紅外熱像儀適用于全所有企業(yè)的非接觸式測(cè)溫項(xiàng)目,。點(diǎn)溫儀是工業(yè)應(yīng)用中另一款廣泛使用的非接觸式測(cè)溫工具,，其工作原理與熱像儀相同：通過(guò)檢測(cè)紅外放射，然后將其轉(zhuǎn)化為溫度讀數(shù)。然而,，與點(diǎn)溫儀相比,，紅外熱像儀具有以下幾大優(yōu)勢(shì)：
●點(diǎn)溫儀只顯示數(shù)字，紅外熱像儀可生成圖像,。
●點(diǎn)溫儀只可讀取單個(gè)點(diǎn)的溫度,，紅外熱像儀顯示熱圖像中所有像素點(diǎn)的溫度讀數(shù)。
●由于配備有的光學(xué)鏡頭,，紅外熱像儀能在更遠(yuǎn)距離處檢測(cè)溫度,，有助于檢查大面積區(qū)域。
點(diǎn)溫儀通常又稱(chēng)為點(diǎn)溫木倉(cāng)或紅外測(cè)溫儀,。因其工作原理與紅外測(cè)溫儀相同,，所以，可認(rèn)為是只有一個(gè)像素點(diǎn)的紅外熱像儀,。此工具可以完成多項(xiàng)任務(wù),，但由于只能測(cè)量單個(gè)點(diǎn)的溫度，操作人員會(huì)錯(cuò)失很多關(guān)鍵信息,，無(wú)法注意某些即將發(fā)生故障,，且亟需修理的高溫關(guān)鍵組件。
同時(shí)使用成千上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)溫儀類(lèi)似點(diǎn)溫儀,，紅外熱像儀同樣能提供非接觸式溫度讀數(shù),。不同之處在于，熱像儀一次能同時(shí)顯示成千上萬(wàn)個(gè)溫度讀數(shù),，每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度讀數(shù),。
一部紅外熱像儀相當(dāng)于成千上萬(wàn)臺(tái)點(diǎn)溫儀。
紅外熱像儀分辨率為160 x 120像素,，一次能讀取19200個(gè)溫度讀數(shù),，作為工業(yè)研發(fā)/科學(xué)應(yīng)用的一款熱像儀，其分辨率為1024 x 768,，一次性可獲得786,432個(gè)溫度讀數(shù),，既省時(shí)又能探測(cè)熱量。
熱像儀不僅能測(cè)量成千上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的溫度,，而且能將溫度讀數(shù)轉(zhuǎn)化為熱圖像,。生成的熱圖像可全面反映待檢設(shè)備的整體狀況，操作人員可立即發(fā)現(xiàn)點(diǎn)溫儀不易發(fā)現(xiàn)的細(xì)微熱點(diǎn),。
此外,，熱像儀還能節(jié)省大量時(shí)間，畢竟使用點(diǎn)溫儀測(cè)量安裝有大批組件的大面積區(qū)域費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,，因?yàn)樾枰獑为?dú)掃描每個(gè)部件,。
熱像儀可用于檢查印刷線路板的散熱問(wèn)題，完成質(zhì)檢或檢查汽車(chē)行業(yè)的熱效應(yīng)，或者在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行失誤分析,。
為使用點(diǎn)溫儀測(cè)量物體的溫度,，目標(biāo)物體需要*覆蓋光斑點(diǎn)。這限制了測(cè)溫的距離,。
與點(diǎn)溫儀相比,，紅外熱像儀的另一優(yōu)勢(shì)在于：能夠在更遠(yuǎn)距離處測(cè)量物體的溫度。能夠測(cè)量給定尺寸目標(biāo)的距離稱(chēng)之為“距離系數(shù)比”(D:S)或“光斑比”(SSR),。但是這一比值來(lái)自何處,，又代表何種含義？
點(diǎn)溫儀的光斑尺寸是指設(shè)備能夠測(cè)量物體的小區(qū)域,。這表示待測(cè)溫的物體（又稱(chēng)“目標(biāo)”）需要覆蓋整個(gè)光斑點(diǎn),。目標(biāo)發(fā)射的紅外放射通過(guò)點(diǎn)溫儀的光學(xué)鏡頭，投射到探測(cè)器上,。如果目標(biāo)小于光斑點(diǎn),，探測(cè)器可能會(huì)檢測(cè)到目標(biāo)物體周?chē)姆派洹４藭r(shí),，點(diǎn)溫儀讀取的不單是目標(biāo)的溫度,，而是目標(biāo)與其周?chē)h(huán)境的綜合溫度。
根據(jù)光學(xué)鏡頭的屬性,，點(diǎn)溫儀離測(cè)量目標(biāo)越遠(yuǎn),，光斑點(diǎn)會(huì)越大。同理,，目標(biāo)越小,，為了測(cè)量其溫度，點(diǎn)溫儀應(yīng)越靠近測(cè)量目標(biāo),。因此,，注意光斑大小至關(guān)重要，確保測(cè)量點(diǎn)離目標(biāo)足夠近,，以覆蓋整個(gè)光斑,，如果能再稍近一點(diǎn)，形成一定的安全邊界,，效果會(huì)更佳,。
