Chłodzone vs niechłodzone optyczne kamery do obrazowania gazów

34

W świecie optycznego obrazowania gazów (OGI) istnieją dwa podstawowe typy kamer do wykrywania gazu: z detektorami chłodzonymi i niechłodzonymi. Każdy z nich oferuje technologię wykrywania podczerwieni z określonymi zaletami i ograniczeniami, zrozumienie których jest ważne przy wyborze kamery. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak działają kamery OGI i do jakich aplikacji są najlepiej przystosowane.

Co to jest optyczne obrazowanie gazowe?

Kamery OGI to wysoce wyspecjalizowane kamery termowizyjne, które są filtrowane w zakresie widma elektromagnetycznego, w celu wizualizacji określonych emisji gazów. Widzą różne gazy, w tym węglowodory, dwutlenek węgla, sześciofluorek siarki, czynniki chłodnicze, tlenek węgla, amoniak i inne.

Jak działa niechłodzona optyczna kamera obrazująca gaz?

Praktycznie każdy obiekt emituje promieniowanie podczerwone, nawet ten, który wydają się bardzo zimny. Kamera, do wykrywania wycieków gazu, z niechłodzonym detektorem wykorzystuje tak zwany detektor mikrobolometryczny  (czujnik termiczny, którego opór zmienia się po podgrzaniu lub schłodzeniu) do pomiaru i wyświetlania tego promieniowania. Oto jak to działa:

Obiektyw kamery skupia promieniowanie podczerwone na „elementach detektora”. Każdy element detektora odpowiada za wytworzenie jednego piksela w ostatecznym obrazie cieplnym. Innymi słowy, rozdzielczość kamery mówi, ile ma elementów wykrywających.

Gdy promieniowanie pada na elementy detektora, nagrzewają się one i zmienia się odpowiednio ich rezystancja. Zmiana oporności mierzona jest dla każdego elementu, konwertowana na sygnał cyfrowy, kalibrowana według temperatury, przypisywana jest wartość koloru lub skali szarości i prezentowana jako piksel na widocznym obrazie.

Jak działa chłodzona kamera termowizyjna?

Chłodzone kamery działają na zasadzie zbierania fotonów energii podczerwonej, które przechodzą przez układ obiektywu. Fotony te są przekształcane w elektrony, które są przechowywane w kondensatorze integracyjnym. Po pewnym czasie – zwanym czasem integracji – naładowanie odczytywane jest jako wartość cyfrowa, przypisywana jest jej wartość koloru lub skali szarości i prezentowana jako widoczny obraz.

Krytycznym elementem chłodzonej kamery jest chłodziarka kriogeniczna, która jest zintegrowana z detektorem w celu obniżenia temperatury do poziomów kriogenicznych (około 77 K lub -196 ° C / -321 ° F). To obniżenie temperatury czujnika znacznie zwiększa czułość aparatu, redukując szum do poziomu poniżej poziomu sygnału z obserwowanego obszaru.