Caméras d'imagerie thermique

Les caméras thermiques peuvent détecter et mesurer le rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge est un type d'énergie émis par les objets, et les caméras thermiques l'utilisent pour créer des images montrant la température de ces objets. La technologie des caméras thermiques a d'abord été développée pour l'armée avant d'être adoptée dans divers secteurs industriels. Les applications industrielles comprennent la détection de l'oxydation des interrupteurs à haute tension, le contrôle des défauts d'isolation, la détection des connexions surchauffées, la recherche de fuites de gaz ou autres dans les industries, etc.

Table des matières

• Qu'est-ce qu'une caméra d'imagerie thermique ?
• Historique de la caméra thermique
• Comment fonctionnent les caméras thermiques ?
• Critères de sélection
• Exemples d'application
• FAQ

Qu'est-ce qu'une caméra thermique ?

Une caméra thermique est un instrument optique utilisé pour détecter et afficher des objets en fonction de leur température. Le rayonnement infrarouge qu'ils émettent peut être détecté par une caméra thermique, qui transfère cette information dans une image que l'opérateur de la caméra peut visualiser, en fonction des capacités de résolution de la caméra.

Les caméras thermiques étaient généralement utilisées dans le cadre de la surveillance militaire pour détecter la chaleur des ennemis dans l'obscurité totale. Cependant, ils ont été adoptés par la suite dans diverses applications industrielles. Par exemple, les caméras thermiques sont utilisées dans l'industrie électrique pour détecter les connexions mal fixées. Ils sont également utilisés pour voir à travers la fumée et d'autres particules qui bloqueraient autrement la vision d'une personne.

Une caméra thermique (TIC) détecte la signature thermique d'un objet et l'affiche sur un moniteur ou sur un dispositif de sortie tel qu'une impression, un graphique, etc. La caméra thermique UNI-T UTi120P est un exemple de ce type de caméra.

Historique de la caméra thermique

Le mot "thermique" vient du mot grec therma, qui signifie chaleur. Les caméras thermiques existent depuis plus d'un siècle. Le premier brevet d'imagerie thermique a été déposé en 1859 par Leopoldo Nobili.

Le principe des caméras thermiques repose sur l'idée que tout objet émet de la chaleur à des taux spécifiques. En d'autres termes, des objets différents émettent des quantités de chaleur différentes lorsqu'ils sont chauffés à une température donnée. Des objets de même température mais de composition et de structure différentes émettent un rayonnement thermique différent, ce qui permet d'obtenir une empreinte digitale spécifique à des fins d'identification. Le spectre d'émission thermique dépend du rayonnement et non de la composition. Elle fait partie du spectre lumineux, décomposé en longueurs d'onde. La lumière visible est celle que nous voyons avec nos yeux, et l'infrarouge est utilisé pour l'imagerie thermique. Les caméras thermiques élargissent donc ce que nous pouvons voir.

Comment fonctionnent les caméras thermiques ?

Les caméras thermiques fonctionnent à l'aide de deux capteurs : le capteur de rayonnement infrarouge thermique (qui détecte le rayonnement thermique à des longueurs d'onde supérieures à 2 500 nm). Leur fonctionnement est similaire à celui d'un capteur d'image (utilisé dans les appareils photo numériques traditionnels pour capturer des images en lumière visible), mais celui-ci est remplacé par un capteur thermique qui détecte le rayonnement thermique à des longueurs d'onde plus importantes.

Les caméras thermiques détectent le rayonnement infrarouge à l'aide d'une matrice de capteurs généralement appelée matrice à plan focal. La chaleur d'une personne, d'un lieu ou d'un objet est absorbée par le rayonnement infrarouge, puis détectée par le capteur de la caméra. En détectant les émissions thermiques infrarouges de la surface d'un objet, elles sont restituées sur un moniteur ou un dispositif de sortie tel qu'un graphique imprimé, etc.

Une caméra thermique produit une image haute définition de tous les objets en fonction de leur température. Plus un objet est chaud, plus il apparaît lumineux sur l'image thermique, mais plus il est froid, plus il apparaît sombre, le rouge étant chaud, le bleu étant froid et tout ce qui se trouve entre les deux apparaissant sous forme d'orange, de jaune et de vert, comme le montre la figure 2.

Utilisation de la caméra thermique de jour et de nuit

Les caméras thermiques produisent des images thermiques dans l'obscurité totale en enregistrant le rayonnement thermique émis par les objets. L'imagerie thermique détecte la chaleur émise par tout objet observé. Elle est également appelée thermographie infrarouge. Tout objet ayant une température émet de la chaleur, invisible à l'œil nu. Cette énergie thermique est visible grâce à une caméra thermique qui la détecte et l'affiche en différentes couleurs, auparavant en noir et blanc. Grâce à cette technologie, les caméras thermiques peuvent être utilisées de différentes manières, y compris pour voir la nuit. Les caméras thermiques sont utilisées de jour comme de nuit, en fonction des paramètres de l'image thermique.

À travers les murs, le verre, sous l'eau ou tout autre objet ?

Tout d'abord, une image thermique montre les différences de température plutôt que la température. Par exemple, si les murs intérieurs de votre maison sont chauds (disons 50 degrés Celsius) et les murs extérieurs froids (environ -10 degrés Celsius), l'image thermique montrera ce qui ressemble à une ligne épaisse (comme le mur), ce qui indique qu'il y a beaucoup de chaleur qui pousse à travers les murs. Une caméra thermique ne peut pas voir à travers le verre ou l'eau car ces matériaux bloquent le rayonnement infrarouge.

