Termografía

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La termografía infrarroja , una imagen térmica o video térmico , es un método científico para obtener un termograma , una imagen en rayos infrarrojos que muestra una imagen de la distribución de los campos de temperatura. Las cámaras termográficas detectan la radiación en el rango infrarrojo del espectro electromagnético (aproximadamente 0,9-14 micras) y, en base a esta radiación, crean imágenes que permiten determinar lugares sobrecalentados o sobreenfriados. Dado que la radiación infrarroja la emiten todos los objetos que tienen temperatura, según la fórmula de Planck para la radiación de cuerpo negro , la termografía permite "ver" el entorno con o sin luz visible . La intensidad de la radiación térmica de un cuerpo aumenta con el aumento de su temperatura, por lo que la termografía permite ver la distribución de la temperatura sobre la superficie del cuerpo. Cuando miramos a través de una cámara termográfica, los objetos más cálidos se ven mejor contra el fondo del entorno; los humanos y los animales de sangre caliente son más visibles en el ambiente, tanto de día como de noche. Gracias a esto, la termografía puede encontrar aplicación en los servicios militares y de seguridad.

La creación de termogramas a partir de imágenes térmicas ha encontrado muchas aplicaciones. Por ejemplo, los bomberos las utilizan para detectar personas en condiciones de humo y establecer incendios. Con la ayuda de imágenes térmicas, el equipo de la línea eléctrica detecta el sobrecalentamiento en las uniones y las piezas en una situación de emergencia que requiere la eliminación de un peligro potencial. Cuando falla el aislamiento térmico , los constructores pueden ver fugas de calor y evitar fallas en los sistemas de aire acondicionado de refrigeración o calefacción . También se instalan cámaras térmicas que toman fotografías en algunos autos de lujo para ayudar al conductor, como algunos modelos Cadillac desde el año 2000. Ciertas actividades fisiológicas del cuerpo que requieren una atención más cercana en humanos y animales de sangre caliente también se pueden observar utilizando imágenes térmicas. [una]

La apariencia y el funcionamiento de los modernos sistemas de imágenes térmicas suelen ser similares a los de un sistema de televisión. La capacidad de ver en infrarrojo es una característica tan útil que la grabación de tales imágenes suele ser una función secundaria. Por lo tanto, no siempre se proporciona una unidad de grabación.

Los receptores modernos de imágenes térmicas se pueden dividir en dos tipos:

El primer tipo, los microbolómetros no refrigerados , funcionan a temperatura ambiente, son de tamaño pequeño y relativamente baratos, ya que no hay un sistema de refrigeración, tienen limitaciones fundamentales en velocidad y sensibilidad debido a la doble conversión (la luz IR calienta el área, la resistencia eléctrica de el área depende de la temperatura). Sin embargo, las desventajas no les impiden ocupar el 95% del mercado de imágenes térmicas debido a las ventajas significativas y, lo que es más importante, al precio.

El segundo tipo son los cristales semiconductores enfriados (InSb, InAs, HgCdTe, etc.) en forma de arreglos bidimensionales de capacitores FIZ o uniones pn (diodos) conectados píxel por píxel a través de micropilares de indio (In) utilizando el método flip-chip. con un microcircuito de lectura (multiplexor) de silicio. El silicio en sí es transparente en casi todo el rango IR, por lo que no funcionará para hacer una cámara termográfica con él, para lo cual se usa activamente para construir ópticas IR. Los receptores de semiconductores debido a la conversión de una sola etapa (la luz IR genera una carga directamente) tienen mejores características de sensibilidad y velocidad en comparación con los bolómetros (mejor contra mejor). Sin enfriamiento, los receptores de semiconductores no funcionan bien; debido a su propio calor, no ven la luz IR que proviene del exterior a través de la lente. Para la refrigeración se suele utilizar nitrógeno líquido (barato, seguro, recurso mecánico casi ilimitado) o máquinas frigoríficas (bastante caras, recurso mecánico limitado, alto consumo energético, ruido acústico y electromagnético). Las máquinas de refrigeración modernas carecen de muchas de estas deficiencias y cuestan mucho dinero.

La diferencia entre infrarrojo y termografía

Las imágenes de radiación infrarroja corresponden a temperaturas entre 250 °C y 500 °C, mientras que la termografía oscila entre aproximadamente -50 °C y más de 2000 °C. Entonces, para que la fotografía infrarroja muestre algo, la temperatura del objeto debe estar por encima de los 250 °C, o el objeto debe reflejar la radiación infrarroja proveniente de algo caliente. Cabe señalar que los dispositivos de visión nocturna más comunes solo amplifican la débil luz reflejada por los objetos, que se crea, por ejemplo, por la luz de las estrellas o la luna, y a través de ellos es imposible ver el calor o trabajar en completa oscuridad (sin activo). Iluminación de "linterna IR").

Termografía pasiva y activa

Todos los objetos con temperaturas superiores al cero absoluto emiten radiación infrarroja . Por lo tanto, una excelente manera de medir los cambios térmicos es utilizar un dispositivo de visión infrarroja, generalmente un receptor de imágenes térmicas puede detectar radiación en longitudes de onda infrarrojas medias (3 a 5 μm) y largas (8 a 15 μm), denominadas MWIR y LWIR y correspondiente a "ventanas" espectrales con alta transmitancia atmosférica cerca de la superficie terrestre.

En termografía pasiva , de particular interés es el aumento o disminución del nivel de temperatura natural en comparación con la temperatura ambiente. La termografía pasiva tiene muchas aplicaciones, como la observación de personas en el escenario o en medicina. En termografía activa , es diferente: allí la fuente de energía debe crear un contraste de temperatura entre el objeto de interés y el fondo. Es necesario un enfoque proactivo en muchos casos en los que las piezas que se examinan están en equilibrio térmico con su entorno. Las cámaras termográficas modernas permiten usar un software especial para determinar la temperatura en cada punto del termograma.

Ventajas de la termografía

Limitaciones y desventajas de la termografía

Aplicación

Las cámaras infrarrojas térmicas convierten la energía de las ondas infrarrojas en luz visible en una pantalla de video . Todos los objetos con una temperatura superior a 0 Kelvin emiten energía infrarroja térmica, por lo que las cámaras infrarrojas pueden ver pasivamente todos los objetos independientemente de la presencia de luz ambiental. Sin embargo, la mayoría de las cámaras térmicas solo ven objetos a más de -50 °C, ya que la intensidad de la radiación de los cuerpos es proporcional a la temperatura elevada a la cuarta potencia (dependencia muy pronunciada).

El espectro y el nivel de radiación térmica dependen en gran medida de la temperatura de la superficie del objeto. Esto permite que la cámara térmica vea la temperatura de los objetos. Sin embargo, otros factores también afectan la radiación, que está limitada por la precisión de la técnica. Por ejemplo, la radiación depende no solo de la temperatura del objeto, sino también de las propiedades de absorción, transmisión y reflexión del objeto. Así, la radiación emitida inicialmente por el entorno es reflejada por el objeto y/o lo atraviesa y se suma a la radiación propia del objeto, que es registrada por el dispositivo.

Véase también

Enlaces

Historia de los fabricantes de imágenes térmicas

Notas

  1. ↑ Imágenes térmicas en una carretera oscura . Archivado el 27 de septiembre de 2007 en Wayback Machine .  
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