para una comparativa con otras cámaras termográficas

Control Energético, J.G.C.
Informe comparativo cámaras termográficas
INFORME COMPARATIVO
CÁMARAS TEMOGRÁFICAS
Fluke Ti25 – Flir P640
Jordi Andilla
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29/03/2010
Control Energético, J.G.C.
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1. Introducción
El presente informe resume las diferencias técnicas más relevantes entre las
cámaras termográficas Fluke Ti25 ( Figura 1a) y Flir P640 ( Figura 1b)
Figura 1.
a) Fluke Ti25
b) Flir P640
En concreto, los campos que se comparan son los referentes a resolución y
sensibilidad térmicas des de un punto de vista teórico, pues se dispone,
solamente, de las características técnicas presentadas en el desglose
técnico.
2. Descripción
a. Fluke Ti25
Por su ergonomía, esta cámara es de tipo pistola, pues se manipula
con un mango en posición vertical con un gatillo para tomar las
mediciones. La pantalla esta situada en la parte posterior a fin de que
el usuario pueda ver en tiempo real la escena a estudiar. En la parte
anterior encontramos el objetivo y la cámara CCD.
b. Flir P640
En este caso tenemos una cámara de tipo videocámara. Se manipula
mediante un asa giratoria que permite al usuario tomar medidas
orientando la cámara en distintos ángulos. La visualización se puede
realizar a través de una gran pantalla situada al lado izquierdo o a
través de un visor colocado en la parte posterior que permite al
usuario de trabajar independientemente de la iluminación y los
posibles reflejos en la pantalla. En la parte anterior encontramos un
gran objetivo intercambiable, un puntero láser y la cámara CCD con
iluminación incorporada para casos de baja iluminación.
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3. Características técnicas
Resolución
Sensibilidad Térmica (a 30 °C)
Campo de Visión
Distancia mínima de enfoque
Resolución espacial (IFOV)
Video Cámara Digital
Detector
Matriz de Plano Focal (FPA), rango
espectral
Rango de Temperatura, estándar
Precisión
Ti25
160x120
100mK
23ºx17º
0.15m
2.5 mrad
640 x 480
Microbolómetro no
Refrigerado
P640
640x480 píxeles
55 mK
24° x 18°
0.3 m
0.65 mrad
2048 x 1536
Microbolómetro no
Refrigerado
7.5 µm a 14 µm
7.5 a 13 µm
-40 °C a +500 °C
(opcional hasta +2000
°C)
± 2°C o ± 2%
-20 °C a +350 °C
± 2 °C o 2 %
4. Comparativo
Como podemos apreciar de la lista de características técnicas los puntos
que diferencian ambas cámaras más relevantes son: La resolución, la
sensibilidad térmica, la distancia mínima de enfoque y el rango de
temperatura.
En este apartado vamos a ilustrar el efecto de estas deferencias.
a. Resolución
La resolución en una cámara termográfica es la capacidad de distinguir los
detalles de una imagen. De la misma manera que en una cámara
fotográfica digital normal cuanto mayor sea la resolución mayor detalles
podremos observar en la imagen. Si el detalle de la imagen se ve reducido,
en lugar de tener un punto bien definido tendremos un borrón. Esto resulta
grave cuando el punto en cuestión es un punto caliente a medir. En la
Figura 2 podemos ver una imagen tomada a 160x120 pixeles (Ti25) dónde
podemos observar no sólo que hay una zona caliente en la zona marcada en
rojo sino que además el problema puede estar dentro de la caja de
conexión (ya que observamos un punto caliente dentro de ésta).
Figura 2 Imagen termográfica a 160x120 pixeles e imagen con resaltado
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Si por el contrario observamos la misma escena (Figura 3) utilizando una
resolución de 640x480 (P640), podemos ver que el problema se extiende
realmente hasta, como mínimo, la mitad de la caja de conexión.
Figura 3 Imagen termográfica a 640x480 pixeles e imagen con resaltado
En la Figura 4 podemos observar una ampliación de los casos anteriores y
podemos ver como el punto bien definido de la derecha es prácticamente
inapreciable en la imagen de la izquierda debido a la menor resolución.
Figura 4 Detalle de las imágenes anteriores
El siguiente ejemplo (Figura 5) muestra la imagen termográfica del Palau
Sant Jordi de Barcelona con resoluciones 160x120 y 640x480 píxeles
respectivamente.
Figura 5 Imagen termográfica del Palau Sant Jordi a 160x120 y 640x480 pixeles respectivamente
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En este caso, podemos ver como en el primer caso somos incapaces de
distinguir los detalles de la imagen. Este efecto puede hacer pasar por alto
ciertos puntos calientes de la imagen, como podemos ver en la Figura 6
(marcados en blanco).
Figura 6 Detalle de la entrada
b. Sensibilidad y precisión
A diferencia de la resolución la sensibilidad es la capacidad de distinguir dos
valores de temperatura distintos. Por ejemplo una medida de 30,5ºC
(303ºK) hecha con la Ti25 podría ser confundida con una medida de 30,4ºC
o 30,6ºC. En el caso de la P640 la misma medida puede corresponder a
30,445ºC o 30,555ºC.
Este efecto es menospreciable en el caso de detección de puntos calientes.
Por el contrario, en el caso de, por ejemplo, la detección de líneas
emparedadas, si añadimos la menor resolución de la primera cámara con
este efecto de precisión de medida podemos incurrir en una verdadera
limitación de la cámara Fluke.
En la Figura 7 podemos observar como el efecto de duplicar la imprecisión
de medida y reducir la resolución puede eliminar completamente la
información de una imagen.
Figura 7 Imagen de bajo contraste con ruido debido a la imprecisión en la sensibilidad.
c. Distancia mínima de enfoque
Esta característica nos define la distancia mínima a la que podemos obtener
una imagen nítida de un objeto. Dada la diferencia de resolución entre
ambas cámaras es normal que para unas características ópticas similares es
normal que la distancia mínima de enfoque sea menor en el caso de la Ti25
dada a su menor capacidad de definir los detalles. No habrá diferencia entre
un objeto ligeramente mal enfocado y uno de perfectamente enfocado
siempre y cuando el tamaño del desenfoque sea mas pequeño que el píxel
que se lo graba.
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5. Conclusiones y comentarios
Hay diferencias notables en cuanto a prestaciones entre ambas cámaras
comparadas. La más importante sin duda es la resolución. Ésta afecta
directamente la calidad de la imagen y por lo tanto a la precisión de
medida. Evidentemente, dependerá del uso que se le quiera dar a la cámara
la importancia de esta diferencia.
Un papel similar juega la sensibilidad de medida aunque ésta sea de menor
importancia.
Hemos visto que la profundidad de campo es menor en el caso de la P640 y
que esto produce el incremento de distancia mínima de enfoque.
Por último, y aunque no se ha analizado concretamente, el rango de medida
en temperatura es mayor en el caso de la P640 cosa que la hace utilizable
en un mayor número de aplicaciones.
En conclusión las prestaciones de la cámara P640 son superiores a las de la
Ti25 y hacen a ésta primera más versátil y con un mayor número de
aplicaciones potenciales.
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