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干貨分享——了解熱像儀的距離系數(shù)比

2025China.cn   2021年01月12日

距離系數(shù)是紅外測溫儀的一個重要參數(shù),也叫光學(xué)分辨率。

  距離系數(shù)由D:S之比確定,即測溫儀探頭到目標之間的距離D與被測目標直徑之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠離目標之處,而又要測量小的目標,就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。如果測溫儀遠離目標,而目標又小,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測溫儀。對于固定焦距的測溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點處為光斑最小位置,近于和遠于焦點位置光斑都會增大,存在兩個距離系數(shù)。因此,為了能在接近和遠離焦點的距離上準確測溫,被測目標尺寸應(yīng)大于焦點處光斑尺寸;變焦測溫儀有一個最小焦點位置,可根據(jù)到目標的距離進行調(diào)節(jié)。增大D:S,接收的能量就減少,如不增大接收口徑,距離系數(shù)D:S很難做大,這就要增加儀器成本。

  使用一臺紅外熱像儀最遠距離目標多遠仍能精確測溫?答案取決于諸多因素,但是需要記住的關(guān)鍵一點是,能借助熱像儀看到目標,并不一定意味著您的距離夠近,能夠獲得目標的精確測量值。
  正如醫(yī)院的視力檢查。當(dāng)您坐在檢查室里看視力表時,您或許能夠看清字母最小的那一行——但如果距離再遠一點,您還能看得清嗎(即精確“測量”它們)?

  當(dāng)您離待測目標越來越遠,就會無法準確測量溫度。

  為了確定能精確測定多遠的目標,您需要了解熱像儀的光斑尺寸比(SSR)。也稱作距離系數(shù)比(D:S比),能夠決定您距離特定尺寸(光斑尺寸)的目標最遠多遠(測量距離)仍能精確測量目標溫度。

  SSR的公式為:SSR = 距離/光斑尺寸
  SSR為36:1的熱像儀能在距離被測物36英尺處測量直徑1英尺的目標,或距離被測物36米處測量直徑1米的目標,或距離144米處測量直徑4米的目標。需要注意的是,距離系數(shù)比保持恒定。

  計算光斑尺寸比

  如果使用FLIR熱像儀的視場角計算器,輸入10英尺(120英寸),得到的IFOV為0.31英寸。該數(shù)值為單一像素(1×1)的可測量尺寸。通過將這些數(shù)值代入SSR公式:
  SSR = 距離/光斑尺寸

  我們得到的距離系數(shù)比為120:0.31。簡而言之,0.31英寸大約為1英寸的1/3,因此該計算結(jié)果得出的結(jié)論就是:該熱像儀能夠在120英寸遠的距離測量1/3英寸的物體。

  太好了,大功告成,對嗎?不完全對。該單一像素測量值被稱為“光斑尺寸比理論值”。盡管該數(shù)值真實準確,但會令人誤解,因為它必定達不到最高精確度。

  光斑尺寸比理論值 - “正確”但是不精確
  光斑尺寸比理論值僅能反映單一像素內(nèi)非常小范圍的溫度,但是單一像素測量值可能不準確的原因有很多:
  紅外熱像儀會產(chǎn)生壞像元
  物體反射:鏡頭劃傷或太陽光反射會造成錯誤的正讀值或錯誤的高讀數(shù)
  物體溫度較高——例如螺栓頭——可能與單一像素寬度相近,但像素是正方形的,而螺栓頭是六角形的。
  沒有完美的光學(xué)組件:光學(xué)系統(tǒng)中通常會存在一些失真影響測量值
  在實際情況下,為了獲得最精確的溫度測量值,您的確需要盡可能多地獲取待測目標的像素。一兩個像素可能足以定性地確定溫差的存在,但它可能無法精確反映整個區(qū)域范圍內(nèi)的平均溫度。我們建議確保待測物體數(shù)值所在熱區(qū)的面積至少達到3×3像素。
  為了計算3×3像素的SSR,只需將您的IFOV乘以3,得出3×3像素而不是1×1。此數(shù)值會更加精確。
  如果將之前的IFOV(0.31英寸)乘以3,會得到:
  0.31×3=0.93英寸
  最終得出的SSR為120:0.93,這意味著您能從120英寸處精確測量尺寸將近1英寸的目標。

 

(轉(zhuǎn)載)

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