點溫儀與熱成像技術性能全對比

紅外熱像儀(yi) 適用於(yu) 全所有企業(ye) 的非接觸式測溫項目。點溫儀(yi) 是工業(ye) 應用中另一款廣泛使用的非接觸式測溫工具，其工作原理與(yu) 熱像儀(yi) 相同：通過檢測紅外放射，然後將其轉化為(wei) 溫度讀數。然而，與(yu) 點溫儀(yi) 相比，紅外熱像儀(yi) 具有以下幾大優(you) 勢：
●點溫儀(yi) 隻顯示數字，紅外熱像儀(yi) 可生成圖像。
●點溫儀(yi) 隻可讀取單個(ge) 點的溫度，紅外熱像儀(yi) 顯示熱圖像中所有像素點的溫度讀數。
●由於(yu) 配備有的光學鏡頭，紅外熱像儀(yi) 能在更遠距離處檢測溫度，有助於(yu) 檢查大麵積區域。

點溫儀(yi) 通常又稱為(wei) 點溫木倉(cang) 或紅外測溫儀(yi) 。因其工作原理與(yu) 紅外測溫儀(yi) 相同，所以，可認為(wei) 是隻有一個(ge) 像素點的紅外熱像儀(yi) 。此工具可以完成多項任務，但由於(yu) 隻能測量單個(ge) 點的溫度，操作人員會(hui) 錯失很多關(guan) 鍵信息，無法注意某些即將發生故障，且亟需修理的高溫關(guan) 鍵組件。
    同時使用成千上萬(wan) 個(ge) 點溫儀(yi) 類似點溫儀(yi) ，紅外熱像儀(yi) 同樣能提供非接觸式溫度讀數。不同之處在於(yu) ，熱像儀(yi) 一次能同時顯示成千上萬(wan) 個(ge) 溫度讀數，每個(ge) 像素點對應一個(ge) 溫度讀數。
一部紅外熱像儀(yi) 相當於(yu) 成千上萬(wan) 台點溫儀(yi) 。
   紅外熱像儀(yi) 分辨率為(wei) 160 x 120像素，一次能讀取19200個(ge) 溫度讀數，作為(wei) 工業(ye) 研發/科學應用的一款熱像儀(yi) ，其分辨率為(wei) 1024 x 768，一次性可獲得786,432個(ge) 溫度讀數，既省時又能探測熱量。
    熱像儀(yi) 不僅(jin) 能測量成千上萬(wan) 個(ge) 點的溫度，而且能將溫度讀數轉化為(wei) 熱圖像。生成的熱圖像可全麵反映待檢設備的整體(ti) 狀況，操作人員可立即發現點溫儀(yi) 不易發現的細微熱點。
    此外，熱像儀(yi) 還能節省大量時間，畢竟使用點溫儀(yi) 測量安裝有大批組件的大麵積區域費時又費力，因為(wei) 需要單獨掃描每個(ge) 部件。
    熱像儀(yi) 可用於(yu) 檢查印刷線路板的散熱問題，完成質檢或檢查汽車行業(ye) 的熱效應，或者在實驗室進行失誤分析。

為(wei) 使用點溫儀(yi) 測量物體(ti) 的溫度，目標物體(ti) 需要*覆蓋光斑點。這限製了測溫的距離。
    與(yu) 點溫儀(yi) 相比，紅外熱像儀(yi) 的另一優(you) 勢在於(yu) ：能夠在更遠距離處測量物體(ti) 的溫度。能夠測量給定尺寸目標的距離稱之為(wei) “距離係數比”(D:S)或“光斑比”(SSR)。但是這一比值來自何處，又代表何種含義(yi) ？
    點溫儀(yi) 的光斑尺寸是指設備能夠測量物體(ti) 的小區域。這表示待測溫的物體(ti) （又稱“目標”）需要覆蓋整個(ge) 光斑點。目標發射的紅外放射通過點溫儀(yi) 的光學鏡頭，投射到探測器上。如果目標小於(yu) 光斑點，探測器可能會(hui) 檢測到目標物體(ti) 周圍的放射。此時，點溫儀(yi) 讀取的不單是目標的溫度，而是目標與(yu) 其周圍環境的綜合溫度。
    根據光學鏡頭的屬性，點溫儀(yi) 離測量目標越遠，光斑點會(hui) 越大。同理，目標越小，為(wei) 了測量其溫度，點溫儀(yi) 應越靠近測量目標。因此，注意光斑大小至關(guan) 重要，確保測量點離目標足夠近，以覆蓋整個(ge) 光斑，如果能再稍近一點，形成一定的安全邊界，效果會(hui) 更佳。