例如，如果點(diǎn)溫儀的SSR為1:30,，表示直徑為1cm光斑的溫度可在30cm距離處進(jìn)行測(cè)量,。直徑為4cm光斑的溫度可在120cm處測(cè)量(1.2m)。大多數(shù)點(diǎn)溫儀的SSR介于1:5至1:50之間,，換言之，大多數(shù)點(diǎn)溫儀可于5-50cm處測(cè)量直徑為1cm目標(biāo)的溫度。
紅外熱像儀與點(diǎn)溫儀相似,，其紅外放射被投射至探測(cè)器矩陣上,，圖像上的每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)溫值。熱像儀生產(chǎn)商在描述其產(chǎn)品空間分辨率時(shí),，通常不會(huì)明確指出SSR值,，而是使用空間分辨率(IFOV)。IFOV是指熱像儀探測(cè)器陣列單個(gè)像元的視場(chǎng)角,。
理論上,，IFOV直接確定了熱像儀的光斑比。由目標(biāo)發(fā)射的紅外放射經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭,，然后投射至探測(cè)器時(shí),，所投射的紅外放射至少應(yīng)*覆蓋一個(gè)探測(cè)器的像元，其對(duì)應(yīng)熱圖像的一個(gè)像素點(diǎn),。因此,，理論而言，覆蓋熱圖像的一個(gè)像素點(diǎn)應(yīng)足以確保正確的測(cè)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(zhǎng)與半徑之比,。1弧度在數(shù)學(xué)意義上表示圓弧長(zhǎng)度等于圓的半徑時(shí)形成的角度,。由于圓的周長(zhǎng)C=2πr(r為半徑)，1弧度等于圓周的1/(2π),，或近似57.296°,，即1毫弧度0.057°。
使用熱像儀測(cè)量某個(gè)目標(biāo)的溫度時(shí),，我們假定與目標(biāo)的距離等于圓的半徑,，同時(shí)設(shè)想目標(biāo)相當(dāng)平整，由于單個(gè)探測(cè)器像元的視角較小,，可以假定,，角度的正切值近似等于其弧度值。
在理想情況下,，投射目標(biāo)至少應(yīng)覆蓋一個(gè)像素點(diǎn),。為了確保讀數(shù)，解釋投射時(shí)的光色散,，建議覆蓋面積略大的區(qū)域,。
在此公式中，光斑尺寸與目標(biāo)尺寸的單位以厘米(cm)表示,，IFOV以毫弧度(mrad)表示,。當(dāng)距離為100cm,，IFOV為1 mrad時(shí)，光斑尺寸為0.1 cm,。如果0.1 cm的光斑尺寸可在100cm處測(cè)得,，那么1 cm的光斑尺寸可在1000cm處測(cè)得，表示：距離系數(shù)比為1:1000,。
如果我們將上述計(jì)算代入公式,，將SSR表示為1:X的形式，用1表示光斑尺寸,，X代表距離,，那么，關(guān)于X的公式如下
式中IFOV以毫弧度(mrad)表示,。
理想與實(shí)際光學(xué)鏡頭
使用上述公式可計(jì)算IFOV為1.4 mrad的熱像儀,，理論SSR為1:714，因此,，理論上
可在7m距離處測(cè)量直徑為1 cm的物體,。然而，如前所述,，理論值并不代表真實(shí)情況,，而且還未考慮現(xiàn)實(shí)中所使用的光學(xué)鏡頭并非完美。將紅外放射投射至探測(cè)器的鏡頭會(huì)導(dǎo)致色散與其它光學(xué)反?，F(xiàn)象,，無(wú)法確保目標(biāo)能投射到單個(gè)探測(cè)器像元上。
投射的紅外放射同樣也有可能來(lái)自鄰近的探測(cè)器像元,。換言之：目標(biāo)周?chē)谋砻鏈囟瓤赡軙?huì)影響溫度讀數(shù),。
如點(diǎn)溫儀一樣，目標(biāo)不僅應(yīng)*覆蓋光斑點(diǎn),，而且還應(yīng)覆蓋光斑點(diǎn)附近的安全邊界,，當(dāng)使用紅外探測(cè)器熱像儀測(cè)量溫度時(shí)，建議使用安全邊界,。安全邊界由測(cè)量視場(chǎng)角(MFOV)獲得,。MFOV描述了熱像儀的真實(shí)測(cè)量光斑尺寸，換言之,，即：獲取正確讀數(shù)的小測(cè)量區(qū)域,。
MFOV通常由許多IFOV表示（單個(gè)像素點(diǎn)的視場(chǎng)角）。紅外探測(cè)器熱像儀的常用慣例是：考慮到光學(xué)反?，F(xiàn)象,，目標(biāo)至少需覆蓋3倍IFOV的區(qū)域。這表示：在一幅熱圖像中,，目標(biāo)不僅要覆蓋一個(gè)像素點(diǎn),，而且還應(yīng)覆蓋其周?chē)南袼攸c(diǎn),，在理想條件下，像素點(diǎn)應(yīng)該足以完成測(cè)量需求,。
使用本慣例時(shí),，確定光斑比的公式可考慮真實(shí)光學(xué)鏡頭的系數(shù)。為更接近真實(shí)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
