如何利用熱像儀測量目標(biāo)的大小和距離

上周給大家介紹了選擇研發(fā)熱像儀前

需要考慮的前兩點因素

今天我們接著來學(xué)習(xí)后邊的內(nèi)容

測量目標(biāo)的大小和距離？

為了在目標(biāo)物體上獲得最佳的熱成像畫面效果和大多數(shù)被測量物測量點的準(zhǔn)確溫度讀數(shù)，您應(yīng)該盡可能選擇一個將目標(biāo)物體占滿熱像圖視野的鏡頭。同時，您還需要優(yōu)化空間分辨率，以確保需要查看的最小目標(biāo)物體的細(xì)節(jié)與瞬時視場角。

空間分辨率

空間分辨率與瞬時視場角（IFOV：一個像素所能覆蓋的視場角范圍）相同，兩者都是可以在目標(biāo)上檢測到的最小物理細(xì)節(jié)，并且基于單個熱像儀（檢測器）像素覆蓋的最小區(qū)域。離物體越近，像素檢測到的區(qū)域越小。當(dāng)您移動得更遠(yuǎn)時，單個像素會覆蓋更大的目標(biāo)區(qū)域。通常來說，一個像素能夠顯示熱像圖中的最小分辨率，但是要準(zhǔn)確測溫，則需要至少3*3個像素。被測物體將熱像儀中點測溫的小圓圈或者小方框完全覆蓋，方能準(zhǔn)確測溫。

視場角和瞬時視場角

視場角（FOV）

你會注意到，當(dāng)你從更遠(yuǎn)的地方觀察物體時，視野也會發(fā)生變化。類似于空間分辨率，這意味著從遠(yuǎn)處成像時，目標(biāo)上被分配的像素比從近處成像時所分配到的像素少。理想情況下，您希望目標(biāo)物體占滿視野，但有時這是不可能的，因為過度靠近被測物體，可能對熱像儀操作員造成潛在的危險

確定了所需的視場角和空間分辨率后，您可以根據(jù)需求選擇最佳鏡頭或鏡頭組。手工確定這些值所需的數(shù)學(xué)運算可能令人望而生畏，因此FLIR開發(fā)了一個免費的在線視場角計算器來幫助您完成這一過程（具體使用說明請點擊“閱讀原文”）。使用在線工具時，只需輸入目標(biāo)物體大小、熱像儀鏡頭到目標(biāo)的距離和選擇不同度數(shù)的鏡頭。計算器就將計算目標(biāo)物體的視場角、空間分辨率和像素數(shù)，讓鏡頭選擇過程更簡單。

相關(guān)科普：小菲課堂｜紅外熱像儀能“看”多遠(yuǎn)，由你決定！

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哪種檢測器最適合應(yīng)用？

在上周文中我們解釋了溫度測量靈敏度是如何根據(jù)紅外熱像儀的探測器類型而變化的。另外需要考慮的一點是，不同的探測器技術(shù)可以感知不同波長或波段的紅外能量。根據(jù)您的應(yīng)用，紅外熱像儀感知能量的波段會對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。

這是典型的大氣在不同波段紅外能量的透射率曲線，根據(jù)該圖，在7.5微米至13.0微米和3.0微米至5.0微米的波段大氣中有良好的紅外透射。因此，如果您的應(yīng)用程序要求您在大氣中進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀察，那么選擇在這些高透射率波段的窗口中運行的探測器是最佳選擇。

類似的想法也適用于其他需要查看或瀏覽材料的應(yīng)用。例如，如果你想測量燈泡燈絲的溫度怎么辦？要做到這一點，你需要透過燈泡的外層玻璃進(jìn)行觀察。通過觀察燈泡玻璃的傳輸曲線，你會看到一個允許紅外有高透射率的光譜窗口。要透過玻璃觀察并測量燈絲，需要一臺能感應(yīng)3.0μm至4.1μm波段的熱像儀。

燈泡玻璃的透射曲線示例

下圖顯示了當(dāng)您通過熱像儀觀察燈泡時發(fā)生的情況，熱像儀可以感知玻璃高透射率窗口內(nèi)的情況。由于熱像儀是3.0- 5.0μm InSb探測器，因此，借助InSb探測器您可以精確地測量燈泡燈絲的溫度。

帶有InSb探測器（3.0μm至5.0微米）和《4.1μm濾光片的燈泡的熱成像圖像

另一方面，下圖演示了在玻璃璃高透射率窗口外操作的帶有熱像儀的燈泡所發(fā)生的情況。試圖使用7.5-13.0μm微測輻射熱計熱像儀測量燈絲，反而會導(dǎo)致只能測量燈泡表面的玻璃溫度。

帶有微測輻射熱計檢測器的燈泡的熱成像圖像（7.5μm至13.0μm）

總之，對于某些應(yīng)用，通過查閱材料可能會根據(jù)其獨特的光譜波段響應(yīng)引導(dǎo)您找到特定的探測器。