misma posición cada vez. Con una cámara termográfica con detector IR no refrigerado, no puede atrapar monedas en absoluto porque no puede activar este tipo de detector. Lo más probable es que la imagen sea borrosa.
En resumen, puede elegir entre cámaras termográficas refrigeradas y no refrigeradas según su aplicación y estimación de costos. Si tiene preguntas o desea comprar los productos IR relacionados, comuníquese con nosotros .
Quanhom es un proveedor profesional de lentes infrarrojos personalizados y componentes ópticos . Nuestras soluciones integrales para desafíos complejos en las aplicaciones comerciales, de defensa y seguridad son reconocidas por clientes de todo el mundo. A través de un diseño innovador, ingeniería personalizada, evaluación del sistema óptico y fabricación, nuestro equipo multilingüe (inglés, español, italiano y ruso) garantiza una comunicación fluida desde el inicio hasta la finalización del proyecto. Desde la consultoría hasta la producción final, cada año se realizan cerca de 60 proyectos. El talentoso equipo de Quanhom ha creado muchas historias de éxito para diferentes aplicaciones, como visores de imágenes térmicas para uso exterior y de defensa, monoculares/binoculares de imágenes térmicas, seguridad fronteriza y costera, aplicaciones marítimas y cargas útiles de infrarrojos UAV.