Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les technologies des caméras thermiques sont basées sur des matrices de détecteurs quantiques ou thermiques. Les caméras sont caractérisées dans les deux espaces de l'imagerie thermique et de la mesure thermographique. On explique le saut technologique depuis les appareils à balayage mécanique, ainsi que les progrès à réaliser. La thermographie s'est développée dans toutes les applications de la thermique, en recherche et développement, en maintenance, en prévention, puis dans le bâtiment dès 2005. Elle connaît une croissance plus lente en contrôle de produits et de procédés et en contrôle non -destructif, CND.
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The technologies of thermal imaging cameras are based on quantum or thermal sensor arrays. The cameras are characterized in the fields of thermal imaging and thermographic measurement. The technological evolution from mechanical scanning devices, as well as the progress to be made, are explained. Thermography has developed in every application of thermics, research and development, maintenance, prevention and the construction sector in 2005. Its development is slower in the control of products and processes and in non-destructive control (NDC).
Auteur(s)
-
Dominique PAJANI : Ingénieur de l’École centrale de Lyon - Président de l'association Institut de la Thermographie - Expert près la Cour d'appel de Versailles
-
Luc AUDAIRE : Ingénieur-docteur - Microélectronicien au Laboratoire Infrarouge - Département Optronique CEA Grenoble/DTA/LETI - Article mis à jour par Dominique PAJANI
INTRODUCTION
Cet article fait suite à un premier article qui traite des principes et mesure de la thermographie [R 2 740].
Dans ce second article, nous ferons une approche assez large des détecteurs et des senseurs, en restant dans l’orientation de la thermographie de mesure.
Nous structurerons, dans deux espaces, les caractéristiques de la caméra thermique en y distinguant les deux grandes familles technologiques. Nous survolerons l’optique instrumentale, l’électronique analogique d’instrumentation et l’électronique numérique. La caméra sera enfin placée dans un système de thermographie.
L’article se poursuit par un exposé des applications de la thermographie et des utilisations des caméras thermiques.
Le lecteur trouvera dans « Pour en savoir plus » des renseignements sur les normes et la bibliographie.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
infrared | application | Thermal camera | measurement
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2001 par Dominique PAJANI, Luc AUDAIRE
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Thermographie et utilisation des caméras thermiques
En anglais
1. Détecteur, senseur, caméra et système
1.1 Point de vue d'ensemble
En mesure radiométrique, émission et réception doivent être considérées simultanément. La réception met en œuvre des détecteurs intégrés dans des radiomètres ou des caméras, appareils développés pour répondre à des besoins.
Dans les radiomètres comme dans les appareils traditionnels de thermographie, un seul détecteur (JCGM200 : 2012) est utilisé (détecteur « ponctuel » ou monodétecteur). La caméra thermique est munie d’un dispositif optico-mécanique de balayage spatio-temporel (scanner ou scanneur) qui scrute la scène thermique. Quelques caméras possèdent une barrette de détecteurs alignés et analysent la scène thermique suivant des lignes parallèles.
Les caméras de technologie actuelle mettent en œuvre une matrice (parfois appelée « mosaïque ») de XY détecteurs, évitant de ce fait l’emploi d’un scanneur. Dans ce cas, chaque détecteur est associé à une électronique de proximité qui remplit diverses fonctions. Le « détecteur » n’est plus constitué du seul matériau de détection. L’ensemble « détecteur et son électronique de proximité » sera appelé un « pel » pour point élémentaire (par différence, le « pixel », pour picture element, est un élément de l’image numérisée restitué sur un écran ou stocké en mémoire). Un ensemble de pels (en barrette ou en matrice) associé à une électronique d’adressage sera ici appelé un senseur.
Depuis 1989, les imageurs thermiques à matrice de grand nombre de détecteurs sont disponibles pour les applications civiles et militaires : il s’agit d’un saut technologique décisif, dans l’espace de l’imagerie ou espace des résolutions (§ 1.4.2). En 1995, les matrices ont été adoptées pour les caméras thermiques d’entrée de gamme. Une meilleure qualité d’image risque de faire conclure à de meilleures qualités de mesure ; il est donc désormais nécessaire d’examiner les implications de l’emploi des matrices sur les caractéristiques et performances instrumentales des caméras thermiques.
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Détecteur, senseur, caméra et système
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DESVIGNES (F.) - Détection et détecteurs de rayonnements optiques - Masson. Paris (1987).
-
(2) - GAUSSORGUES (G.) - Détecteurs infrarouges - Techniques de l’Ingénieur. [E 4 060]. Traité Électronique (09-1996).
-
(3) - ROGALSKI (A.) - Quantum well infrared photodetectors among the other types of semi-conductor infrared detectors. Proceedings of Infrared Workshop – Advanced Infrared Technology and Applications - Atti della fondazione GIORGIO RONCHI. Capri. 21 p. (1995).
-
(4) - FASKA (T.S.) et coll - Staring LWIR MBT ® Quantum-Well Sensor Performance Using the Commercial Infrared ImagIR™ Camera System - T.S. Santa Barbara Focalplane. SPIE Vol. 1969-25, 20 p. (1993).
-
(5) - METSCHULEIT (J.), GRAFF (J.) - Stability evaluation of staring InSb Imagers - AMBER. 14 p. (1995).
-
(6) - BAKER (I.M.) et coll - Infrared...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Vocabulaire international de métrologie. Concepts fondamentaux et généraux et termes associés. 91 p. Téléchargeable sur http://www.bipm.org. - JCGM 200:2012 VIM - 2012
-
Thermographie infrarouge. Vocabulaire relatif à la caractérisation de l’appareillage. 8 p. - NF A 09-400 - Décembre 1991
-
Thermographie infrarouge. Caractérisation de l’appareillage. 13 p. - NF A 09-420 - Avril 1993
-
Thermographie infrarouge. Méthodes de caractérisation de l’appareillage. 17 p. - NF A 09-421 - Décembre 1994
-
Grandeurs et unités. Partie 7 : lumière. - NF ISO 80000-7 - Février 2009
-
Performance thermique des bâtiments. Détection qualitative des irrégularités thermiques sur les enveloppes de bâtiments. Méthode infrarouge. - NF EN 13187 - Juillet 1999
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Constructeurs
Au-delà de l'habilité indispensable en marketing et en applications, le concepteur se doit de connaître, mettre en œuvre et maîtriser :
-
la thermographie instrumentale ;
-
la mesure des grandeurs physiques ;
-
les rayonnements ;
-
l'optique ;
-
l'optico-mécanique ;
-
la mécanique ;
-
la thermique ;
-
les détecteurs ;
-
la cryogénie ;
-
l'électronique analogique instrumentale ;
-
l'électronique numérique ;
-
le traitement analogique et numérique du thermosignal ;
-
le traitement numérique de l'image thermique ;
-
le vidéosignal ;
-
la conception et le développement industriels, liés à l'ergonomie des appareillages et des interfaces-opérateur.
On peut rajouter d'autres domaines : les systèmes asservis multivariables (pour la compensation de dérive), la compatibilité électromagnétique, l'acoustique, etc.
Prestataires de service
Ils sont devenus légions depuis l'avènement des caméras à matrice. Les...
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