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Karina
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Quels sont les différents types de capteurs infrarouges ?
2025-07-10 09:08:51
1. Qu'est-ce que le rayonnement infrarouge ?
Le rayonnement infrarouge (IR) est un type d'onde électromagnétique située entre la lumière visible et les micro-ondes dans le spectre électromagnétique. Nommé pour sa position juste au-delà du rouge, il s'étend de 0,8 à 1000 micromètres et est classé en infrarouge proche (NIR), infrarouge moyen (MIR), infrarouge lointain (FIR) et infrarouge extrême en fonction de la propagation atmosphérique.
Bien que invisible à l'œil humain, l'IR transporte des données physiques précieuses. Les capteurs infrarouges (détecteurs) convertissent ce rayonnement en signaux électriques mesurables, permettant des applications dans de nombreux domaines.
2. Classification et principes de fonctionnement des capteurs infrarouges
Les capteurs infrarouges sont les composants essentiels des systèmes de détection et d'imagerie infrarouges. Avec une grande variété de capteurs infrarouges disponibles, il existe plusieurs façons de les classer en fonction de différents critères :
· Par réponse en longueur d'onde: capteurs infrarouges proches, moyens, lointains et extrêmes
· Par température de fonctionnement: capteurs infrarouges refroidis cryogéniquement et non refroidis
· Par structure: détecteurs à élément unique, détecteurs à réseau linéaire et détecteurs à réseau de plan focal
· Par mécanisme de détection: capteurs infrarouges de type photonique et capteurs infrarouges de type thermique
Dans cette section, nous nous concentrerons sur l'explication des principes de fonctionnement et des caractéristiques d'application des capteurs infrarouges photonique et thermique - deux des types les plus importants de capteurs IR.
2.1 Capteurs infrarouges photonique
Les capteurs IR de type photon sont des dispositifs qui convertissent les signaux lumineux entrants en signaux électriques en se basant sur l'effet photoélectrique des matériaux. Les propriétés électriques d'un matériau sont principalement déterminées par le mouvement de ses électrons. Lorsque des photons infrarouges frappent la surface du matériau, ils excitent les électrons, modifiant le comportement électrique du matériau. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet photoélectrique.
1. Capteurs infrarouges photoconducteurs
Ces capteurs fonctionnent sur la base de l'effet photoconducteur. Certains matériaux semi-conducteurs présentent des changements significatifs de conductivité électrique lorsqu'ils sont exposés au rayonnement infrarouge. Les détecteurs infrarouges fabriqués à partir de tels matériaux sont appelés capteurs IR photoconducteurs.Les capteurs IR photoconducteurs ont une réponse retardée en raison du phénomène de relaxation. Cela entraîne une vitesse de réponse plus lente par rapport à d'autres méthodes de détection IR.
2. Capteurs infrarouges photovoltaïques
Les capteurs IR photovoltaïques fonctionnent sur la base de l'effet photovoltaïque. Lorsqu'un matériau a un champ électrique interne, les paires électron-trou générées par l'absorption de photons ont tendance à se déplacer dans des directions opposées, créant une différence de potentiel. Cette tension peut être mesurée sous forme de signal électrique si un circuit externe est connecté.
3. Capteurs infrarouges photoémetteurs
Les capteurs IR photoémetteurs utilisent l'effet photoémetteur. Lorsque des photons de fréquence vvv frappent la surface d'un solide, les électrons peuvent absorber l'énergie (hv) et gagner suffisamment d'énergie cinétique pour surmonter la barrière de potentiel de surface, s'échappant dans le vide sous forme d'électrons photoélectriques.
Bien que les capteurs de type photonique offrent des avantages tels qu'une réponse rapide, une taille compacte, une haute fiabilité et une forte adaptabilité, ils sont sensibles au bruit thermique. À température ambiante, les électrons excités thermiquement peuvent augmenter le courant de fuite et dégrader les performances. Par conséquent, ces capteurs ont souvent besoin d'un refroidissement cryogénique pour fonctionner de manière optimale, ce qui augmente le coût et la complexité du système.
· Réduction du flou et des fantômes dans l'image
· Temps de réponse plus rapide
· Plus large plage dynamique
· Sensibilité thermique plus élevée
En conséquence, les microbolomètres sont devenus le choix privilégié dans de nombreuses applications d'imagerie thermique nécessitant une détection infrarouge précise et efficace.
3. Capteurs infrarouges photonique vs. thermique
Lorsque l'on compare les différents types de capteurs IR, les capteurs infrarouges photonique et les capteurs infrarouges thermique ont chacun des caractéristiques distinctes et des avantages d'application.
Comparaison clé : Capteurs IR photonique vs. thermique
Caractéristique | Photon IR Sensors | Thermal IR Sensors |
Vitesse de réponse | Très rapide | Modérée à lente |
Sensibilité | Très élevée | Moins élevée, mais suffisante pour de nombreuses applications |
Sensibilité à la température | Élevée – les performances s'améliorent avec le refroidissement | Faible – les performances sont stables sans refroidissement |
Sensibilité à la longueur d'onde Mots-clés: Capteur infrarouge , Photon vs. Thermique , Technologie d'imagerie thermique |