miércoles, 20 de junio de 2007

Camaras Termograficas

¿Qué son las Cámaras Termográficas? ¿Para qué sirven?


Camaras termográficas
Todos los materiales que estén una temperatura por encima del cero absoluto ( 0 K, -273ºC) emiten energía infrarroja. La energía emitida en la banda infrarroja se convierte en una señal eléctrica por el detector (microbolómetro), esta señal se convierte en una imagen en blanco y negro o color. El principio básico se describe a continuación.

Radiación infrarroja
La radiación infrarroja es una forma de radiación electromagnética como las ondas de radio, las microondas, rayos ultravioleta, rayos gamma, la luz visible, etc… Todas estas formas de radiación en conjunto dan lugar al espectro electromagnético. Tiene en común que todas ellas emiten energía en forma de ondas electromagnéticas y se propagan a la velocidad de la luz.

La radiación infrarroja se define como aquella que tiene una longitud de onda entre 0,78 µm y 1000 µm (micras). Los rayos infrarrojos se subdividen en función de la proximidad de longitud de onda a la luz visible como cercanos, medios o lejanos.


Las cámaras termográficas que se emplean en la industria funcionan todas en la banda de infrarrojos medios (son las que detectan los llamados microbolómetros no refrigerados).

Las cámaras termográficas detectan la radiación infrarroja invisible que emiten los objetos y lo transforma en una imagen dentro del espectro visible en la que la escala de colores (o grises) refleja las distintas intensidades.

La intensidad de la radiación infrarroja es función de la temperatura pero no sólo de ella, influyen también las características superficiales del objeto, el color y el tipo de material.

En un principio las cámaras termográficas dan un valor de temperatura para cada punto, sin tener en cuenta que, para la misma temperatura, dos materiales pueden irradiar energía infrarroja con intensidades muy diferentes.

Vemos aquí un ejemplo muy gráfico, una taza metálica con un celo que están a la misma temperatura, sin embargo el celo y el metal de la taza emiten energía infrarroja con intensidades muy diferentes.

camaras termograficascamaras termograficas

Se debe a la diferente emisividad entre el metal y la cinta adhesiva.
Emisividad

La emisividad de un objeto se define a partir del concepto de cuerpo negro. Un cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación infrarroja que recibe, no refleja ni transmite por lo tanto nada. La radiación emitida por un cuerpo negro es función únicamente de la temperatura.

La emisividad de un objeto para una temperatura se define como el cociente entre la energía infrarroja emitida por el objeto y la emitida por un cuerpo negro.

Las cámaras termográficas adoptan como genera una emisividad de 0,95 a 0,97. Todas las cámaras de AMPERIS adoptan por defecto una emisividad de 0,95, y también todas permiten variar ese valor entre 0,1 y 1. De esta forma los diferentes valores de emisividad no se traducen en lecturas diferentes de temperatura.

Funcionamiento de una cámara termográfica
esquema camara termografica

Básicamente una cámara termográfica básica consta de:

* Lentes
* Filtro
* Detector o microbolómetro
* Circuito de procesado de la imagen
* Interfaz de usuario (pantalla, salida de vídeo, memoria, etc…)

A día de hoy menos de 15 compañías en el mundo son capaces de fabricar este tipo de cámaras.

Un concepto muy importante a tener en cuenta a la hora de valorar una cámara de infrarrojos es la resolución espacial pues este concepto define hasta qué distancia se podrán ver los objetos.
Resolución espacial

La resolución espacial es el campo de visión de los microsensores que forman parte del detector o microbolómetro.
resolución espacial cámara termográfica

La resolución espacial se define como la relación entre el tamaño del sensor y la distancia entre las lentes y el sensor. Cuanto más baja sea la resolución espacial a más distancia se podrá utilizar la cámara (o, para la misma distancia, se podrán visualizar objetos más pequeños).

En el siguiente gráfico se aprecia la relación entre el tamaño de los objetos y la distancia a la cámara: