Câmeras ópticas de detecção de gás refrigeradas versus não refrigeradas

No mundo da geração de imagens ópticas de detecção de gás (OGI), há dois tipos principais de câmeras de detecção de gás: refrigeradas e não refrigeradas. Cada um tem tecnologia de detecção de infravermelho com vantagens e limitações específicas que são importantes de entender ao escolher uma câmera. Continue lendo para saber como as câmeras OGI funcionam e para quais aplicativos elas são mais adequadas.

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Como funciona uma câmera de imagem óptica de gás não refrigerada?

Praticamente todos os objetos emitem radiação infravermelha, mesmo aqueles que parecem muito frios. Uma câmera de detecção de gás não refrigerada usa o que chamamos de detector de microbolômetro—,um sensor térmico que experimenta uma mudança na resistência quando aquecido ou resfriado—para medir e exibir essa radiação. Eis aqui como é o seu funcionamento:

A lente da câmera focaliza a radiação infravermelha nos “elementos do detector”. Cada elemento do detector é responsável por produzir um pixel na imagem visual final. Em outras palavras, a resolução da câmera informa quantos elementos do detector ela tem.

Conforme a radiação atinge os elementos do detector, eles aquecem e sua respectiva resistência muda. A mudança de resistência é medida para cada elemento, convertida em uma contagem digital, calibrada através da temperatura, atribuída a um valor de cor ou escala de cinza e apresentada como um pixel na imagem visível.

Como funciona uma câmera de imagem térmica refrigerada?

Câmeras refrigeradas trabalham coletando fótons de energia infravermelha que passam através da óptica. Os fótons são convertidos em elétrons que, por sua vez, são armazenados em um capacitor de integração. Após um determinado período de tempo—chamado tempo de integração,—a carga é lida para uma contagem digital, atribuída a um valor de cor ou escala de cinza e apresentada como uma imagem visível.

O elemento crítico de uma câmera resfriada é o resfriador criogênico, que é integrado ao sensor para reduzir a temperatura para temperaturas criogênicas (em torno de 77K ou -196°C/-321°F). Esta redução na temperatura do sensor aumenta muito a sensibilidade da câmera ao reduzir o ruído para um nível inferior ao do sinal da cena fotografada.

Quais são as vantagens de cada um?

As câmeras refrigeradas são mais sensíveis e mais caras do que as câmeras não refrigeradas, que são mais fáceis de fazer e manter. Maior sensibilidade e qualidade de imagem são fatores importantes para certas aplicações, especialmente imagens ópticas de detecção de gás.

Imagens da impressão de uma mão em uma parede tiradas com uma câmera termográfica refrigerada e novamente após dois minutos.

Imagens da impressão de uma mão em uma parede tiradas com uma câmera termográfica não refrigerada e novamente após dois minutos.

O resfriador criogênico de uma câmera resfriada consome uma grande quantidade de energia e acabará se desgastando e precisando ser substituído após cerca de 10.000 a 13.000 horas de operação. As câmeras não refrigeradas não exigem a mesma quantidade de manutenção, têm menor consumo de energia e têm custo menor do que as câmeras refrigeradas.

Embora possam custar mais, as câmeras refrigeradas têm vantagens consideráveis. As câmeras refrigeradas têm taxas de quadros mais altas, permitem a sincronização com outros dispositivos de medição e são sensíveis o suficiente para revelar detalhes e fazer medições que, de outra forma, seriam inatingíveis com câmeras térmicas não resfriadas.

Por que a maioria das câmeras de imagem ópticas de detecção gás tem detectores refrigerados?

Muitos gases que são invisíveis a olho nu podem ser visualizados com imagens ópticas de detecção de gás.

Historicamente, as câmeras OGI foram projetadas com detectores IR refrigerados que forneceram a sensibilidade necessária para a visualização de gás. Inovações tecnológicas recentes permitiram câmeras OGI sem refrigeração, como a FLIR GF77, que podem ser fabricadas a um custo muito menor. O custo de manutenção também é mais baixo devido à simplicidade no design que não precisa de refrigerador, o que torna a câmera não refrigerada potencialmente mais adequada para aplicações de operações contínuas, 24/7.

Câmeras OGI não refrigeradas, no entanto, são limitadas a detectar apenas um ou um pequeno número de gases, enquanto câmeras OGI resfriadas são mais sensíveis e capazes de detectar uma gama mais ampla de diferentes emissões de gás.

Qual câmera eu preciso para meu aplicativo?

Câmeras refrigeradas oferecem mais sensibilidade, melhor qualidade de imagem e uma taxa de quadros mais alta do que câmeras não refrigeradas. Isso as torna ideais para detectar vazamentos de gás pequenos ou de baixa concentração, especialmente à distância, e para uso em atender às regulamentações ambientais para detecção de vazamentos. Além disso, várias câmeras OGI refrigeradas da FLIR são compatíveis com a tecnologia que pode quantificar vazamentos de gás (consulte a FLIR QL320). No entanto, o resfriador criogênico adiciona peso, consumo de energia e custo significativamente maior.

Se a aplicação exigir apenas a detecção de vazamentos maiores, então uma câmera não refrigerada, como a FLIR GF77, é uma opção mais leve, mais ágil e menos cara que ainda pode oferecer resultados fenomenais. Esta câmera é calibrada para temperatura, por isso oferece capacidades duplas para detecção de gás e monitoramento de condição para sistemas elétricos e mecânicos. E ao contrário das câmeras refrigeradas, que têm filtros internos para gases específicos, a tecnologia de filtragem de gás está nas lentes intercambiáveis da GF77, o que significa que esta câmera pode ser usada para encontrar metano, hexaflourida de enxofre, amônia, etileno e muito mais.

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