Тепловізійні камери з охолоджуваним детектором володіють деякими перевагами в порівнянні з телевізійними камерами з неохолоджуваним детектором. Однак вони дорожче. Сучасна охолоджувана тепловізійна камера має датчик зображення, який інтегрований з кріоохолоджувачем, що знижує температуру датчика до кріогенної температури. Це зниження необхідно для зменшення теплового шуму до рівня, який нижче рівня сигналу від зображення сцени.

Кріокулери виготовлені з матеріалів з високою механічною міцністю, які з часом все ж зношуються коштом високих швидкостей обертання. Крім того, відбувається втрата газоподібного гелію, який поступово витікає через ущільні вузли. Тому через кожні 10 — 13 тис. годин роботи, кріокулери необхідно міняти.

Так коли краще використовувати охолоджувані тепловізійні камери для досліджень та розробок?

Відповідь: це залежить від застосування.

Якщо ви хочете:

  • побачити хвилинні перепади температур;
  • кращу якість зображення;
  • побачити тепловий профіль або виміряти температуру дуже маленької цілі;
  • візуалізувати теплові явища в дуже специфічній частині електромагнітного спектра;
  • синхронізувати тепловізор з іншими вимірювальними приладами —

То охолоджувана тепловізійна камера Flir є кращим інструментом.

Приклади та порівняння

Висока швидкість.

 
Ці ІЧ-зображення порівнюють результати захоплення шини, що обертається зі швидкістю 32 км на годину. Зображення зліва було отримано за допомогою охолоджувальної тепловізійної камери. Можна було б подумати, що шина не обертається, але це результат дуже високої швидкості захоплення охолодженої камери, яка "зупинила" рух шини. Швидкість захоплення неохолоджуваної камери занадто мала, щоб зобразити обертову шину, через що спиці колеса виглядають прозорими.

Просторова роздільна здатність.

 
Вище наведено порівняння якості збільшення теплових зображень великим планом, досягнуте при використанні систем з охолодженням та без. Знімок зліва отриманий за допомогою 4 х-кратного об'єктива та камери з датчиком охолодження (з кроком 13 мкм), який призводить до розміру плями 3,5 мкм. Зображення праворуч отримано за допомогою 1-кратного об'єктива та неохолоджуваного датчика з кроком 25 мкм, що збільшує розмір плями до 25 мкм. Охолоджувальні камери, як правило, мають великі можливості збільшення, ніж неохолоджувані камери, через чутливість до коротших інфрачервоних хвиль. Оскільки охолоджувальні камери мають підвищені характеристики чутливості, можна використовувати лінзи з великою кількістю оптичних елементів, без погіршення відносини сигнал/шум, що забезпечує найкращу якість збільшення.

Чутливість.

 

 
Часто, складно повною мірою оцінити цінність поліпшеної чутливості охолоджуваних тепловізорів. Як ви відчуваєте вигоду від неохолоджуваної теплової камери з чутливістю 50 мк, в порівнянні з охолоджувальною тепловою камерою з чутливістю 20 мк? Щоб проілюструвати цю перевагу, ми провели швидкий експеримент по чутливості. Для цього порівняння ми поклали руку на стіну на кілька секунд, щоб створити тепловий відбиток. Перші два зображення показують відбиток руки відразу ж після того, як рука була прибрана. Другий набір зображень показує слід теплового відбитка руки через дві хвилини. Як ви можете спостерігати, охолоджена камера все ще може бачити велику теплову сигнатуру відбитка руки, тоді як неохолоджувані камери показують тільки часткові залишки відбитка. Охолоджувальна камера вміє чітко виявляти меншу різницю температур та довше, ніж неохолоджувана камера. Це означає, що охолоджувана камера забезпечить кращу деталізацію конкретної та допоможе виявити навіть найслабші теплові аномалії.

Спектральна фільтрація.

 
Важливою перевагою охолоджуваних тепловізійних камер є можливість легко виконувати спектральну фільтрацію для виявлення деталей та проведення вимірювань, які недосяжні для неохолоджуваних тепловізійних камер. У першому прикладі використовується спектральний фільтр, розміщений або в тримачі фільтра за лінзою, або вбудований в вузол детектора Дьюара, щоб зображення проходило через полум'я. Кінцевий користувач хотів виміряти та схарактеризувати згоряння частинок вугілля в полум'я. Використовуючи спектральний інфрачервоний фільтр «крізь полум'я», ми відфільтрували охолоджувану камеру до спектрального діапазону хвиль, де полум'я було пропускним і, отже, було в змозі зобразити згоряння частинок вугілля. Перше зображення без фільтра полум'я, і все, що ми бачимо — це саме полум'я. Друге з фільтром полум'я, де можна чітко бачити згоряння частинок вугілля.

 

На другому прикладі показано випробування фільтра, що затримує оксид (закис) азоту. Оскільки оксид азоту поглинає ІЧ-випромінювання, то можна «бачити його» як пароподібну субстанцію на лівому знімку, отриманому за допомогою охолоджувальної теплової камери. На другому знімку, де використовувалася камера без охолодження, наявність окису азоту камера “не виявляє". Завдання полягало в розробці поліпшеної маски та системи видалення закису азоту. Таким чином, перше зображення показує старий дизайн маски, а друге представляє новий дизайн. Як ви можете бачити, стара конструкція маски пропускає багато оксиду азоту в кімнату, що викликає дискомфорт в оточення.Тоді як нова модель характерна мінімальним витоком та є кращим рішенням.