例如，如果點溫儀(yi) 的SSR為(wei) 1:30，表示直徑為(wei) 1cm光斑的溫度可在30cm距離處進行測量。直徑為(wei) 4cm光斑的溫度可在120cm處測量(1.2m)。大多數點溫儀(yi) 的SSR介於(yu) 1:5至1:50之間，換言之，大多數點溫儀(yi) 可於(yu) 5-50cm處測量直徑為(wei) 1cm目標的溫度。
    紅外熱像儀(yi) 與(yu) 點溫儀(yi) 相似，其紅外放射被投射至探測器矩陣上，圖像上的每個(ge) 像素點對應一個(ge) 溫值。熱像儀(yi) 生產(chan) 商在描述其產(chan) 品空間分辨率時，通常不會(hui) 明確指出SSR值，而是使用空間分辨率(IFOV)。IFOV是指熱像儀(yi) 探測器陣列單個(ge) 像元的視場角。
    理論上，IFOV直接確定了熱像儀(yi) 的光斑比。由目標發射的紅外放射經過光學鏡頭，然後投射至探測器時，所投射的紅外放射至少應*覆蓋一個(ge) 探測器的像元，其對應熱圖像的一個(ge) 像素點。因此，理論而言，覆蓋熱圖像的一個(ge) 像素點應足以確保正確的測溫值。
    IFOV通常以毫弧度表示（1弧度的千分之一）。弧度表示弧長與(yu) 半徑之比。1弧度在數學意義(yi) 上表示圓弧長度等於(yu) 圓的半徑時形成的角度。由於(yu) 圓的周長C=2πr(r為(wei) 半徑)，1弧度等於(yu) 圓周的1/(2π)，或近似57.296°，即1毫弧度0.057°。
    使用熱像儀(yi) 測量某個(ge) 目標的溫度時，我們(men) 假定與(yu) 目標的距離等於(yu) 圓的半徑，同時設想目標相當平整，由於(yu) 單個(ge) 探測器像元的視角較小，可以假定，角度的正切值近似等於(yu) 其弧度值。

在理想情況下，投射目標至少應覆蓋一個(ge) 像素點。為(wei) 了確保讀數，解釋投射時的光色散，建議覆蓋麵積略大的區域。
    在此公式中，光斑尺寸與(yu) 目標尺寸的單位以厘米(cm)表示，IFOV以毫弧度(mrad)表示。當距離為(wei) 100cm，IFOV為(wei) 1 mrad時，光斑尺寸為(wei) 0.1 cm。如果0.1 cm的光斑尺寸可在100cm處測得，那麽(me) 1 cm的光斑尺寸可在1000cm處測得，表示：距離係數比為(wei) 1:1000。
    如果我們(men) 將上述計算代入公式，將SSR表示為(wei) 1:X的形式，用1表示光斑尺寸，X代表距離，那麽(me) ，關(guan) 於(yu) X的公式如下

式中IFOV以毫弧度(mrad)表示。

理想與(yu) 實際光學鏡頭

使用上述公式可計算IFOV為(wei) 1.4 mrad的熱像儀(yi) ，理論SSR為(wei) 1:714，因此，理論上

可在7m距離處測量直徑為(wei) 1 cm的物體(ti) 。然而，如前所述，理論值並不代表真實情況，而且還未考慮現實中所使用的光學鏡頭並非完美。將紅外放射投射至探測器的鏡頭會(hui) 導致色散與(yu) 其它光學反常現象，無法確保目標能投射到單個(ge) 探測器像元上。
投射的紅外放射同樣也有可能來自鄰近的探測器像元。換言之：目標周圍的表麵溫度可能會(hui) 影響溫度讀數。
    如點溫儀(yi) 一樣，目標不僅(jin) 應*覆蓋光斑點，而且還應覆蓋光斑點附近的安全邊界，當使用紅外探測器熱像儀(yi) 測量溫度時，建議使用安全邊界。安全邊界由測量視場角(MFOV)獲得。MFOV描述了熱像儀(yi) 的真實測量光斑尺寸，換言之，即：獲取正確讀數的小測量區域。
    MFOV通常由許多IFOV表示（單個(ge) 像素點的視場角）。紅外探測器熱像儀(yi) 的常用慣例是：考慮到光學反常現象，目標至少需覆蓋3倍IFOV的區域。這表示：在一幅熱圖像中，目標不僅(jin) 要覆蓋一個(ge) 像素點，而且還應覆蓋其周圍的像素點，在理想條件下，像素點應該足以完成測量需求。
    使用本慣例時，確定光斑比的公式可考慮真實光學鏡頭的係數。為(wei) 更接近真實值，可以使用3 倍IFOV，而不是1倍 IFOV，其公式如下：

