當你無法清楚了解測量儀器所導出測量數(shù)據(jù)的敏感性級別和精度，便很難相信這些數(shù)據(jù)，而紅外熱像儀常常會被歸到這一測量儀器的類別之中。而且，在討論紅外熱像儀的測量精度時，常常會用到一些令人困惑不已、產(chǎn)生誤解的復雜術語和行話。最終使一些研究人員完全對這些工具繞行而走。不過也因此，他們會與其在研發(fā)熱測量應用所具有的潛在優(yōu)勢失之交臂。

在下面的討論中，我們會避免使用技術術語，以直白的語言闡述紅外熱像儀在測溫上的不確定性，讓你對此有基本的了解，從而幫助你理解紅外熱像儀標定流程和精度。

熱像儀精度規(guī)格與不確定性方程式

或許大家會注意到，大多數(shù)紅外熱像儀的數(shù)據(jù)規(guī)格手冊上的精度規(guī)格會顯示為±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）不確定分析技術結果。

這里需要說明的是，目前所討論的計算值有效的條件是只有當熱像儀用于實驗室或戶外短距離范圍(20米以內)。由于大氣吸收因素，還有影響程度較小的發(fā)射率因素，距離變長會增加測量值的不確定性。

當紅外熱像儀的研發(fā)工程師在實驗室條件下對大部分現(xiàn)代的紅外熱像儀系統(tǒng)采用“平方和根值”的分析方法時，所得結果近似為±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，實踐表明，諸如FLIR X6900sc的高性能的熱像儀比FLIR E40的經(jīng)濟型熱像儀的精度效果要好，因此，我們仍需要做些工作來更好地解釋這一觀察結果。

實驗室測量值和±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，熱像儀實際產(chǎn)生的溫度測量值。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，你可能聽說過這個術語。黑體的這一概念也用來指代一些實驗室設備。

圖1.位于美國佛羅里達州尼斯維爾的FLIR溫度記錄校準實驗室。

圖1顯示的是FLIR校準實驗室里1/4圈的21個以上腔式黑體。

實驗室測量值的不確定性包括將校準熱像儀指向校準的黑體，并畫出隨時間變化的溫度變化。雖然經(jīng)過仔細的校準，但在測量中總會出現(xiàn)一些隨機誤差。所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集可以對精度和精確性進行量化。請參見圖2的校準黑體測量值結果。

圖2.觀測37 ?C黑體時典型FLIR A325sc紅外熱像儀的響應值。

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

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。

我們來看下這個數(shù)據(jù)，所有像素平均值的預期精度可能達到0.5 ?C。有些人可能甚至會聲稱FLIR A325sc等使用相同探測器的其他熱像儀的精度為±1 ?C。不過，也有些人可能會辯稱，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準差和時間。