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Leica Wärmebildkameras

Termocamere Leica.

Tutto sotto controllo.

La più aggiornata tecnologia di imaging termico:
Come si crea l'immagine di notte.

Ogni corpo emette sempre radiazioni elettromagnetiche: radiazioni riflesse da sorgenti luminose e radiazioni termiche. Tuttavia, il nostro occhio può trattare solo la radiazione riflessa e solo nella gamma della luce visibile. Gran parte della radiazione riflessa nella gamma ultravioletta e infrarossa non può essere percepita dall'occhio umano. Le classiche ottiche da caccia come binocoli e cannocchiali da puntamento sono ottimizzate per trasmettere la luce visibile con la minor perdita possibile. Il materiale ideale per le lenti destinate a questo è il vetro, poiché trasmette ben oltre il 90% dello spettro visibile.

Di notte sono disponibili solo sorgenti luminose molto deboli, per cui quasi nessuna luce viene riflessa dall'ambiente. L'occhio raggiunge il suo limite, incentrato sullo spettro della luce visibile, e non è più possibile avere una visione dettagliata.

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Moderne Wärmebildtechnik 1

Tramite l’elettronica, gli ausili tecnici come gli amplificatori di luce residua sono in grado di rilevare lo "spettro del vicino infrarosso" invisibile ad occhio nudo e di convertirlo in luce visibile su uno schermo. Nell’oscurità completa, si può produrre una riflessione artificiale tramite appositi emettitori di infrarossi. Questa tecnica presenta tre svantaggi, vale a dire la portata limitata, la dipendenza da sorgenti di luce infrarossa e la mancanza di contrasto.

È qui che entra in gioco la tecnologia di imaging termico. Le termocamere non utilizzano la radiazione elettromagnetica riflessa, ma rilevano il calore che si irradia da qualsiasi corpo. Perfino il ghiaccio irradia calore, così come qualsiasi oggetto con una temperatura superiore a -273 °C. Ciò rende l'immagine termica completamente indipendente dalla luce del giorno o dalle sorgenti di radiazioni artificiali. In effetti, la termocamera percepisce differenze di temperatura molto lievi, a volte anche di 0,01 °C, che vengono convertite in un'immagine ad altissimo contrasto nello spettro visibile. Maggiore è la temperatura di un corpo, maggiore è l'energia rilevata da ciascun pixel della termocamera. Come risultato della radiazione termica di tutti i singoli pixel, si genera un'immagine in bianco e nero con molti livelli di grigio. Ciascun livello di grigio rappresenta una differenza di temperatura di pochi centesimi di grado Celsius. L'elaborazione digitale dell'immagine nel dispositivo converte quindi questa immagine in bianco e nero in diverse scale di colori, ad es. nei colori dell'arcobaleno, White Hot, Black Hot, o Red Hot.

Come una videocamera, anche un dispositivo di imaging termico ha un obiettivo che raccoglie i raggi incidenti (in questo caso il calore) e li focalizza sul sensore. Tuttavia, qui le lenti non sono fatte di vetro, ma di germanio, solfuro di zinco, seleniuro di zinco o composti di silicio. Questi materiali trasmettono la radiazione termica in modo ottimale, mentre il vetro trasmette solo una frazione di questo spettro. Tuttavia, la produzione delle lenti al germanio è molto complessa e costosa e ciò si riflette nel prezzo dei dispositivi di termografia.

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Moderne Wärmebildtechnik 2

A questo punto i raggi di calore focalizzati colpiscono un sensore speciale, chiamato anche microbolometro. Questo sensore rileva la radiazione infrarossa nella gamma delle onde medie e lunghe e funge da sensore di immagine con matrice bidimensionale. Il sensore invia un segnale elettronico a un processore, che valuta le informazioni dai singoli pixel e le converte in un'immagine su uno schermo, riconoscibile dall'occhio. I dispositivi di imaging termico non hanno oculari tradizionali; l'ingrandimento viene solitamente eseguito per via digitale.

Criteri di qualità dei dispositivi di termografia.

Resolution

Resolution is the number of pixels (detector cells) in horizontal and vertical arrangement (e.g. 640 x 480). As a rule, the higher the number of pixels, the higher the quality of the image obtained. Higher resolution usually means a higher purchase price.

Pitch

Pitch is the size of an individual detector cell (a pixel) in micrometers (e.g. 17 μm or 12 μm). The current state of the art is 12 μ m. A smaller pixel pitch does not necessarily mean a better image. Often, for a similarly good image at 12 μm compared to 17 μm, more elaborate optics are required.

NETD (Noise Equivalent Temperature Difference)

NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) is a measure of detector sensitivity. NETD indicates the smallest temperature difference perceived by the sensor and is given in millikelvin (mK). In principle, a lower value is better, but NETD measurements are not standardized. Device performance can only be defined to a limited extent via NETD; the optics concept and the image processing are decisive.

Frame rate

Frame rate in hertz (Hz), or sometimes fps (frames per second), is a criterion for smooth image display during moving observation. Here, higher is better. The current state of the art is 50 Hz.

f-number

f-number (or f-stop) is the ratio of focal length to the effective lens diameter. An f-number around 1.0 is ideal.

Housing

Various aspects are decisive when choosing a material for the housing. Cost-effectiveness, manufacturability and – increasingly important at present – material availability. The properties of modern plastics are no longer inferior to those of traditional materials such as aluminum or magnesium alloys.

a-Si and VOx

a-Si and VOx describe the carrier material of the detector. VOx stands for vanadium oxide, a-Si for amorphous silicon. While a-Si was the preferred material years ago, VOx is now in the lead.

Display

Today’s thermal cameras are equipped with organic LED or AMOLED displays, or LCD or LCoS displays with high resolution. However, display size should always be considered in relation to the sensor’s resolution. Resolution, in conjunction with the optics, determines the performance of the device.

NUC

NUC (Non Uniformity Correction) is the internal calibration of the sensor. It compensates for adverse influences such as the temperature increase of the device/ optics during operation, which can have a negative effect on image quality. This is done either by a mechanical shutter, by image processing algorithms, or simply by covering the lens with a protective cap or by hand.