Pourquoi une caméra infrarouge ordinaire ne peut-elle pas afficher la température (thermographie)?

user1234

Pourquoi une caméra infrarouge ordinaire ne peut-elle pas afficher la température (thermographie)?


Il y a beaucoup de questions ici concernant les caméras infrarouges et les caméras thermographiques. Je pense que je comprends la raison pour laquelle une caméra thermographique est capable de récupérer les valeurs de température de n’importe quel objet et de les convertir en une représentation en fausses couleurs, mais pourquoi une caméra infrarouge « ordinaire » n’est-elle pas en mesure de récupérer ces informations? Quelles sont les différences entre ces caméras? Est-ce juste le capteur dans l’appareil photo?

Géo Trouvetou

Peut-être que cela n’a rien à voir avec la physique, mais avec les détails techniques de ces caméras.

Réponses


 BjornW

C’est une confusion courante, car les caméras thermographiques et les caméras « normales » avec une certaine capacité IR sont souvent appelées caméras IR.

La caméra vidéo typique avec capacité IR a un capteur de caméra semi-conducteur à semi-conducteurs normalement utilisé pour capturer la lumière visible, qui repose sur les photons interagissant avec les électrons et les « trous » d’électrons à l’intérieur du semi-conducteur pour convertir la lumière entrante en charge électrique qui est ensuite mesurée . Ces photons sont dans la gamme de longueurs d’onde de 300 à 800 nm environ, mais la technologie du capteur est généralement sensible jusqu’à 1000 nm ou plus. Comme l’œil n’est pas sensible à l’énergie dans la bande 800-1000 nm, un filtre anti-IR est normalement inséré dans les caméras pour que la photo résultante ressemble à ce que l’œil voit.

Mais si vous retirez le filtre infrarouge, vous pouvez obtenir une certaine capacité de « vision nocturne » en baignant la scène avec une lumière dans la plage de 850 à 950 nm qui est invisible à l’œil.

D’un autre côté, le rayonnement thermique atteint un pic à une longueur d’onde beaucoup plus longue, généralement à 8000 nm ou plus, et est beaucoup plus difficile à travailler dans un processus de charge à photons directs ->, de sorte que la caméra thermique typique utilise un système complètement différent et plus processus physique banal – il utilise en fait une gamme de thermomètres!

Ce ne sont rien d’autre qu’une grille de petits carrés métalliques qui sont chauffés par le rayonnement thermique entrant, et leur température peut être lue car leur résistance change en fonction de leur température (ils sont appelés micro-bolomètres).

Ainsi, des processus physiques très différents sont utilisés et le rayonnement est d’un ordre de grandeur de longueurs d’onde différentes.

Les caméras thermiques ont besoin d’optiques capables de plier ces longueurs d’onde plus longues, elles sont souvent en germanium par exemple et sont opaques à la lumière visible.

Jon Custer

Je ne suis pas sûr que je considérerais la conversion d’un photon en une paire électron-trou dans un semi-conducteur comme l’effet photoélectrique en soi, mais le reste est très bien.

BjornW

@JonCuster merci, bâclé de ma part de le mélanger (un tube vidéo utilise l’effet photoélectrique). édité.


 Martin Beckett

En partie une définition, les moyens thermographiques montrent la température – donc toute caméra qui montre la température est thermographique et celles qui ne le sont pas!

Pour mesurer la température, une caméra a besoin de quelques fonctionnalités. Il doit être sensible à une longueur d’onde émise par l’objet. Un objet à température ambiante a une émission maximale autour de 10 µm, donc une caméra de sécurité infrarouge utilisant un capteur en silicone qui n’est sensible qu’à 1 µm ne verra pas beaucoup d’émissions thermiques d’un objet à température ambiante.

Pour obtenir quelque chose comme une température précise, vous devez également mesurer la quantité d’énergie infrarouge (la luminosité) à plus d’une longueur d’onde, puis en comparant la quantité relative d’infrarouge, vous pouvez estimer le pic de la courbe du corps noir et donc la température.


 Johnathan Gross

Cela dépend du capteur. Si tout ce qui rend une caméra « infrarouge », c’est qu’elle est capable de détecter la lumière avec une fréquence inférieure à la lumière rouge, cela ne suffit pas pour identifier la température. Les objets de différentes températures émettent différentes fréquences de lumière infrarouge à des quantités différentes. Afin de déterminer avec précision la température d’un objet, vous devez être capable de mesurer avec précision la distribution des fréquences, pas seulement la quantité de lumière. Les caméras thermographiques sont réglées sur plusieurs fréquences infrarouges et peut-être quelques-unes visibles, tout comme la façon dont les caméras ordinaires sont réglées sur le rouge, le vert et le bleu.

uhoh

Les caméras thermographiques sont-elles vraiment « accordées sur plusieurs fréquences infrarouges »? Je pensais qu’ils étaient essentiellement monochromes à large bande dans la plage d’environ 7 à 13 microns et convertissaient l’intensité en température à l’aide d’un modèle simple basé sur la distribution de Planck intégrée sur le passe-bande.

Johnathan Gross

L’intensité monochrome ne peut pas vous dire la température car il n’y a aucun moyen de distinguer un objet plus frais à proximité d’un objet très chaud de cette façon.

uhoh

Il s’avère que la distance s’annule tant que l’image couvre complètement un pixel donné. Si un objet est 2x plus loin, la puissance reçue par unité de surface sur l’objet diminue de 1/4, (le  »

uhoh

Par unité d’angle solide, sa luminosité apparente ne change pas tant qu’elle est résolue en tant qu’objet étendu. Ce n’est que lorsqu’il est trop petit pour être résolu que

Johnathan Gross

Cela suppose une émission de surface uniforme. Il y a certainement des cas où cela serait utile. Mais si vous voulez des détails sur la surface, vous allez commencer à voir les fonctionnalités n’occuper pas le pixel plein plus souvent. Je ne dis pas que vous vous trompez, mais vous allez perdre des détails.

 

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