如何利用热像仪测量目标的大小和距离

上周给大家介绍了选择研发热像仪前

需要考虑的前两点因素

今天我们接着来学习后边的内容

测量目标的大小和距离？

为了在目标物体上获得最佳的热成像画面效果和大多数被测量物测量点的准确温度读数，您应该尽可能选择一个将目标物体占满热像图视野的镜头。同时，您还需要优化空间分辨率，以确保需要查看的最小目标物体的细节与瞬时视场角。

空间分辨率

空间分辨率与瞬时视场角（IFOV：一个像素所能覆盖的视场角范围）相同，两者都是可以在目标上检测到的最小物理细节，并且基于单个热像仪（检测器）像素覆盖的最小区域。离物体越近，像素检测到的区域越小。当您移动得更远时，单个像素会覆盖更大的目标区域。通常来说，一个像素能够显示热像图中的最小分辨率，但是要准确测温，则需要至少3*3个像素。被测物体将热像仪中点测温的小圆圈或者小方框完全覆盖，方能准确测温。

视场角和瞬时视场角

视场角（FOV）

你会注意到，当你从更远的地方观察物体时，视野也会发生变化。类似于空间分辨率，这意味着从远处成像时，目标上被分配的像素比从近处成像时所分配到的像素少。理想情况下，您希望目标物体占满视野，但有时这是不可能的，因为过度靠近被测物体，可能对热像仪操作员造成潜在的危险

确定了所需的视场角和空间分辨率后，您可以根据需求选择最佳镜头或镜头组。手工确定这些值所需的数学运算可能令人望而生畏，因此FLIR开发了一个免费的在线视场角计算器来帮助您完成这一过程（具体使用说明请点击“阅读原文”）。使用在线工具时，只需输入目标物体大小、热像仪镜头到目标的距离和选择不同度数的镜头。计算器就将计算目标物体的视场角、空间分辨率和像素数，让镜头选择过程更简单。

相关科普：小菲课堂｜红外热像仪能“看”多远，由你决定！

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哪种检测器最适合应用？

在上周文中我们解释了温度测量灵敏度是如何根据红外热像仪的探测器类型而变化的。另外需要考虑的一点是，不同的探测器技术可以感知不同波长或波段的红外能量。根据您的应用，红外热像仪感知能量的波段会对测量结果产生重大影响。

这是典型的大气在不同波段红外能量的透射率曲线，根据该图，在7.5微米至13.0微米和3.0微米至5.0微米的波段大气中有良好的红外透射。因此，如果您的应用程序要求您在大气中进行远距离观察，那么选择在这些高透射率波段的窗口中运行的探测器是最佳选择。

类似的想法也适用于其他需要查看或浏览材料的应用。例如，如果你想测量灯泡灯丝的温度怎么办？要做到这一点，你需要透过灯泡的外层玻璃进行观察。通过观察灯泡玻璃的传输曲线，你会看到一个允许红外有高透射率的光谱窗口。要透过玻璃观察并测量灯丝，需要一台能感应3.0μm至4.1μm波段的热像仪。

灯泡玻璃的透射曲线示例

下图显示了当您通过热像仪观察灯泡时发生的情况，热像仪可以感知玻璃高透射率窗口内的情况。由于热像仪是3.0- 5.0μm InSb探测器，因此，借助InSb探测器您可以精确地测量灯泡灯丝的温度。

带有InSb探测器（3.0µm至5.0微米）和《4.1µm滤光片的灯泡的热成像图像

另一方面，下图演示了在玻璃璃高透射率窗口外操作的带有热像仪的灯泡所发生的情况。试图使用7.5-13.0μm微测辐射热计热像仪测量灯丝，反而会导致只能测量灯泡表面的玻璃温度。

带有微测辐射热计检测器的灯泡的热成像图像（7.5µm至13.0µm）

总之，对于某些应用，通过查阅材料可能会根据其独特的光谱波段响应引导您找到特定的探测器。

审核编辑：彭静