我們來看下這個數(shù)據(jù),所有像素平均值的預(yù)期精度可能達到0.5?C。有些人可能甚至?xí)暦QFLIR 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是觀察標準差和時間。
觀測37 ?C黑體時典型FLIR A325sc紅外熱像儀的標準差(A325 SN 0463,1fps速率,37℃的黑體,1英尺距離,320240圖像的標準偏差)
上圖顯示出其典型的標準差小于0.1?C。突破到0.2?C左右的偶然情況也是因為熱像儀進行了單點校準。單點校準是自校準流程中的一種類型,是所有采用微測輻射熱計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輻射熱計紅外熱像儀采集的數(shù)據(jù),那么高性能量子探測器紅外熱像儀的結(jié)果會有何不同?
觀測35 ?C黑體時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)探測器的紅外熱像儀,比如FLIRX6900sc。該熱像儀的參數(shù)文檔中標明,該測試精度為±2?C或2%。你會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在這些參數(shù)范圍內(nèi):當天的精度讀數(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?這可能是因為黑體的校準、熱像儀的校準或第2節(jié)中提到的局部誤差術(shù)語造成的。另一種可能是熱像儀只在測量開始的時候進行了簡單的暖機。如果光學(xué)鏡頭或機身的內(nèi)部沒有產(chǎn)生溫度變化,那么可能會抵消溫度測量值。
我們從這兩個校準測試中可以得出這樣的結(jié)論,微測輻射熱計紅外熱像儀和光子計數(shù)量子探測器紅外熱像儀可能經(jīng)過出廠校準,在典型的室內(nèi)環(huán)境條件下,觀測已知發(fā)射率的37?C物體時的精度小于1?C。
3、環(huán)境溫度補償
出廠校準的一個最關(guān)鍵步驟是環(huán)境溫度補償。無論是熱探測器紅外熱像儀還是量子探測器紅外熱像儀,都會對落在探測器上的總紅外能量做出響應(yīng)。如果熱像儀的設(shè)計精良,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器和光程周圍材料的影響。沒有適當?shù)难a償,機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的校準室
實現(xiàn)環(huán)境溫度補償最好的方法是從最多3個不同位置測量熱像儀和光程的溫度,然后將測量數(shù)據(jù)并入校準公式中。這樣可以確保整個工作溫度范圍的準確讀數(shù)(一般為-15?C至50?C)。這對將要用于室外的熱像儀來說尤為重要,否則的話便會受到溫度波動的影響。和環(huán)境溫度補償一樣重要的是,在進行關(guān)鍵測溫前要對熱像儀進行完全的預(yù)熱。同時,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)鏡頭的溫度會對測量的不確定性產(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過程中都會進行環(huán)境溫度補償。如果對環(huán)境溫度偏移補償做的不好,這些熱像儀的數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)明顯的錯誤。甚至偏差可能在10?C以上。因此,在購買紅外熱像儀前,一定要詢問其有無進行過校準,以及如何執(zhí)行的校準。
4、其他測量時要考慮的因素
無論與熱像儀的校準有無直接的相關(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)置錯誤或測試條件不合適會影響熱像儀能否正確測量物體。
發(fā)射率