式中IFOV以毫弧度(mrad)表示

基於(yu) 這一公式，IFOV為(wei) 1.4mrad的熱像儀(yi) SSR為(wei) 1:238，表示可在2.4m處測量直徑

為(wei) 1 cm的物體(ti) 。由於(yu) 存在安全邊界，理論值可能趨於(yu) 保守。真實的SSR可能會(hui) 更高但是使用這些保守的SSR值，可確保溫度讀數的精度。

源自物體(ti) 的紅外能(A)經過光學鏡頭(B)聚焦，投射至紅外探測器(C)上。探測器將信息發送至傳(chuan) 感器電子元件(D)上，用作圖像處理。電子元件將源自探測器的數據轉化可以在取景器、標準視頻顯示器或LCD顯示屏上讀取的圖像(E)。
    點溫儀(yi) 的SSR值通常介於(yu) 1:5至1:50之間。大多數實惠型號的SSR值介於(yu) 1:5至1:10之間，功能越，價(jia) 格越高，SSR值可為(wei) 1:40或甚至1:50。注意：提到光學鏡頭時，點溫儀(yi) 與(yu) 紅外熱像儀(yi) 存在相同的問題。在比較點溫儀(yi) 的技術規格時，必須清楚SSR值是指理論值，還是對鏡頭的補償(chang) 值。
在遠距離處檢測溫度

即便是考慮到了理想與(yu) 實際光學鏡頭的係數，在測量距離上，熱像儀(yi) 與(yu) 點溫儀(yi) 也存在相當大的差異。當測量目標為(wei) 1 cm時，大多數點溫儀(yi) 的距離為(wei) 10-50 cm，很難再高於(yu) 這一範圍。

特寫(xie) 與(yu) 顯微鏡頭可拍攝詳細的圖像細節，便於(yu) 測量微小的熱點。對於(yu) 點溫儀(yi) 而言，這是困難的。上端的圖像采用4倍特寫(xie) 鏡頭拍攝，底端的圖像采用15μm鏡頭拍攝。
    對於(yu) 同樣尺寸的目標，熱像儀(yi) 可在數米遠的距離測量其目標。即便IFOV為(wei) 2.72 mrad的FLIR E40紅外熱像儀(yi) 仍能在120cm處的距離測量測量尺寸為(wei) 1 cm的溫度點。
    使用標準鏡頭可對這些值進行計算。許多高級熱像儀(yi) 均配有可更換鏡頭。當使用不同的鏡頭時，IFOV也會(hui) 隨之改變，反過來會(hui) 影響光斑比。
判斷是否需要進一步靠近目標
    以SSR值來看，紅外熱像儀(yi) 的性能明顯高於(yu) 點溫儀(yi) ，但是SSR值僅(jin) 指能夠測量溫度的距離。在實際檢測中，熱點並非需要的溫度讀數。在熱圖像中，即便目標隻覆蓋一個(ge) 像素點時，熱點仍舊清晰可辨。溫度讀數可能並非完美，但能用於(yu) 檢測到熱點，操作人員可進一步靠近目標，確保目標在熱圖像中能覆蓋更多的像素點，保證溫度讀數準確無誤。
    在測量微小目標時，點溫儀(yi) 也麵臨(lin) 著巨大挑戰。這項功能在電子元件檢測中變得日趨重要。由於(yu) 設備的處理速度持續加快，而且需要安裝在更小體(ti) 積的空間內(nei) ，尋找散熱和識別熱點的方法是一項非常實際的問題。點溫儀(yi) 能有效檢測和測量溫度，但是其光斑尺寸太大。然而，配備有特寫(xie) 鏡頭的熱像儀(yi) 每像素光斑尺寸的焦距可調低至5μm，便於(yu) 工程師和技術員對細微的目標進行測量。
消除猜測、眼見為(wei) 實
    點溫儀(yi) 隻能顯示一個(ge) 讀數，且讀數可能並不正確，容易讓人產(chan) 生猜測。紅外熱像儀(yi) 能顯示熱量，不僅(jin) 能夠實現溫度測量，而且還能顯示溫度分布的瞬態圖像。可見光信息與(yu) 溫度測量的完美結合有助於(yu) 快速、準確發現故障點。