选择红外热像仪需要关注的7个问题

产品研发

由于红外热像仪有非接触式测温功能，因此它成为各种研究和开发项目不可或缺的工具，并且有许多类型的热像仪具有适合科学和研究应用的特定功能。为了帮助您选择满足所有要求的红外热像仪，小菲列出了您在购买前需要思考的7个问题，用来帮助您缩小选项范围，让您选到最合适的热像仪！

你需要测量的温度范围？

通常，使用红外热像仪的目的是测量您感兴趣对象的温度变化。测量温度时，您应该考虑两件事：物体的温度范围和您希望达到的温度分辨率。弄清楚这两个问题将帮助您判断哪种类型的红外热像仪和探测器最适合您的应用。

温度范围（量程）

温度范围（量程）由被测对象的冷热程度定义。这也可能是您正在查看的场景中最冷和最热的温度。例如，您可能正在对跑道上空转的飞机发动机进行热成像。在这个例子中，机身温度可能约为25℃，发动机温度为500℃。温度范围约为25°C至500°C，因此您需要寻找能够同时测量整个范围的红外热像仪。

温度分辨率

温度分辨率是需要测量的最小温差，通常称为温度灵敏度。红外热像仪的热灵敏度范围从0.020°C到0.075°C，具体取决于热像仪的探测器类型。

红外热像仪的温度分辨率或热灵敏度通常表示为噪声等效温差(NEDT)。这一数值是红外热像仪在其噪声基底以上所能探测到的最小温度变化。简单地说，这是你能用特定的热像仪测量到的最小的温度变化。表1展现了不同类型红外热像仪的一些常见温度范围（量程）和温度分辨率。正如你所见，有很多选择，但定义好你的温度范围（量程）和温度分辨率（热灵敏度），将有助于选择最合适的热像仪解决方案来满足您要求。

表1：不同热像仪的温度范围（量程）和温度分辨率

注：温度分辨率（热灵敏度）与红外热像仪的温度精度不同。确切地说，温度精度是热像仪精确测量物体准确温度的能力。为了帮助解释，假设我们看到的是一杯90°C的热咖啡，但它很快冷却到89°C。对于一台灵敏度很高的热像仪来说，检测细微的温度变化并不困难。但是，如果热像仪校准错误，它可能会读取91°C的起始温度和90°C的结束温度，因此，热像仪精度约为±1℃。

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想要多快获取数据？

回答这个问题时，您需要考虑三件事：曝光时间、帧速率和总记录时间。

曝光时间

曝光时间是指热像仪捕捉一帧数据的速度，与传统可见光相机的快门速度相似。红外热像仪的曝光时间称为积分时间，或探测器的热时间常数。这两个术语只是指捕获单个热图像所需的时间。

让我们来探讨一下红外热像仪的曝光时间，也就是传统相机的曝光时间相对于长曝光和短曝光的优势。对于它们来说，曝光时间越短，高速拍摄时出现模糊的可能性越小。然而，由于曝光较短，成像目标的时间就较少，所以你可能曝光量不足。另一方面，较长的曝光时间可以允许您从感兴趣的物体上收集到更多的光（对于传统相机）或热能（对于红外热像仪）。当然，缺点是如果你的目标移动很快，你可能会看到模糊的成像。

因此，在短期和长期曝光时间之间存在权衡。但如果你回想一下表1，有些热像仪有更好的热分辨率，因此更灵敏。我们可以推断，当观察相同的热目标时，高灵敏度热像仪仅需要更少的曝光时间来获得与低灵敏度热像仪相同的图像。对于拥有更好热分辨率探测器的热像仪来说，你可以获得两个方面的最佳效果：较冷物体的良好图像（画面中探测器底噪较少）和无运动模糊图像（更少的曝光时间）。

要确定特定红外热像仪是否满足应用程序的速度要求，您需要考虑：

● 目标物体的运动；

● 目标物体加热速度或冷却速度；

● 红外热像仪的运动。

帧速率（帧/秒）

热像仪系统的帧速率代表了每秒可以从红外热像仪中采集多少热图像。具有快速帧速率的红外热像仪系统允许您捕捉快速移动目标的热特征，如弹道弹丸或爆炸场景。如果数据采集足够快，甚至可以捕获全辐射帧序列并以慢动作播放。因此，热像仪的帧速率越高，动态改变目标的效果越好。

正如你所想象的那样，更短的曝光时间可以带来更快的帧速率。热像仪的帧速率从每秒几帧到每秒数千帧不等。

表2：不同热像仪的曝光时间和帧速率

总记录时间

您是打算以高速捕获长时间的数据，还是以高速捕获短时间的数据，还是以慢速率捕获数小时的数据?有多少热像仪就有多少数据记录选项，所以应该研究所有的数据收集场景，以确定您需要的红外记录系统的类型。

了解帧速率和总记录时间对于选择最适合您应用的热像仪和数据系统非常重要。某些红外热像仪，如FLIR T系列手持式热像仪，具有内置存储功能，可以记录到内部闪存或可移动小型SD卡中。其他热像仪，如FLIR X6900sc，通过千兆以太网、CameraLink或CoaxPress将高速热数据传输至PC端或笔记本电脑进行记录。

FLIR X6900sc高性能红外热像仪

FLIR的高速X系列热像仪使您能够对该热像仪上的RAM执行突发记录，利用高速RAM缓冲高速红外视频码流，随后将数据存储到可移动固态驱动器（SSD）中。对于高速扩展长度记录，有一些解决方案可以将全辐射视频码流传输到RAID磁盘阵列，该阵列可以处理快速帧序列并具有大量磁盘空间。热像仪和高速数据记录器上的存储介质都是可移动的。如果担心数据安全，只需取出并存放在安全的地方。
编辑：黄飞