Les principes de l'imagerie MWIR

1. Les fondamentaux de l’imagerie infrarouge thermique

L’imagerie infrarouge thermique fait généralement référence à l’imagerie MWIR à 3-5 μm et à l’imagerie LWIR à 8-12 μm. Dans ces bandes d’ondes, l’accent est mis sur la source de chaleur et non sur la lumière visible. L'imagerie infrarouge thermique a de nombreuses applications différentes, telles que les tests non destructifs, la capture des points surchauffés des équipements ou des emplacements de perte de chaleur dans les bâtiments par des caméras infrarouges, les différences de température des surfaces locales peuvent être mesurées dans le domaine médical, la recherche de fuites thermiques. points dans les systèmes de refroidissement des centrales nucléaires rapidement, protection de la sécurité, etc.

L'œil humain est sensible aux bandes d'environ 0,4 à 0,7 μm et ne peut pas voir l'énergie thermique à des longueurs d'onde plus longues. Pour enregistrer cette énergie, des détecteurs ou capteurs spéciaux sont nécessaires, et le système optique d’imagerie doit également transmettre efficacement ces longueurs d’onde de lumière.

La plupart des verres optiques ont une longueur d'onde de transmission ne dépassant pas 2,5 μm. La longueur d'onde de transmission de certains verres spéciaux peut atteindre 4,5 μm et celle du quartz fondu peut atteindre 4 μm. Par conséquent, les matériaux de transmission infrarouge sont essentiels, mais leur choix est très limité et il existe d’autres problèmes.

2. Les caractéristiques du système optique d'imagerie infrarouge thermique

(1) Ensemble bouteille Dewar, diaphragme de lumière froide et écran froid

Lorsque les systèmes thermiques observent des sources de chaleur, la plupart des systèmes thermiques utilisent des détecteurs de réfrigération cryogénique pour garantir que les détecteurs fonctionnent à basse température pour une sensibilité maximale.

Si ces détecteurs peuvent détecter une énergie thermique autre que la scène observée, la sensibilité sera réduite. De plus, si l’ampleur de l’énergie de la non-scène varie en fonction du champ de vision, vous verrez généralement l’image de la scène déformée.

Pour une sensibilité maximale et pour éviter la distorsion de l’image, le PFA infrarouge est refroidi à basse température et installé dans un ensemble de bouteilles dewar isolantes.

La bouteille Dewar est une bouteille avec des parois à double couche et sous vide, la fenêtre entrante doit transmettre un rayonnement infrarouge, un contact froid avec l'extrémité du FPA pour maintenir le FPA à basse température. Le doigt froid est une barre mentale en fer ou en acier avec une chaleur spécifique élevée, qui est entourée de tubes et de l'azote liquide est pompé à partir des tubes. Ce cycle permet de refroidir la fin du FPA.

(2) Efficacité du diaphragme de lumière froide

Si le détecteur ne peut détecter ou enregistrer que l'énergie de la scène, le système infrarouge est censé avoir une efficacité de diaphragme de lumière froide de 100 %. Si l'efficacité du diaphragme de lumière froide est de 100 %, le détecteur enregistre à la fois l'énergie du cône lumineux provenant de l'énergie représentant la scène et l'énergie provenant du déflecteur de refroidissement à basse température. Le déflecteur est appelé diaphragme de lumière froide et ne possède pas son propre rayonnement énergétique. Pour chaque pixel du FPA, le système a une efficacité du diaphragme de lumière froide de 100 % si seule une fraction de l'énergie est détectée, y compris l'angle stéréo de la lumière d'imagerie et le déflecteur thermique du diaphragme de lumière froide.

Si le détecteur est installé dans un ensemble de bouteilles dewar qui n'a pas une efficacité de diaphragme de lumière froide de 100 %, le détecteur peut observer l'angle stéréo représentant la scène, qui ne provient pas de la scène, mais d'une partie du système. Cette partie de l’énergie hors scène est similaire au bruit dans le système optique visible. Si cette partie de l'énergie hors scène est « chaude », la sensibilité du détecteur sera inférieure à sa valeur nominale. Cependant, si cette partie de l'énergie hors scène dans la plage FPA ou pendant le processus de numérisation, il y a un changement d'amplitude, l'image se déformera, ce qui est similaire à l'image fantôme dans le système de lumière visible traditionnel.