随着红外热像仪在工作中的应用越来越普遍,越来越多的企业明白在工作项目中添加热成像传感器,可以发现很多肉眼看不到的东西。如果你正要将热像仪加入到目前的工作中去,以下这些事情一定要弄清楚!
01红外热像仪的工作原理
红外热像仪捕捉红外波段的能量(热量),并将这些能量通过数字或模拟视频图像输送出来。红外热像仪由镜头、热传感器、处理电子设备和机械外壳组成。镜头将红外能量聚焦到传感器(也称为探测器)上。探测器实际上是一组像元构成的,可以有多种像素配置,其中最常见探测器的分辨率是320x256和640x512像素。
夜视图像与热图像对比可知:热成像完全不受可见光照的影响
与可见光相机相比,红外热像仪的分辨率似乎较低,但这是有原因的。在红外热成像仪中,单个的探测器元件本身比在可见光相机中要大得多。可见相机的像素只有1-2μm,而红外热成像仪的探测器像元每个有12-17μm!这是因为热探测器需要感应波长比可见光大得多的能量,这就要求每个探测器像元都要大得多。因此,与相同机械尺寸的可见光相机相比,热像仪通常具有更低的分辨率(更少的像素)。
当热能到达探测器后,读出的电子设备将其转换成信号,该信号既可以从热像仪中传出,也可以通过像FLIR Boson这样的热像仪直接进入系统芯片电路。这为FLIR热像仪提供了图像处理和分析等内置功能,而这些功能曾经需要集成商开发后端电子设备。
02分辨率决定细节程度
首先问问自己,你需要什么样的红外图片?你需要看多远?以及你需要在图像中呈现的细节程度。如果你只需要检测一个物体,一个像素就足够了。如果你需要识别物体(如人、动物或车辆),你需要更高的分辨率。甚至可能需要更多的像素来识别物体的细节(例如,如果它是一个武装的人,是狗而不是鹿,或卡车而不是汽车)。
分辨率决定了热像仪可以检测到的细节
红外热像仪的范围从成本较低的成像仪(比如FLIR ONE Pro)到用于救生任务的高性能红外热像仪。像Boson这样的FLIR红外热像仪有qVGA(320x256)分辨率和VGA(640x512)分辨率,视场角(FOV)从4°到92°不等。像有些低成本解决方案可以选择使用80x60和160x120这样的低分辨率热像仪。
03热灵敏度数值越低,性能越好
热像仪的灵敏度被指定为噪声等效温差(NETD)。NETD是一种信噪比指标,它告诉您产生与热像仪时间噪声相等的信号所需的温差,以及热像仪可以分辨的最小温差。
对于需要检测细微温差和精细细节的应用,NETD较低非常重要。NETD通常以毫开尔文(mK)表示,数字越小表示性能越好。FLIR热像仪的灵敏度普遍低于50mK,处于行业领先水平(低成本制造商的热像仪可能会将NETD设置在测试环境温度50℃,而不是行业标准的测试环境温度30℃,从而隐藏其低灵敏度。)
需要数值低的NETD来检测电路板上的细节
04中波or长波红外热像仪
热像仪通常只对两个波段之一敏感:3-5μm的中波红外(MWIR)或8-14μm的长波红外(LWIR)。
尽管也有例外,但大多数MWIR热像仪需要使用车载低温冷却器将红外探测器冷却至约77开尔文,以便生成图像。制冷型热像仪比非制冷型热像仪更敏感,但冷却器增加了尺寸、重量、复杂性和成本,并且需要定期维护。像Lepton和Boson这样的非制冷型长波热像仪可以在环境温度下成像,因此它们比制冷型长波热像仪更小、更轻、更简单、成本更低。
05辐射测量过程与标准
所有热像仪都能提供其视野内热能相对强度的图像,但有些热像仪更进一步,还能提供这些物体的校准、非接触温度测量,这个过程叫做辐射测量。
为了做到这一点,热像仪需要补偿其他辐射源(反射、镜头材料)、大气效应(湿度、天气条件和与目标的距离)以及被观察物体的材料特性(尤其是发射率)。一旦这些元素已知,红外热像仪接收到的辐射量就可以转换为温度值,精度接近±2°C。
通过这台辐射热像仪上的点测量工具可以找到场景中的最高温度
FLIR热像仪具有不同程度的辐射测量能力和精度,从仅成像到简单的中心点测温功能,再到先进的辐射测量和更高的精度。
在为项目选择红外热像仪时
分辨率、热灵敏度、波长以及辐射测量
都是我们必须要考虑的因素
并不一定性能越好越适合
更要考虑项目的侧重点
目前你对选择热像仪还有哪些困惑?
可以来我们ITC红外培训系统学习下
这样你就可以弄清楚热像仪的原理和应用啦。
Teledyne FLIR是Teledyne Technologies旗下子公司,是国防和工业应用智能传感解决方案的优秀领先者,在全球拥有约4000名员工。公司成立于1978年,创造先进的技术帮助专业人士做出更好、更快的决策,拯救生命,改善生活。
原文标题:小菲课堂|为集成项目选择合适的热成像仪,这五点要清楚.......
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