基于這一公式,，IFOV為1.4mrad的熱像儀SSR為1:238，表示可在2.4m處測(cè)量直徑
為1 cm的物體,。由于存在安全邊界,，理論值可能趨于保守。真實(shí)的SSR可能會(huì)更高但是使用這些保守的SSR值,，可確保溫度讀數(shù)的精度,。
源自物體的紅外能(A)經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭(B)聚焦，投射至紅外探測(cè)器(C)上,。探測(cè)器將信息發(fā)送至傳感器電子元件(D)上,，用作圖像處理。電子元件將源自探測(cè)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化可以在取景器,、標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示器或LCD顯示屏上讀取的圖像(E),。
點(diǎn)溫儀的SSR值通常介于1:5至1:50之間。大多數(shù)實(shí)惠型號(hào)的SSR值介于1:5至1:10之間,，功能越,，價(jià)格越高，SSR值可為1:40或甚至1:50,。注意：提到光學(xué)鏡頭時(shí),，點(diǎn)溫儀與紅外熱像儀存在相同的問(wèn)題。在比較點(diǎn)溫儀的技術(shù)規(guī)格時(shí),，必須清楚SSR值是指理論值,，還是對(duì)鏡頭的補(bǔ)償值。
在遠(yuǎn)距離處檢測(cè)溫度
即便是考慮到了理想與實(shí)際光學(xué)鏡頭的系數(shù),，在測(cè)量距離上,，熱像儀與點(diǎn)溫儀也存在相當(dāng)大的差異。當(dāng)測(cè)量目標(biāo)為1 cm時(shí),，大多數(shù)點(diǎn)溫儀的距離為10-50 cm,，很難再高于這一范圍。
特寫(xiě)與顯微鏡頭可拍攝詳細(xì)的圖像細(xì)節(jié),，便于測(cè)量微小的熱點(diǎn),。對(duì)于點(diǎn)溫儀而言,，這是困難的。上端的圖像采用4倍特寫(xiě)鏡頭拍攝,，底端的圖像采用15μm鏡頭拍攝,。
對(duì)于同樣尺寸的目標(biāo)，熱像儀可在數(shù)米遠(yuǎn)的距離測(cè)量其目標(biāo),。即便IFOV為2.72 mrad的FLIR E40紅外熱像儀仍能在120cm處的距離測(cè)量測(cè)量尺寸為1 cm的溫度點(diǎn),。
使用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭可對(duì)這些值進(jìn)行計(jì)算。許多高級(jí)熱像儀均配有可更換鏡頭,。當(dāng)使用不同的鏡頭時(shí),，IFOV也會(huì)隨之改變，反過(guò)來(lái)會(huì)影響光斑比,。
判斷是否需要進(jìn)一步靠近目標(biāo)
以SSR值來(lái)看,，紅外熱像儀的性能明顯高于點(diǎn)溫儀，但是SSR值僅指能夠測(cè)量溫度的距離,。在實(shí)際檢測(cè)中,，熱點(diǎn)并非需要的溫度讀數(shù)。在熱圖像中,，即便目標(biāo)只覆蓋一個(gè)像素點(diǎn)時(shí),，熱點(diǎn)仍舊清晰可辨。溫度讀數(shù)可能并非完美,，但能用于檢測(cè)到熱點(diǎn),，操作人員可進(jìn)一步靠近目標(biāo)，確保目標(biāo)在熱圖像中能覆蓋更多的像素點(diǎn),，保證溫度讀數(shù)準(zhǔn)確無(wú)誤,。
在測(cè)量微小目標(biāo)時(shí)，點(diǎn)溫儀也面臨著巨大挑戰(zhàn),。這項(xiàng)功能在電子元件檢測(cè)中變得日趨重要,。由于設(shè)備的處理速度持續(xù)加快，而且需要安裝在更小體積的空間內(nèi),，尋找散熱和識(shí)別熱點(diǎn)的方法是一項(xiàng)非常實(shí)際的問(wèn)題,。點(diǎn)溫儀能有效檢測(cè)和測(cè)量溫度，但是其光斑尺寸太大,。然而,，配備有特寫(xiě)鏡頭的熱像儀每像素光斑尺寸的焦距可調(diào)低至5μm，便于工程師和技術(shù)員對(duì)細(xì)微的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,。
消除猜測(cè),、眼見(jiàn)為實(shí)
點(diǎn)溫儀只能顯示一個(gè)讀數(shù)，且讀數(shù)可能并不正確,，容易讓人產(chǎn)生猜測(cè),。紅外熱像儀能顯示熱量,，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)溫度測(cè)量，而且還能顯示溫度分布的瞬態(tài)圖像,?？梢?jiàn)光信息與溫度測(cè)量的完美結(jié)合有助于快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn),。
