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红外科普|4大要素,确保热像仪完成测量任务

发布时间:2022-08-26      点击次数:834

一张红外热图反映了被测目标的整体温度分布,每一个红外像素点即代表一个温度读数。从效率和安全的角度出发,非接触、无损测量、扫描式的红外热像仪优势显著。

随之而来的是一个不少人的疑问:测量精度如何保证,这是如何做到的呢?

让我们从热像仪测温精度的4大要素来回答这个问题。


1 探测器

热像仪的核心是探测器:一个微米大小像素的焦平面阵列探测器(FPA),由各种对红外波长敏感的材料制成的红外敏感像素矩阵组成。这些红外敏感像素矩阵可以将接收到的被测物的红外辐射转换成电信号输出,从而形成红外图像。红外图像上的数值表示被测物的表面温度,不同的温度数值在红外图像上显示不同的颜色。每一个像素点的颜色将按照其在调色板中所在的比例显示。

探测器的红外分辨率即是指红外敏感像素矩阵的排列数量。红外分辨率为320 x 240像素的探测器拥有76,800像素,能反映出76,800个单独的测量值。640 x 480像素的探测器则拥有307,200像素,测量值数量是320 x 240像素的探测器的四倍。


 

 

 

重点:

✓ 分辨率越高,热像仪就可以更好地从更远的距离测量较小的物体,从而仍然提供清晰聚焦的图像,测温也更加准确。

✓ 热像仪的速度取决于创建单个图像所需的时间。


2 热灵敏度(NETD)

NETD英文全称:Noise Equivalent Temperature Difference,实际的定义为“噪声等效温差”。这可以理解为探测器能够测量并可视化的最小温差,以毫开尔文(mK)表示。例如,热灵敏度为50 mK表示热成像仪能够识别的最小温差为50 mK(= 0.05°C)。

 

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重点:

✓ 噪点越少,NETD值越小。在相同像素数下,图像的对比度越高,即NETD值越小越好。

✓ 通过使用很大光圈的镜头可以改善NETD。


3 补偿

Testo热像仪采用非制冷型探测器。该探测器不仅受到被测物体的红外辐射的影响,还受到热像仪自身周围温度的影响。

下图为热像仪(含探测器、光学元件和电子元件)的横截面。如图所示,来自被测物体辐射量仅占总辐射量的5%。要实现精确的测量,其余95%的影响必须得到补偿。由于这些影响随环境温度的变化而变化,因此Testo热像仪的外壳中安装了几个高度精确的温度传感器。从而确保传感器的环境温度不会伪造测量值。

 

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重点:

✓ 内置高精度温度传感器,准确补偿热像仪自身周围温度对热像仪测温的影响。

✓ 仪器本身还可以设定环境温度、测量距离等参数,以便减小测量误差。


4 校准

环境辐射对温度传感器的影响需要通过校准来补偿。想要获得出色的温度测量精度,需要进行严格细致的校准工作。

Testo热像仪的校准涵盖了-15 °C至+50°C的环境温度范围。例如:testo 883 和 testo 890 热成像仪的每个像素都会接收到属于它自己的详细的传感器特性曲线,以保证在不同环境温度下的测量精度。探测器、光学元器件和校准这三者间的精确平衡及相互作用,是testo 883和testo 890能够拥有高测量精度的原因所在。


重点:

✓ 仪器自含黑体校准,无需现场外置黑体进行校准。

✓ 手动/自动进行现场黑体校准,为保证测量精度。

 

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