Votre guide des caméras d'imagerie thermique industrielle

Caméras d'imagerie thermique

Caméra d'imagerie thermique

Figure 1 : Caméra 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 qui montrent la température de ces objets. La technologie des caméras thermiques a été initialement développée pour l'armée, puis adoptée dans divers secteurs industriels. Les applications industrielles comprennent la détection de l'oxydation des interrupteurs haute tension, la vérification des défauts d'isolation, la détection des connexions surchauffées, la recherche de fuites de gaz ou de toute autre fuite dans les industries, etc.

Table des matières

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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 ces informations dans une image que l'opérateur peut visualiser, en fonction des capacités de résolution de la caméra.

Les caméras thermiques étaient généralement utilisées pour la surveillance militaire afin de 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 les industries électriques pour détecter les connexions mal fixées. Ils sont également utilisés pour voir à travers la fumée et d'autres particules qui pourraient autrement bloquer la vision d'une personne.

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

Histoire des caméras thermiques

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 est basé sur le concept que tout objet émet de la chaleur à des taux spécifiques. En d'autres termes, des objets différents émettent des quantités différentes de chaleur lorsqu'ils sont chauffés à une température donnée. Des objets de même température mais de composition et de structure différentes émettent des rayonnements thermiques différents, 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 ce que nous voyons avec nos yeux, et l'infrarouge est destiné à l'imagerie thermique. Donc, les caméras thermiques étendent 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 2500nm). Leur fonctionnement est similaire à celui d'un capteur d'images (utilisé dans les appareils photo numériques traditionnels pour capturer des images en lumière visible), mais celui-ci est remplacé par un capteur thermique pour détecter 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., ce qui permet une interprétation simple des données de l'image thermique.

Une caméra thermique produit une image haute définition de tous les éléments en fonction de leur température. Plus un objet est chaud, plus il est clair dans l'image thermique, mais plus il est froid, plus il est 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

Écran de la caméra à imagerie thermique

Figure 2 : Écran de la caméra à imagerie thermique

Utilisation des caméras thermiques 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 qu'elle observe. Elle est également appelée thermographie infrarouge. Tout objet ayant une température émet de la chaleur, invisible à l'œil nu. Cette énergie thermique peut être vue à travers 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 diverses manières, notamment pour voir la nuit. Les caméras thermiques sont utilisées de jour comme de nuit, en fonction des paramètres de l'image thermique.

A travers les murs, le verre, sous l'eau, ou n'importe quel 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 que les murs extérieurs sont froids (environ -10 degrés Celsius), l'image thermique montrera ce qui ressemble à une ligne épaisse (comme le mur), indiquant qu'il y a beaucoup de chaleur qui traverse 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 capteur de détection. Grâce à la haute résolution du capteur, un point unique sur une image est plus net et plus précis, ce qui permet à un 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 des détecteurs détermine la qualité des affichages à haute résolution.
  • Plage de température :Il ne sera 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 dispositifs 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 1 700°C (3 100°F), selon les spécifications et les réglages de la caméra.
  • Sensibilité : La sensibilité d'un capteur infrarouge décrit la plus petite différence de température qu'il peut détecter. Un dispositif à haute 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 la baisse du nombre de mK, la caméra affichera plus de couleurs sur son écran et détectera une plus large gamme de différences de température.
  • Grossissement optique : x1 ou x5. Ainsi, pour chaque millimètre de hauteur d'objet sur l'objet imagé, celui-ci aura 5 millimètres de hauteur 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 à émettre de l'énergie sous forme de rayonnement thermique. Les caméras thermiques permettent aux utilisateurs de sélectionner différentes valeurs d'émissivité. Cela dépend principalement 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 ajustée entre 0,10 et 1,00 pour différentes applications.
  • Modes de mise au point : Les caméras d'imagerie thermique ont une mise au point réglable qui permet de voir de plus près la source d'émission thermique imagée à différentes distances.
  • Sortie vidéo : les caméras thermiques peuvent produire des images en temps réel. La technologie d'imagerie thermique détecte l'énergie thermique plutôt que la lumière visible, qui est à la base des caméras traditionnelles.

Exemples d'application

Applications des caméras d'imagerie thermique

Figure 3 : Applications des caméras d'imagerie thermique

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 à inspecter. Les caméras thermiques pour la lutte contre les incendies peuvent être utilisées pour localiser les personnes piégées dans un bâtiment en feu sans trop s'en approcher, ce qui réduit 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 deviennent des 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 à usage général et sont bien adaptés 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, on peut capturer une image et étudier la manière dont la chaleur est distribuée dans un système de tuyauterie afin de détecter les schémas thermiques irréguliers susceptibles de provoquer de futures pannes.
  • La médecine : Les caméras thermiques sont également utilisées en médecine pour aider à diagnostiquer et à traiter des problèmes médicaux tels que le cancer du sein, les problèmes de peau et l'infertilité. On les trouve également dans les espaces commerciaux comme les entrepôts pour détecter les machines surchauffées ou les fuites d'isolation.
  • Applications de vol militaire et civil : 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 les animaux peuvent se cacher sous la végétation ou si une personne se trouve dans les bois la nuit, en fonction de la chaleur qu'elle dégage.

FAQs

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

Les humains ne détectent que la lumière visible avec leurs yeux et ne peuvent 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.

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