Refrigerada ou Não Refrigerada?

As câmeras termográficas com um detector refrigerado apresentam algumas vantagens em relação às câmeras termográficas com um detector não refrigerado. Porém, elas são mais dispendiosas. Uma câmera termográfica refrigerada moderna possui um sensor de imagens que está integrado em um resfriador criogênico que reduz a temperatura do sensor para temperaturas criogênicas. Esta redução na temperatura do sensor é necessária para reduzir o ruído induzido termicamente a um nível abaixo do sinal da cena que está sendo fotografada.

Os resfriadores criogênicos têm peças móveis com uma construção próxima das tolerâncias mecânicas que se desgastam com o tempo, assim como o gás hélio que lentamente passa pelas vedações de gás. Eventualmente, o resfriador criogênico terá que passar por uma reconstrução após 10.000-13.000 horas de operação.

As vantagens das câmeras não refrigeradas levantam a questão: quando é melhor usar câmeras termográficas refrigeradas em aplicações de P&D?

A resposta é: depende da aplicação.

Se desejar ver as diferenças mínimas de temperatura, precisar da melhor qualidade de imagem, oferecer aplicações rápidas/de alta velocidade, se precisar visualizar o perfil térmico ou medir a temperatura de um alvo muito pequeno, se desejar visualizar fenômenos térmicos em uma parte muito específica do espectro eletromagnético ou, se quiser sincronizar sua câmera termográfica com outros dispositivos de medição… uma câmera termográfica refrigerada é a sua escolha certa.

Exemplos para Comparação

Alta Velocidade

Essas imagens de IV comparam os resultados de captura de um pneu girando a 20 mph (32 km/h). A imagem do pneu da esquerda foi captada com uma câmera termográfica refrigerada. Chegamos até a pensar que o pneu não está girando, mas isso é o resultado de uma taxa de captura muito rápida da câmera refrigerada que parou o movimento do pneu. A taxa de captura da câmera não refrigerada é lenta demais para capturar o pneu que gira fazendo com que os raios da roda pareçam ser transparentes.

Resolução Espacial

As imagens térmicas acima comparam a melhor ampliação em close-up que pode ser conseguida com um sistema de câmera refrigerado e não refrigerado. A imagem à esquerda foi captada com a combinação de uma lente para close-up de 4× e uma câmera refrigerada de densidade 13 μm, resultando em um tamanho do ponto de 3,5 μm. A imagem à direita foi captada com a combinação de uma lente para close-up de 1× e um sensor não refrigerado de densidade 25 μm, resultando em um tamanho do ponto de 25 μm. As câmeras refrigeradas normalmente têm maior capacidade de ampliação em relação às câmeras não refrigeradas devido à detecção de comprimentos de onda infravermelhos mais curtos. Como as câmeras refrigeradas têm características de sensibilidade maiores, as lentes com mais elementos ópticos ou elementos mais espessos podem ser usadas sem baixar a relação sinal/ruído, permitindo melhor desempenho de ampliação.

Sensibilidade

Muitas vezes é difícil apreciar totalmente o valor oferecido pela sensibilidade aprimorada das câmeras termográficas refrigeradas. Como entender as vantagens oferecidas por uma câmera termográfica refrigerada com sensibilidade térmica de 20 mK em comparação a uma câmera termográfica não refrigerada com sensibilidade térmica de 50 mK? Para ajudar a ilustrar esse benefício, fizemos uma rápida experiência de sensibilidade. Para realizar essa comparação, colocamos a mão na parede por alguns breves segundos para criar uma impressão térmica. As duas primeiras imagens mostram a impressão imediatamente após a mão ter sido removida. E o segundo conjunto de imagens mostra a assinatura da impressão térmica após dois minutos. Como você pode ver, a câmera refrigerada ainda consegue detectar a maior parte da assinatura térmica da impressão da mão, enquanto as câmeras não refrigeradas só mostram os vestígios parciais da impressão. A câmera refrigerada consegue claramente detectar diferenças menores de temperatura e por períodos mais prolongados de tempo do que a câmera não refrigerada. Isso significa que a câmera refrigerada fornecerá mais detalhes sobre o alvo e ajudará a detectar até as anomalias térmicas mais sutis.”

Filtragem Espectral

Uma das grandes vantagens das câmeras termográficas refrigeradas é a facilidade de execução da filtragem espectral para descobrir detalhes e fazer medições que, de outra forma, seriam inatingíveis com câmeras termográficas não refrigeradas. No primeiro exemplo mostrado aqui, usamos um filtro espectral, colocado em um suporte de filtro atrás da lente ou embutido no conjunto do detector Dewar para visualizar a imagem através da chama. O usuário final queria medir e caracterizar a combustão de partículas de carvão dentro de uma chama. Utilizando um filtro de infravermelho espectral do tipo “através da chama”, filtramos a câmera refrigerada utilizando uma faixa de onda espectral em que a chama era transmissiva e, portanto, era capaz de visualizar a combustão das partículas de carvão. O primeiro vídeo não apresenta o filtro de chama e só vemos a própria chama. O segundo exibe o filtro de chama e podemos ver claramente a combustão das partículas de carvão.

O segundo exemplo usa um filtro de óxido nitroso que filtra para onde o IV absorve o óxido nitroso e, portanto, podemos “vê-lo” com a câmera termográfica refrigerada. O processo passou pelo design de uma máscara de óxido nitroso aprimorada e um sistema de limpeza. Portanto, o primeiro vídeo exibe a imagem do design mais antigo da máscara e, o segundo, a imagem do novo design da máscara. Como você pode ver, o design mais antigo da máscara deixa escapar muito gás nitroso na sala, o que é preocupante por muitas razões. O novo design da máscara tem vazamentos mínimos e parece ser uma solução melhor.