Critères de sélection

• Résolution : La qualité de l'image produite par le capteur d'imagerie thermique dépend de la résolution de son détecteur. La haute résolution du capteur permet à un seul point de l'image d'être plus net et plus précis, ce qui permet à l'opérateur de prendre des mesures plus précises et de prendre de meilleures décisions. La résolution du capteur n'est pas la même que celle de l'écran. La résolution du détecteur détermine la qualité des affichages à haute résolution.
• Plage de température :Il n'est pas toujours nécessaire de mesurer des niveaux de chaleur très élevés dans toutes les applications. Afin d'offrir une plus grande plage de températures, les appareils d'imagerie utiliseront des capteurs plus coûteux, ce qui se répercutera sur le prix de l'instrument. Les caméras d'imagerie thermique sont disponibles pour des températures allant de -20°C (-4°F) à 1700°C (3 100°F), en fonction des spécifications et des réglages de la caméra.
• Sensibilité : La sensibilité d'un capteur infrarouge décrit la plus petite différence de température qu'il peut détecter. Un appareil doté d'une grande sensibilité thermique peut détecter des différences de température plus faibles et donc fournir une image plus précise. Plus le nombre de milliKelvin (mK) d'une caméra est faible, plus elle est sensible. En raison de l'indice mK plus faible, la caméra affichera plus de couleurs sur son écran et détectera une gamme plus large de différences de température.
• Grossissement optique : x1 ou x5. Ainsi, pour chaque millimètre de hauteur de l'objet imagé, celui-ci aura une hauteur de 5 millimètres dans les données d'image thermique générées par une caméra thermique.
• Précision : les caméras thermiques offrent une précision radiométrique thermique de ±2°C (3,6°F) ou mieux.
• Emissivité : L'émissivité d'un matériau est l'efficacité avec laquelle il émet de l'énergie sous forme de rayonnement thermique. Les caméras thermiques permettent aux utilisateurs de sélectionner différentes valeurs d'émissivité. Principalement en fonction du type d'objet et des données thermiques souhaitées pour l'analyse thermique. La plupart des caméras thermiques fixent la valeur d'émissivité par défaut à 0,95, qui peut être réglée entre 0,10 et 1,00 pour différentes applications.
• Modes de mise au point : Les caméras thermiques ont une mise au point réglable qui permet d'observer de plus près la source d'émission thermique imagée à différentes distances.
• Sortie vidéo : les caméras thermiques peuvent produire des images en direct et en temps réel. La technologie de l'imagerie thermique détecte l'énergie thermique plutôt que la lumière visible, qui est à la base des caméras traditionnelles.

Exemples d'application

Les caméras thermiques sont utilisées dans diverses applications, notamment la lutte contre les incendies, les opérations de sauvetage, la vision nocturne, la surveillance, etc.

• Opérations de sauvetage : Ils constituent également un outil efficace dans les domaines de la science et de l'ingénierie pour l'analyse thermique des objets inspectés. Les caméras thermiques pour la lutte contre les incendies peuvent être utilisées pour localiser les personnes piégées dans un bâtiment en feu sans s'en approcher trop près, ce qui minimise les risques de blessures et de décès des pompiers lors des opérations de sauvetage.
• Lutte contre les incendies :les données thermiques des caméras thermiques peuvent être utilisées pour détecter les points chauds sur les toits ou d'autres zones à haut risque avant qu'ils ne se transforment en incendies importants, ce qui permet de gagner du temps et de l'argent et d'éviter la perte d'infrastructures.
• Applications industrielles : De nombreux systèmes d'imagerie thermique sont des équipements polyvalents et conviennent parfaitement aux environnements industriels. Ils sont construits pour durer et sont très résistants aux situations industrielles à fort impact.
• Tuyauterie : À l'aide d'une caméra thermique, il est possible de capturer une image et d'étudier la façon dont la chaleur est distribuée dans un système de tuyauterie afin de détecter les irrégularités susceptibles de provoquer de futures pannes.
• Médecine : Les caméras thermiques sont également utilisées en médecine pour aider à diagnostiquer et à traiter des pathologies telles que le cancer du sein, les affections cutanées et l'infertilité. On les trouve également dans les espaces commerciaux tels que les entrepôts pour détecter les machines surchauffées ou les fuites d'isolation.
• Applications militaires et civiles : L'un des systèmes d'imagerie thermique les plus intéressants est le système FLIR (Forward-Looking Infrared). Le FLIR utilise des caméras infrarouges fixées à un avion, un hélicoptère ou un bateau pour détecter les endroits où des animaux peuvent se cacher sous la végétation ou si une personne se trouve dans les bois la nuit, en se basant sur la quantité de chaleur qu'elle dégage.

FAQ

Comment les caméras thermiques se comparent-elles à l'œil nu ?

L'homme ne détecte la lumière visible qu'avec ses yeux et ne peut pas voir le rayonnement thermique. Lorsqu'un objet est chauffé, il émet un rayonnement infrarouge que les caméras thermiques détectent.

Comment les caméras thermiques se comparent-elles aux autres technologies d'imagerie ?

Les caméras thermiques utilisent une technologie qui détecte le rayonnement énergétique infrarouge, tandis que l'imagerie visuelle détecte la lumière visible.