紅外熱像儀工作原理和選購技巧

發(fā)布時間:2024-02-16
現(xiàn)代紅外熱像儀的工作原理是使用光電設(shè)備來檢測和測量輻射,并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系。所有高于絕對零度(-273℃)的物體都會發(fā)出紅外輻射。 紅外熱像儀利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。通過查看熱圖像,可以觀察到被測目標(biāo)的整體溫度分布狀況,研究目標(biāo)的發(fā)熱情況,從而進(jìn)行下一步工作的判斷。
人類一直都能夠檢測到紅外輻射。人體皮膚內(nèi)的神經(jīng)末梢能夠?qū)Φ瓦_(dá)±0.009°c (0.005°f) 的溫差作出反應(yīng)。雖然人體神經(jīng)末梢極其敏感,但其構(gòu)造不適用于無損熱分析。例如,盡管人類可以憑借動物的熱感知能力在黑暗中發(fā)現(xiàn)溫血獵物,但仍可能需要使用更佳的熱檢測工具。由于人類在檢測熱能方面存在物理結(jié)構(gòu)的限制,因此開發(fā)了對熱能非常敏感的機(jī)械和電子設(shè)備。這些設(shè)備是在眾多應(yīng)用中檢查熱能的標(biāo)準(zhǔn)工具。
紅外熱像儀技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用。近二十年來,非接觸紅外熱像儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展,性能不斷提高,適用范圍也不斷擴(kuò)大,市場占有率逐年增長。比起接觸式測溫方法,紅外測溫有著響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
近幾年紅外熱像儀在全球發(fā)展非常迅猛,cem華盛昌為了用戶的需求,也正式推出新款的紅外熱像儀。
作為一款高科技的產(chǎn)品,很多人在選擇紅外熱像儀時,有點(diǎn)無從下手,本文將詳細(xì)介紹如何選擇紅外熱像儀。
(選購紅外熱像儀主要從以下幾個方面入手 )
一、紅外熱像儀的探測器分辨率。
紅外熱像儀的探測器分辨率現(xiàn)在主流的是160*120(19.2萬像素),主流款的基本上都是這個像素。另外還有更低分辨率如60*60,3.6萬像素,80*60,4.8萬像素,100*100,10萬像素。還有384x288,110萬像素以及640480(300萬像素)。對于手持型紅外熱像儀,160*120是最黃金的分辨率,具有非常好的性價比。比如cem紅外熱像儀dt-9875的分辨率就是160*120.低于這個分辨率的紅外熱像儀,在很多場合就無法使用了。而超過100萬像素的紅外熱像儀售價又大幅上升,除非你對分辨率要求很高,可以選擇超過100萬像素的紅外熱像儀。
二、紅外熱像儀的鏡頭焦距,一般的紅外熱像儀的鏡頭都可以更換。但是廠家標(biāo)配一般都是一個鏡頭。而cem廠家為用戶標(biāo)配了三個鏡頭。長焦鏡頭會提高遠(yuǎn)距離的辨識率,但是會大大縮小視野。相反短焦鏡頭,大大提高視野范圍,但是會降低辨識率。
三、像間距、空間分辨率、視場、辨識距離這幾個指標(biāo)是由探測器分辨率和鏡頭焦距決定的。 這四個指標(biāo),很多品牌都在宣傳。其實(shí)紅外熱像儀的探測器分辨率和鏡頭焦距固定了,這四個指標(biāo)就固定,這四個指標(biāo)是算出來的。所以選購時不用過多的關(guān)注。 像間距160*120 的像間距都是51um,320*240的像間距都是25.4um,以此類推,分辨率越高,像間距越小。空間分辨率=像間距/鏡頭焦距。
