當(dāng)你無(wú)法清楚了解測(cè)量儀器所導(dǎo)出測(cè)量數(shù)據(jù)的敏感性級(jí)別和精度，便很難相信這些數(shù)據(jù)，而紅外熱像儀常常會(huì)被歸到這一測(cè)量?jī)x器的類別之中。而且，在討論紅外熱像儀的測(cè)量精度時(shí)，常常會(huì)用到一些令人困惑不已、產(chǎn)生誤解的復(fù)雜術(shù)語(yǔ)和行話。最終使一些研究人員完全對(duì)這些工具繞行而走。不過(guò)也因此，他們會(huì)與其在研發(fā)熱測(cè)量應(yīng)用所具有的潛在優(yōu)勢(shì)失之交臂。

在下面的討論中，我們會(huì)避免使用技術(shù)術(shù)語(yǔ)，以直白的語(yǔ)言闡述紅外熱像儀在測(cè)溫上的不確定性，讓你對(duì)此有基本的了解，從而幫助你理解紅外熱像儀標(biāo)定流程和精度。

熱像儀精度規(guī)格與不確定性方程式

或許大家會(huì)注意到，大多數(shù)紅外熱像儀的數(shù)據(jù)規(guī)格手冊(cè)上的精度規(guī)格會(huì)顯示為±2℃或讀數(shù)的2%。這儀規(guī)格數(shù)據(jù)基于廣泛采用的名為“平方和根值”（RSS）不確定分析技術(shù)結(jié)果。

這里需要說(shuō)明的是，目前所討論的計(jì)算值有效的條件是只有當(dāng)熱像儀用于實(shí)驗(yàn)室或戶外短距離范圍(20米以內(nèi))。由于大氣吸收因素，還有影響程度較小的發(fā)射率因素，距離變長(zhǎng)會(huì)增加測(cè)量值的不確定性。

當(dāng)紅外熱像儀的研發(fā)工程師在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)大部分現(xiàn)代的紅外熱像儀系統(tǒng)采用“平方和根值”的分析方法時(shí)，所得結(jié)果近似為±2 ?C或2% — 因此成為熱像儀規(guī)格參數(shù)中使用的合理精度率。

但是，實(shí)踐表明，諸如FLIR X6900sc的高性能的熱像儀比FLIR E40的經(jīng)濟(jì)型熱像儀的精度效果要好，因此，我們?nèi)孕枰鲂┕ぷ鱽?lái)更好地解釋這一觀察結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值和±1 ?C或1%精度

我們發(fā)現(xiàn)在觀察已知發(fā)射率和溫度的物體時(shí)，熱像儀實(shí)際產(chǎn)生的溫度測(cè)量值。此類物體一般指代為“黑體”。在引用已知發(fā)射率和溫度的物體的理論概念前，你可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)這個(gè)術(shù)語(yǔ)。黑體的這一概念也用來(lái)指代一些實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

圖1.位于美國(guó)佛羅里達(dá)州尼斯維爾的FLIR溫度記錄校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。

圖1顯示的是FLIR校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室里1/4圈的21個(gè)以上腔式黑體。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值的不確定性包括將校準(zhǔn)熱像儀指向校準(zhǔn)的黑體，并畫(huà)出隨時(shí)間變化的溫度變化。雖然經(jīng)過(guò)仔細(xì)的校準(zhǔn)，但在測(cè)量中總會(huì)出現(xiàn)一些隨機(jī)誤差。所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集可以對(duì)精度和精確性進(jìn)行量化。請(qǐng)參見(jiàn)圖2的校準(zhǔn)黑體測(cè)量值結(jié)果。

圖2.觀測(cè)37 ?C黑體時(shí)典型FLIR A325sc紅外熱像儀的響應(yīng)值。

圖2的圖形顯示的是FLIR A325sc紅外熱像儀在室內(nèi)距離0.3米觀測(cè)37 ?C黑體的2 小時(shí)以上的數(shù)據(jù)結(jié)果。

熱像儀每秒記錄一次溫度。數(shù)據(jù)圖形是圖像中所有像素的平均值。數(shù)據(jù)直方圖雖然顯示得更清楚，但大部分的數(shù)據(jù)點(diǎn)都位于36.8 ?C至37 ?C之間。記錄的最寬溫度范圍是從36.6 ?C至37.2 ?C。

我們來(lái)看下這個(gè)數(shù)據(jù)，所有像素平均值的預(yù)期精度可能達(dá)到0.5 ?C。有些人可能甚至?xí)暦QFLIR A325sc等使用相同探測(cè)器的其他熱像儀的精度為±1 ?C。不過(guò)，也有些人可能會(huì)辯稱，上面圖形顯示的是所有像素的平均值，可能并不能代表個(gè)別的像素。

了解所有像素彼此有多一致的一種方法為觀察標(biāo)準(zhǔn)差和時(shí)間。