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(gè)紅外像素點(diǎn)即代表一個(gè)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(gè)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(gè)問題。

01 探測器

熱像儀的核心是探測器：一個(gè)微米大小像素的焦平面陣列探測器(FPA)，由各種對(duì)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(hào)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(gè)像素點(diǎn)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(gè)單獨(dú)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(diǎn)

? 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(gè)圖像所需的時(shí)間。

02 熱靈敏度（NETD）

NETD英文全稱：Noise Equivalent Temperature Difference，實(shí)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(shí)別的最小溫差為50 mK（= 0.05°C）。

劃重點(diǎn)

? 噪點(diǎn)越少，NETD值越小。在相同像素?cái)?shù)下，圖像的對(duì)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(bǔ)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(shí)現(xiàn)精確的測量，其余95％的影響必須得到補(bǔ)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(gè)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(huì)偽造測量值。

劃重點(diǎn)

? 內(nèi)置高精度溫度傳感器，準(zhǔn)確補(bǔ)償熱像儀自身周圍溫度對(duì)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(duì)溫度傳感器的影響需要通過校準(zhǔn)來補(bǔ)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(gè)像素都會(huì)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。