所以空間分辨率越小,能夠辨識的距離越遠(yuǎn)。如果使用22mm的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。160*120的空間分辨率為2.3mrad左右。如果用長焦鏡頭,空間分辨率就會更小。 視場=空間分辨率*行像素/17.45,比如160*120的,使用22mm的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,視場為21度。 辨識距離,我們一般默認(rèn)4個像素為客識別的距離,所以辨識距離=目標(biāo)高度/(空間分辨率*4)。 比如160*120的,22mm標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,辨識距離為185米左右。如果鏡頭焦距變成115mm,那辨識距離就變成了將近1000米,當(dāng)然視野也大幅度變小。 所以紅外熱像儀最為重要的指標(biāo)是探測器分辨率,另外上面提及的指標(biāo),都可以通過鏡頭更換進(jìn)行變化。
四、幀頻。幀頻在紅外熱像儀選購中,是第二個最為重要的指標(biāo)。幀頻是指1秒鐘內(nèi)熱像儀可以或許完成圖像拍攝、處理、表現(xiàn)的數(shù)目。傳感器相應(yīng)越快,內(nèi)部電路處理速率越高,則可實(shí)現(xiàn)的幀頻越大。高幀頻的熱像儀適合抓拍高速物體的溫度移動,以及高速溫度變化的物體。一般電視幀頻為25hz。根據(jù)熱像儀的幀頻可分為快掃描和慢掃描兩大類。電力系統(tǒng)、醫(yī)療、建筑等領(lǐng)域所用的設(shè)備一般采用快掃描熱像儀,否則就會帶來一些工作不便。一般來說紅外熱像儀的幀頻應(yīng)該達(dá)到30hz,最好能達(dá)到50hz,否則在很多工作場合下,紅外熱像儀無法勝任工作。幀頻的高低,直接說明了紅外熱像儀的性能好壞和反應(yīng)速度,也直接影響紅外熱像儀。
五、測溫范圍。這是第三個紅外熱像儀最為重要的指標(biāo)。每種型號的熱像儀都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化。因此,用戶只需要購買在自己測量溫度內(nèi)的紅外熱像儀。在選擇紅外熱像儀,最好能選擇可選測溫區(qū)的紅外熱像儀。這要即能適應(yīng)各種溫度環(huán)境,又能保證測溫準(zhǔn)確。cem紅外熱像儀溫度范圍在-20度~400度,新型的產(chǎn)品,強(qiáng)悍的功能,受更多的用戶熱捧。
六、測溫精確度。一般紅外熱像儀的測溫精度都是精度±2℃可能讀數(shù)的±2所以基本上沒有什么可選的。
七、自動搜錄最高、最低、平均溫以及高低溫聲音、顏色報(bào)警,這部分在實(shí)際使用中會非常有用,不少中高端機(jī)型都有這功能,如cem dt-9875、fluke ti125等。
八、是否具有可以移動測溫點(diǎn)和測溫區(qū)域,這是紅外熱像儀第四個非常重要的指標(biāo)。很多紅外熱像儀都沒有這功能,只具有中心點(diǎn)測溫的功能。這種紅外熱像儀無法自動跟蹤最高的溫度點(diǎn),如果鏡頭沒有對準(zhǔn)最高測溫點(diǎn),就無法正確捕捉到問題點(diǎn)。所以是否具有可移動測溫點(diǎn)和測溫區(qū)域非常重要。
九、紅外熱像儀品牌的選擇。紅外熱像儀作為最先進(jìn)的高科技產(chǎn)品,指標(biāo)一樣的情況下,不同品牌實(shí)際使用效果差距很大。
十、總結(jié)
綜上所述,選擇紅外線熱像最為重要的四個指標(biāo)是:
1. 探測器分辨率:一般建議選擇160*120
2. 幀頻:一般建議選擇30hz以上的,低于10hz的盡量不要選擇,無法適應(yīng)大部分環(huán)境。
3. 測溫范圍:建議選擇兩個測溫范圍的,比如-20-120、0-400的。
4. 測溫方式,盡量選擇可自動捕獲,移動測溫點(diǎn)和測溫區(qū)域的機(jī)型。固定中心點(diǎn)測溫的機(jī)型,在使用的時候很難找到最高溫度區(qū)和溫度點(diǎn),就會診斷出問題。
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