距離系數(shù)是紅外測(cè)溫儀的一個(gè)重要參數(shù),也叫光學(xué)分辨率。
距離系數(shù)由D:S之比確定,即測(cè)溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離D與被測(cè)目標(biāo)直徑之比。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測(cè)量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測(cè)溫儀的成本也越高。如果測(cè)溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo),而目標(biāo)又小,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測(cè)溫儀。對(duì)于固定焦距的測(cè)溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處為光斑最小位置,近于和遠(yuǎn)于焦點(diǎn)位置光斑都會(huì)增大,存在兩個(gè)距離系數(shù)。因此,為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的距離上準(zhǔn)確測(cè)溫,被測(cè)目標(biāo)尺寸應(yīng)大于焦點(diǎn)處光斑尺寸;變焦測(cè)溫儀有一個(gè)最小焦點(diǎn)位置,可根據(jù)到目標(biāo)的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。增大D:S,接收的能量就減少,如不增大接收口徑,距離系數(shù)D:S很難做大,這就要增加儀器成本。
使用一臺(tái)紅外熱像儀最遠(yuǎn)距離目標(biāo)多遠(yuǎn)仍能精確測(cè)溫?答案取決于諸多因素,但是需要記住的關(guān)鍵一點(diǎn)是,能借助熱像儀看到目標(biāo),并不一定意味著您的距離夠近,能夠獲得目標(biāo)的精確測(cè)量值。
正如醫(yī)院的視力檢查。當(dāng)您坐在檢查室里看視力表時(shí),您或許能夠看清字母最小的那一行——但如果距離再遠(yuǎn)一點(diǎn),您還能看得清嗎(即精確“測(cè)量”它們)?
當(dāng)您離待測(cè)目標(biāo)越來越遠(yuǎn),就會(huì)無法準(zhǔn)確測(cè)量溫度。
為了確定能精確測(cè)定多遠(yuǎn)的目標(biāo),您需要了解熱像儀的光斑尺寸比(SSR)。也稱作距離系數(shù)比(D:S比),能夠決定您距離特定尺寸(光斑尺寸)的目標(biāo)最遠(yuǎn)多遠(yuǎn)(測(cè)量距離)仍能精確測(cè)量目標(biāo)溫度。
SSR的公式為:SSR = 距離/光斑尺寸
SSR為36:1的熱像儀能在距離被測(cè)物36英尺處測(cè)量直徑1英尺的目標(biāo),或距離被測(cè)物36米處測(cè)量直徑1米的目標(biāo),或距離144米處測(cè)量直徑4米的目標(biāo)。需要注意的是,距離系數(shù)比保持恒定。
計(jì)算光斑尺寸比
如果使用FLIR熱像儀的視場(chǎng)角計(jì)算器,輸入10英尺(120英寸),得到的IFOV為0.31英寸。該數(shù)值為單一像素(1×1)的可測(cè)量尺寸。通過將這些數(shù)值代入SSR公式:
SSR = 距離/光斑尺寸
我們得到的距離系數(shù)比為120:0.31。簡(jiǎn)而言之,0.31英寸大約為1英寸的1/3,因此該計(jì)算結(jié)果得出的結(jié)論就是:該熱像儀能夠在120英寸遠(yuǎn)的距離測(cè)量1/3英寸的物體。
太好了,大功告成,對(duì)嗎?不完全對(duì)。該單一像素測(cè)量值被稱為“光斑尺寸比理論值”。盡管該數(shù)值真實(shí)準(zhǔn)確,但會(huì)令人誤解,因?yàn)樗囟ㄟ_(dá)不到最高精確度。
光斑尺寸比理論值 - “正確”但是不精確
光斑尺寸比理論值僅能反映單一像素內(nèi)非常小范圍的溫度,但是單一像素測(cè)量值可能不準(zhǔn)確的原因有很多:
紅外熱像儀會(huì)產(chǎn)生壞像元
物體反射:鏡頭劃傷或太陽光反射會(huì)造成錯(cuò)誤的正讀值或錯(cuò)誤的高讀數(shù)
物體溫度較高——例如螺栓頭——可能與單一像素寬度相近,但像素是正方形的,而螺栓頭是六角形的。
沒有完美的光學(xué)組件:光學(xué)系統(tǒng)中通常會(huì)存在一些失真影響測(cè)量值
在實(shí)際情況下,為了獲得最精確的溫度測(cè)量值,您的確需要盡可能多地獲取待測(cè)目標(biāo)的像素。一兩個(gè)像素可能足以定性地確定溫差的存在,但它可能無法精確反映整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的平均溫度。我們建議確保待測(cè)物體數(shù)值所在熱區(qū)的面積至少達(dá)到3×3像素。
為了計(jì)算3×3像素的SSR,只需將您的IFOV乘以3,得出3×3像素而不是1×1。此數(shù)值會(huì)更加精確。
如果將之前的IFOV(0.31英寸)乘以3,會(huì)得到:
0.31×3=0.93英寸
最終得出的SSR為120:0.93,這意味著您能從120英寸處精確測(cè)量尺寸將近1英寸的目標(biāo)。