Caméras d’imagerie optique à gaz refroidi versus à l’imagerie à gaz non refroidi

Dans le monde de l’imagerie optique à gaz (IOG), il existe deux principaux types de caméras de détection de gaz : à gaz refroidi et non refroidi. Chacune possède une technologie de détection infrarouge avec des avantages et des limites spécifiques qu’il est important de comprendre lors du choix d’une caméra. Lisez la suite pour savoir comment fonctionnent les caméras IOG et quelles sont les applications pour lesquelles elles sont le mieux adaptées.

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Comment fonctionne une caméra d’imagerie optique à gaz non refroidi?

Pratiquement tous les objets émettent un rayonnement infrarouge, même ceux qui semblent très froids. Une caméra de détection à gaz non refroidi utilise ce que l’on appelle un détecteur microbolométrique – un capteur thermique dont la résistance change lorsqu’il est chauffé ou refroidi – pour mesurer et afficher ce rayonnement. Son fonctionnement :

L’objectif de la caméra focalise le rayonnement infrarouge sur les « éléments du détecteur ». Chaque élément du détecteur est responsable de la production d’un pixel dans l’image visuelle finale. En d’autres termes, la résolution de la caméra vous indique combien d’éléments de détection elle possède.

Lorsque le rayonnement frappe les éléments du détecteur, ceux-ci s’échauffent et leur résistance respective change. La variation de résistance est mesurée pour chaque élément, convertie en un nombre numérique, étalonnée en fonction de la température, affectée d’une valeur de couleur ou d’échelle de gris, et présentée comme un pixel dans l’image visible.

Comment fonctionne une caméra thermique à gaz refroidi?

Les caméras à gaz refroidi fonctionnent en collectant les photons d’énergie infrarouge qui traversent l’optique. Ces photons sont convertis en électrons qui sont stockés dans un condensateur d’intégration. Au bout d’un certain temps – appelé temps d’intégration – la charge est lue sous forme numérique, une valeur de couleur ou d’échelle de gris lui est attribuée et elle est présentée sous forme d’image visible.

L’élément critique d’une caméra à gaz refroidi est le refroidisseur cryogénique, qui est intégré au capteur afin d’abaisser la température à des températures cryogéniques (environ 77 K ou – 196°C/-321°F). Cette réduction de la température du capteur augmente considérablement la sensibilité de la caméra en réduisant le bruit à un niveau inférieur à celui du signal de la scène imagée.

Quels sont les avantages de chacune?

Les caméras à gaz refroidi sont plus sensibles et plus coûteuses que les caméras à gaz non refroidi, qui sont plus faciles à fabriquer et à entretenir. Une sensibilité et une qualité d’image accrues sont des facteurs importants pour certaines applications, notamment l’imagerie optique à gaz.

Images d’une empreinte de main sur un mur prises avec une caméra thermique à gaz refroidi, et à nouveau après deux minutes.

Images d’une empreinte de main sur un mur prises avec une caméra thermique à gaz non refroidi, et à nouveau après deux minutes.

Le refroidisseur cryogénique d’une caméra à gaz refroidi consomme une grande quantité d’énergie et finira par s’user et devra être remplacé après environ 10 000 à 13 000 heures de fonctionnement. Les caméras à gaz non refroidi ne nécessitent pas la même maintenance, consomment moins d’énergie et sont moins chères que les caméras refroidies.

Même si leur prix est plus élevé, les avantages d’une caméra à gaz refroidi sont considérables. Les caméras à gaz refroidi ont une fréquence d’images plus élevée, permettent la synchronisation avec d’autres dispositifs de mesure et sont suffisamment sensibles pour découvrir des détails et prendre des mesures qui seraient autrement impossibles à réaliser avec des caméras thermiques à gaz non refroidi.

Pourquoi la plupart des caméras d’imagerie optique à gaz ont-elles des détecteurs à gaz refroidi?

De nombreux gaz invisibles à l’œil nu peuvent être visualisés grâce à l’imagerie optique à gaz.

Historiquement, les caméras IOG ont été conçues avec des détecteurs IR refroidis qui fournissaient la sensibilité requise pour visualiser le gaz. Des innovations technologiques ont permis de fabriquer des caméras IOG à gaz non refroidi, comme la FLIR GF77, à un coût bien inférieur. Ils sont également moins coûteux à entretenir en raison de la simplicité de leur conception, qui ne nécessite pas de refroidisseur, ce qui les rend potentiellement plus appropriés pour les applications à fonctionnement continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.

Les caméras IOG non refroidi sont toutefois limitées à la détection d’un seul ou d’un petit nombre de gaz, alors que les caméras IOG refroidi sont plus sensibles et capables de détecter un plus grand nombre d’émissions de gaz différents.

De quel appareil photo ai-je besoin pour mon application?

Les caméras à gaz refroidi offrent une plus grande sensibilité, une meilleure qualité d’image et un taux de rafraîchissement plus élevé que les caméras à gaz non refroidi. Elles sont donc idéales pour détecter les fuites de gaz de petite taille ou à faible concentration, notamment à distance, et pour répondre aux réglementations environnementales en matière de détection des fuites. En outre, plusieurs caméras IOG refroidi de FLIR sont compatibles avec une technologie permettant de quantifier les fuites de gaz (voir la FLIR QL320). Cependant, le refroidisseur cryogénique ajoute du poids, de la consommation d’énergie et un coût nettement supérieur.

Si l’application ne nécessite que la détection de fuites plus importantes, une caméra à gaz non refroidi, telle que la FLIR GF77, est une option plus légère, plus agile et moins coûteuse qui peut néanmoins fournir des résultats phénoménaux. Cette caméra est calibrée pour la température, elle offre donc des capacités doubles pour la détection de gaz et la surveillance de l’état des systèmes électriques et mécaniques. Et contrairement aux caméras à gaz refroidi, qui possèdent des filtres internes pour des gaz spécifiques, la technologie de filtrage des gaz se trouve dans les objectifs interchangeables de la GF77, ce qui signifie que cette seule caméra peut être utilisée pour trouver du méthane, de l’hexafluorure de soufre, de l’ammoniac, de l’éthylène, etc.

Consultez l’un de nos experts pour déterminer la caméra qui convient à vos besoins.