由于其非接觸式測溫能力,熱像儀已成為各種研發(fā)項(xiàng)目不可缺少的工具,具有特定能力的熱像儀種類繁多,可用于科研應(yīng)用。為了幫助您選擇滿足您所有要求的熱像儀,我們列出了您在購買前需要考慮的因素以助您縮小選擇范圍,找到最適合您的熱像儀!
通常,使用紅外熱像儀的目的是測量您感興趣對象的溫度變化。測量溫度時(shí),您應(yīng)該考慮兩件事:物體的溫度范圍和您希望達(dá)到的溫度分辨率。弄清楚這兩個(gè)問題將幫助您判斷哪種類型的紅外熱像儀和探測器最適合您的應(yīng)用。
1、溫度范圍(量程)
溫度范圍(量程)由被測對象的冷熱程度定義。這也可能是您正在查看的場景中最冷和最熱的溫度。例如,您可能正在對跑道上空轉(zhuǎn)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱成像。在這個(gè)例子中,機(jī)身溫度可能約為25℃,發(fā)動(dòng)機(jī)溫度為500℃。溫度范圍約為25°C至500°C,因此您需要尋找能夠同時(shí)測量整個(gè)范圍的紅外熱像儀。
2、溫度分辨率
溫度分辨率是需要測量的最小溫差,通常稱為溫度靈敏度。紅外熱像儀的熱靈敏度范圍從0.020°C到0.075°C,具體取決于熱像儀的探測器類型。
紅外熱像儀的溫度分辨率或熱靈敏度通常表示為噪聲等效溫差(NEDT)。這一數(shù)值是紅外熱像儀在其噪聲基底以上所能探測到的最小溫度變化。簡單地說,這是你能用特定的熱像儀測量到的最小的溫度變化。表1展現(xiàn)了不同類型紅外熱像儀的一些常見溫度范圍(量程)和溫度分辨率。正如你所見,有很多選擇,但定義好你的溫度范圍(量程)和溫度分辨率(熱靈敏度),將有助于選擇最合適的熱像儀解決方案來滿足您要求。
3、曝光時(shí)間
曝光時(shí)間是指熱像儀捕捉一幀數(shù)據(jù)的速度,與傳統(tǒng)可見光相機(jī)的快門速度相似。紅外熱像儀的曝光時(shí)間稱為積分時(shí)間,或探測器的熱時(shí)間常數(shù)。這兩個(gè)術(shù)語只是指捕獲單個(gè)熱圖像所需的時(shí)間。
讓我們來探討一下紅外熱像儀的曝光時(shí)間,也就是傳統(tǒng)相機(jī)的曝光時(shí)間相對于長曝光和短曝光的優(yōu)勢。對于它們來說,曝光時(shí)間越短,高速拍攝時(shí)出現(xiàn)模糊的可能性越小。然而,由于曝光較短,成像目標(biāo)的時(shí)間就較少,所以你可能曝光量不足。另一方面,較長的曝光時(shí)間可以允許您從感興趣的物體上收集到更多的光(對于傳統(tǒng)相機(jī))或熱能(對于紅外熱像儀)。當(dāng)然,缺點(diǎn)是如果你的目標(biāo)移動(dòng)很快,你可能會(huì)看到模糊的成像。
因此,在短期和長期曝光時(shí)間之間存在權(quán)衡。但如果你回想一下表1,有些熱像儀有更好的熱分辨率,因此更靈敏。我們可以推斷,當(dāng)觀察相同的熱目標(biāo)時(shí),高靈敏度熱像儀僅需要更少的曝光時(shí)間來獲得與低靈敏度熱像儀相同的圖像。對于擁有更好熱分辨率探測器的熱像儀來說,你可以獲得兩個(gè)方面的最佳效果:較冷物體的良好圖像(畫面中探測器底噪較少)和無運(yùn)動(dòng)模糊圖像(更少的曝光時(shí)間)。
要確定特定紅外熱像儀是否滿足應(yīng)用程序的速度要求,您需要考慮:
● 目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng);
● 目標(biāo)物體加熱速度或冷卻速度;
● 紅外熱像儀的運(yùn)動(dòng)。
4、幀速率(幀/秒)
熱像儀系統(tǒng)的幀速率代表了每秒可以從紅外熱像儀中采集多少熱圖像。具有快速幀速率的紅外熱像儀系統(tǒng)允許您捕捉快速移動(dòng)目標(biāo)的熱特征,如彈道彈丸或爆炸場景。如果數(shù)據(jù)采集足夠快,甚至可以捕獲全輻射幀序列并以慢動(dòng)作播放。因此,熱像儀的幀速率越高,動(dòng)態(tài)改變目標(biāo)的效果越好。
正如你所想象的那樣,更短的曝光時(shí)間可以帶來更快的幀速率。熱像儀的幀速率從每秒幾幀到每秒數(shù)千幀不等。
5、總記錄時(shí)間
您是打算以高速捕獲長時(shí)間的數(shù)據(jù),還是以高速捕獲短時(shí)間的數(shù)據(jù),還是以慢速率捕獲數(shù)小時(shí)的數(shù)據(jù)?有多少熱像儀就有多少數(shù)據(jù)記錄選項(xiàng),所以應(yīng)該研究所有的數(shù)據(jù)收集場景,以確定您需要的紅外記錄系統(tǒng)的類型。
了解幀速率和總記錄時(shí)間對于選擇最適合您應(yīng)用的熱像儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng)非常重要。某些紅外熱像儀,如手持式熱像儀,具有內(nèi)置存儲(chǔ)功能,可以記錄到內(nèi)部閃存或可移動(dòng)小型SD卡中。