我們來看下這個(gè)數(shù)據(jù),所有像素平均值的預(yù)期精度可能達(dá)到0.5?C。有些人可能甚至?xí)暦QFLIR A325sc等使用相同探測(cè)器的其他熱像儀的精度為±1?C。不過,也有些人可能會(huì)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(gè)別的像素。
了解所有像素彼此有多一致的一種方法是觀察標(biāo)準(zhǔn)差和時(shí)間。
觀測(cè)37 ?C黑體時(shí)典型FLIR A325sc紅外熱像儀的標(biāo)準(zhǔn)差(A325 SN 0463,1fps速率,37℃的黑體,1英尺距離,320240圖像的標(biāo)準(zhǔn)偏差)
上圖顯示出其典型的標(biāo)準(zhǔn)差小于0.1?C。突破到0.2?C左右的偶然情況也是因?yàn)闊嵯駜x進(jìn)行了單點(diǎn)校準(zhǔn)。單點(diǎn)校準(zhǔn)是自校準(zhǔn)流程中的一種類型,是所有采用微測(cè)輻射熱計(jì)的紅外熱像儀都必須定期執(zhí)行的流程。
到目前為止,我們討論的都是非制冷型微測(cè)輻射熱計(jì)紅外熱像儀采集的數(shù)據(jù),那么高性能量子探測(cè)器紅外熱像儀的結(jié)果會(huì)有何不同?
觀測(cè)35 ?C黑體時(shí)典型銻化銦紅外熱像儀的響應(yīng)值
上圖顯示的是典型3‐5μm帶銻化銦(InSb)探測(cè)器的紅外熱像儀,比如FLIRX6900sc。該熱像儀的參數(shù)文檔中標(biāo)明,該測(cè)試精度為±2?C或2%。你會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在這些參數(shù)范圍內(nèi):當(dāng)天的精度讀數(shù)約0.3?C,精確性讀數(shù)約0.1?C。但為什么偏移誤差是在0.3?C?這可能是因?yàn)楹隗w的校準(zhǔn)、熱像儀的校準(zhǔn)或第2節(jié)中提到的局部誤差術(shù)語(yǔ)造成的。另一種可能是熱像儀只在測(cè)量開始的時(shí)候進(jìn)行了簡(jiǎn)單的暖機(jī)。如果光學(xué)鏡頭或機(jī)身的內(nèi)部沒有產(chǎn)生溫度變化,那么可能會(huì)抵消溫度測(cè)量值。
我們從這兩個(gè)校準(zhǔn)測(cè)試中可以得出這樣的結(jié)論,微測(cè)輻射熱計(jì)紅外熱像儀和光子計(jì)數(shù)量子探測(cè)器紅外熱像儀可能經(jīng)過出廠校準(zhǔn),在典型的室內(nèi)環(huán)境條件下,觀測(cè)已知發(fā)射率的37?C物體時(shí)的精度小于1?C。
3、環(huán)境溫度補(bǔ)償
出廠校準(zhǔn)的一個(gè)最關(guān)鍵步驟是環(huán)境溫度補(bǔ)償。無論是熱探測(cè)器紅外熱像儀還是量子探測(cè)器紅外熱像儀,都會(huì)對(duì)落在探測(cè)器上的總紅外能量做出響應(yīng)。如果熱像儀的設(shè)計(jì)精良,大部分能量都來自于物體:極少是來自熱像儀本身。但是,不可能完全消除探測(cè)器和光程周圍材料的影響。沒有適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償,機(jī)身或鏡頭的任何溫度變化都可能明顯改變熱像儀提供的溫度讀數(shù)。
Teledyne FLIR Systems的校準(zhǔn)室
實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度補(bǔ)償最好的方法是從最多3個(gè)不同位置測(cè)量熱像儀和光程的溫度,然后將測(cè)量數(shù)據(jù)并入校準(zhǔn)公式中。這樣可以確保整個(gè)工作溫度范圍的準(zhǔn)確讀數(shù)(一般為-15?C至50?C)。這對(duì)將要用于室外的熱像儀來說尤為重要,否則的話便會(huì)受到溫度波動(dòng)的影響。和環(huán)境溫度補(bǔ)償一樣重要的是,在進(jìn)行關(guān)鍵測(cè)溫前要對(duì)熱像儀進(jìn)行完全的預(yù)熱。同時(shí),也要確保熱像儀和鏡頭沒有直接曝露于光照或其他熱源下,改變熱像儀和光學(xué)鏡頭的溫度會(huì)對(duì)測(cè)量的不確定性產(chǎn)生不利影響。
我們應(yīng)該注意到,并非所有的熱像儀制造商在他們的校準(zhǔn)過程中都會(huì)進(jìn)行環(huán)境溫度補(bǔ)償。如果對(duì)環(huán)境溫度偏移補(bǔ)償做的不好,這些熱像儀的數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)明顯的錯(cuò)誤。甚至偏差可能在10?C以上。因此,在購(gòu)買紅外熱像儀前,一定要詢問其有無進(jìn)行過校準(zhǔn),以及如何執(zhí)行的校準(zhǔn)。
4、其他測(cè)量時(shí)要考慮的因素
無論與熱像儀的校準(zhǔn)有無直接的相關(guān)性,某些考量因素,如發(fā)射率和距離系數(shù)比都可能影響熱像儀的精度,發(fā)射率設(shè)置錯(cuò)誤或測(cè)試條件不合適會(huì)影響熱像儀能否正確測(cè)量物體。
發(fā)射率