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紅外科普 | 4大要素,確保熱像儀完成高精度測量任務(wù)


  來源: testo德圖儀器 時間:2022-08-19 編輯:清風(fēng)
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Testo  紅外科普:測量精度的4大要素



一張紅外熱圖反映了被測目標(biāo)的整體溫度分布,每一個紅外像素點即代表一個溫度讀數(shù)。從效率和安全的角度出發(fā),非接觸、無損測量、掃描式的紅外熱像儀優(yōu)勢顯著。


隨之而來的是一個不少人的疑問:測量精度如何保證,這是如何做到的呢?


讓我們從熱像儀測溫精度的4大要素來回答這個問題。


01 探測器


熱像儀的核心是探測器:一個微米大小像素的焦平面陣列探測器(FPA),由各種對紅外波長敏感的材料制成的紅外敏感像素矩陣組成。這些紅外敏感像素矩陣可以將接收到的被測物的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號輸出,從而形成紅外圖像。紅外圖像上的數(shù)值表示被測物的表面溫度,不同的溫度數(shù)值在紅外圖像上顯示不同的顏色。每一個像素點的顏色將按照其在調(diào)色板中所在的比例顯示。


探測器的紅外分辨率即是指紅外敏感像素矩陣的排列數(shù)量。紅外分辨率為320 x 240像素的探測器擁有76,800像素,能反映出76,800個單獨的測量值。640 x 480像素的探測器則擁有307,200像素,測量值數(shù)量是320 x 240像素的探測器的四倍。




劃重點


? 分辨率越高,熱像儀就可以更好地從更遠(yuǎn)的距離測量較小的物體,從而仍然提供清晰聚焦的圖像,測溫也更加準(zhǔn)確。


? 熱像儀的速度取決于創(chuàng)建單個圖像所需的時間。


02 熱靈敏度(NETD)


NETD英文全稱:Noise Equivalent Temperature Difference,實際的定義為“噪聲等效溫差”。這可以理解為探測器能夠測量并可視化的最小溫差,以毫開爾文(mK)表示。例如,熱靈敏度為50 mK表示熱成像儀能夠識別的最小溫差為50 mK(= 0.05°C)。



劃重點


? 噪點越少,NETD值越小。在相同像素數(shù)下,圖像的對比度越高,即NETD值越小越好。


? 通過使用很大光圈的鏡頭可以改善NETD。


03 補償


Testo熱像儀采用非制冷型探測器。該探測器不僅受到被測物體的紅外輻射的影響,還受到熱像儀自身周圍溫度的影響。


下圖為熱像儀(含探測器、光學(xué)元件和電子元件)的橫截面。如圖所示,來自被測物體輻射量僅占總輻射量的5%。要實現(xiàn)精確的測量,其余95%的影響必須得到補償。由于這些影響隨環(huán)境溫度的變化而變化,因此Testo熱像儀的外殼中安裝了幾個高度精確的溫度傳感器。從而確保傳感器的環(huán)境溫度不會偽造測量值。



重點


? 內(nèi)置高精度溫度傳感器,準(zhǔn)確補償熱像儀自身周圍溫度對熱像儀測溫的影響。


? 儀器本身還可以設(shè)定環(huán)境溫度、測量距離等參數(shù),以便減小測量誤差。


04 校準(zhǔn)


環(huán)境輻射對溫度傳感器的影響需要通過校準(zhǔn)來補償。想要獲得出色的溫度測量精度,需要進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的校準(zhǔn)工作。


Testo熱像儀的校準(zhǔn)涵蓋了-15 °C至+50°C的環(huán)境溫度范圍。例如:testo 883 和 testo 890 熱成像儀的每個像素都會接收到屬于它自己的詳細(xì)的傳感器特性曲線,以保證在不同環(huán)境溫度下的測量精度。探測器、光學(xué)元器件和校準(zhǔn)這三者間的精確平衡及相互作用,是testo 883和testo 890能夠擁有高測量精度的原因所在。

關(guān)鍵詞:紅外熱像儀 測量 Testo    瀏覽量:9513

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