La technologie infrarouge fait son chemin dans une gamme de plus en plus large d’applications grand public innovantes. Cette technologie a été découverte pour la première fois au début du 19e siècle. Cependant, il a fallu un certain temps pour pouvoir réellement l’utiliser et l’intégrer dans des produits commercialisables. Aujourd’hui, la puissante technologie infrarouge est utilisée de diverses manières inédites, ajoutant de la valeur aux systèmes avancés des véhicules autonomes et des bâtiments intelligents, par exemple.

L’infrarouge peut être intégré dans des systèmes existants pour ajouter de nouvelles capacités techniques. Et, à mesure que les volumes de production augmentent, les coûts continueront de baisser, ce qui rendra la technologie encore plus accessible pour un éventail encore plus large d’utilisations.

Voici cinq choses que vous devez savoir sur la technologie infrarouge. Lisez la suite pour savoir comment cette technologie avancée apporte une valeur ajoutée à toute une série d’industries.

1. Le spectre électromagnétique et les différentes longueurs d’onde

Comment fonctionne le spectre électromagnétique ?

Le rayonnement est caractérisé par sa fréquence et sa longueur d’onde. Et toutes les radiations ne sont pas visibles par l’œil humain. Les rayonnements infrarouges ont des longueurs d’onde plus grandes que les rayonnements du spectre visible et des longueurs d’onde plus courtes que les rayonnements micro-ondes ou térahertz.

Il existe plusieurs longueurs d’onde dans le spectre électromagnétique, et chacune a des caractéristiques uniques.

NIR (proche infrarouge) : ce sont les plus courtes longueurs d’onde du spectre infrarouge, et les plus proches du spectre visible entre 0,78 µm et 2,5 µm. Le principe sous-jacent de la spectroscopie NIR, par exemple, est la vibration moléculaire causée par l’excitation des molécules par la source infrarouge. Les molécules absorbent les ondes infrarouges, ce qui modifie le degré de vibration des électrons. Cela crée un signal mesurable.

SWIR (infrarouge à ondes courtes) : Le spectre de 1 µm à 2,7 µm.Les détecteurs à base de silicium sont limités à environ 1,0 µm. Pour cette raison, l’imagerie SWIR nécessite des composants optiques et électroniques capables de fonctionner sur la plage de 0,9 µm à 1,7 µm, ce qui n’est pas le cas des détecteurs InGaAs non refroidis.

MWIR (infrarouge à ondes moyennes) : Le spectre compris entre 3 µm et 5 µm. L’imagerie thermique commence dans cette partie du spectre, où les gradients de température présents dans la scène observée commencent à se former. La détection MWIR nécessite des technologies refroidies par cryogénie comme le HgCdTe (MCT, ou MerCad), un matériau semi-conducteur II-VI.

LWIR (infrarouge à ondes longues) : Le spectre de 7 µm à 14 µm.Un détecteur capte la chaleur dégagée par les objets de la scène observée. Contrairement aux détecteurs de lumière visible, qui détectent la lumière réfléchie par les objets, les détecteurs LWIR n’ont pas besoin de source lumineuse. Ces détecteurs peuvent générer des images identiques de jour comme de nuit. L’image sera la même quelle que soit la lumière ambiante.

1. Les deux principales technologies

Il existe actuellement deux principaux types de détecteurs :

– Refroidis : Ces détecteurs sont maintenus à une température extrêmement basse grâce à un système de refroidissement cryogénique. Ce système abaisse la température du capteur à des températures cryogéniques et réduit le bruit induit par la chaleur à un niveau inférieur à celui du signal émis par la scène.

Les principaux avantages de ce type de détecteur sont une résolution et une sensibilité incroyablement élevées et la haute qualité d’image qui en résulte. Cependant, les détecteurs refroidis sont plus volumineux et plus chers que les détecteurs non refroidis. Cela les rend moins adaptés à certaines applications où le facteur de forme est plus important que la qualité de l’image.

– Détecteurs non refroidis ou microbolomètres : Ces détecteurs ne nécessitent pas de système de refroidissement. Avec la technologie des microbolomètres, les différences de température dans une scène déclenchent des changements dans la température du microbolomètre. Ces changements sont ensuite convertis en signaux électriques, puis en images.Les systèmes équipés de détecteurs non refroidis sont plus rentables et nécessitent moins de maintenance que les systèmes équipés de détecteurs refroidis.

1. NETD, l’indicateur clé de la sensibilité du détecteur

NETD (noise-equivalent temperature difference) mesure la sensibilité thermique d’une caméra. Il s’agit de la plus petite différence de température qu’une caméra peut détecter. Elle est exprimée en milliKelvin (mK) ou en degrés Celsius (° C). Plus la NETD est faible, plus la caméra est apte à détecter un contraste thermique. Par conséquent, la NETD peut être considérée comme analogue au contraste dans les détecteurs de lumière visible.

Dans les détecteurs infrarouges, la NETD peut varier entre 25 mK et 100 mK pour les microbolomètres non refroidis. Pour les détecteurs refroidis, elle est d’environ 10 mK.

La NETD est particulièrement importante pour les scènes à faible contraste thermique (scènes où tous les objets sont à peu près à la même température, comme les paysages, par exemple).

1. Résolution et champ de vision (FOV)

Le champ de vision (FOV) est la largeur de l’angle qu’une caméra peut capturer. Le FOV doit être considéré avec la résolution de l’image (le nombre de pixels).

La résolution indiquera la netteté de l’image, tandis que le FOV montrera sa largeur. Plus la résolution est élevée (en d’autres termes, plus vous avez de pixels), plus l’image est nette. Cependant, pour augmenter le nombre de pixels, vous devez réduire le FOV.

1. Analogique ou numérique

Comme son nom l’indique, un convertisseur analogique-numérique (CAN) est un système qui convertit un signal analogique en un signal numérique (binaire). Un convertisseur numérique-analogique (CNA) convertit un signal numérique en un signal analogique. Dans les modèles entièrement numériques, le CAN est intégré au capteur. Il convertit le signal vidéo analogique en un signal numérique qui peut être traité par un logiciel pour extraire les informations souhaitées de la scène. Les modèles tout-numériques peuvent également inclure un CNA à commutation de polarisation pour l’élément de détection. Ici, les intégrateurs de détecteurs n’ont plus besoin de développer des composants de puissance pour les détecteurs, ce qui facilite grandement leur mise en œuvre.