Lorsque nous parlons de lumière, nous parlons principalement de la lumière que nous pouvons voir avec nos yeux. En tant qu'êtres humains, nous pouvons distinguer les couleurs en fonction de la longueur d'onde de cette lumière. Pour voir quelque chose, nous avons besoin de sources lumineuses. Il peut s'agir du soleil, mais aussi de la lumière des étoiles ou d'une lampe,... Vous constaterez donc que certaines parties du spectre lumineux ne nécessitent pas de lumière visuelle pour voir l'obscurité totale (pour nos yeux).
La lumière visuelle est une petite particule du spectre électromagnétique (EMS). Il existe des parties du spectre lumineux que nous ne pouvons pas voir avec nos yeux. Pour cela, nous avons besoin de capteurs sensibles à cette lumière.
Pour la thermographie, nous utilisons la lumière infrarouge entre 0,7µm et 14µm. (Le spectre IR complet a des longueurs d'onde allant jusqu'à 1 mm).
De plus amples informations sur l'EMS sont disponibles sur le site web de l'EMS. Science NASA.
Concentrons-nous maintenant sur le spectre infrarouge de 780nm -1mm. Seule une petite partie de ce spectre infrarouge présente un intérêt pour la construction de caméras thermiques. En effet, il faut que l'atmosphère soit suffisamment transparente pour que l'on puisse obtenir une image. Pour les applications thermographiques, nous pouvons diviser le spectre infrarouge en trois zones. SWIR - infrarouge à ondes courtes (0,7µm-1,7µm), MWIR - infrarouge à ondes moyennes (3-5µm) et LWIR - infrarouge à ondes longues (7,5-14µm).
Il existe une relation entre la lumière infrarouge et la quantité de chaleur émise par un objet. Tous les objets dont la température est supérieure à 0K (ou 273,15°C) émettent de la lumière infrarouge. Plus la température et l'énergie sont élevées, plus l'objet émet de lumière infrarouge.
Source : "Wikipedia, Loi de Planck, https://en.wikipedia.org/wiki/Planck%27s_law
Réaliser sa propre courbe de Planck à partir d'une température : https://www.spectralcalc.com/blackbody_calculator/blackbody.php
Dans l'image ci-dessus, vous pouvez voir comment le rayonnement électromagnétique d'un corps noir se comporte par rapport à une température (en Kelvin). Lorsque la température atteint 5000 K, le pic du rayonnement est visible dans notre spectre visuel. La température de surface du soleil est d'environ 5 500 K et se situe au milieu de notre spectre visuel. Lorsque la température descend à 3000 K, par exemple, le pic de rayonnement se déplace davantage vers le spectre infrarouge. En fin de compte, la quantité de lumière émise par un objet n'est plus visible pour nos yeux, et nous avons besoin d'une caméra thermique pour imager des températures plus basses.
Certains capteurs sont plus sensibles au SWIR (par exemple InGaAs), et certains capteurs sont plus sensibles au MWIR (par exemple les détecteurs MCT et InSb). Mais la plupart des caméras thermiques sur le marché contiennent des microbolomètres, qui sont principalement sensibles à l'infrarouge lointain. Il s'agit de capteurs relativement peu coûteux par rapport aux capteurs nécessitant un refroidissement.
S'il nous est possible de voir à travers le verre, ce n'est pas le cas pour la plupart des caméras thermiques. Le verre devient opaque à partir de 5µm. (en fonction du type et de la température du verre ; il existe de nombreux types de verre).
Par exemple, il n'est pas possible de regarder à l'intérieur des maisons avec des microbolomètres depuis la rue. En revanche, il existe des applications permettant de regarder à travers le verre avec des caméras thermographiques. Pour cela, il est nécessaire de comprendre les propriétés spectrales du verre.
Une caméra thermique reçoit de la lumière qu'elle convertit en image. La caméra thermique est donc le parfait observateur nocturne, car elle n'a pas besoin de lumière visuelle active pour former une image. Une caméra de vision nocturne a besoin de sources lumineuses qu'elle amplifie ensuite (éclairage public, lumière des étoiles, clair de lune, sources lumineuses...) Mais une caméra thermique peut parfaitement former une image sans ces sources.
C'est pourquoi les caméras sont également de plus en plus utilisées pour la surveillance des périmètres et d'autres applications de contrôle. Dans ce cas, elles n'ont souvent pas l'intention de mesurer les températures. Les caméras de surveillance utilisent souvent d'autres capteurs que la mesure de la température.
Si vous souhaitez utiliser une caméra thermique sur le terrain, il est important d'avoir une connaissance suffisante des propriétés du rayonnement, telles que l'émission, la réflexion et la transmission. Les caméras thermiques enregistrent la lumière infrarouge. Les métaux sont généralement les miroirs du spectre IR. En d'autres termes, ils réfléchissent une plus grande proportion de lumière qu'ils n'émettent leur propre chaleur par le biais de la lumière infrarouge. Cela peut donner des images très déformées et des interprétations erronées sur le terrain.
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