影響紅外熱像儀測量距離的因素都有哪些?
紅外熱像儀自從在20世紀(jì)90年代被投入市場之后就一發(fā)不可收拾,紅外熱像儀的市場瞬間擴大了很多,而且持續(xù)發(fā)展擴張中,這一項技術(shù)發(fā)明著實在各個領(lǐng)域內(nèi)起到了很好的重要的輔助性作用。紅外熱像科技在軍民兩方面都有應(yīng)用,開始起源于軍用,逐漸轉(zhuǎn)為民用。在民用中一般叫熱像儀,主要用于研發(fā)或工業(yè)檢測與設(shè)備維護中,在防火、夜視以及安防中也有廣泛應(yīng)用。通俗地講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。
我來給大家談?wù)動绊懠t外熱像儀測量距離都有哪些因素!
1、 鏡頭焦距
決定熱像儀的探測距離的重要的因素就是鏡頭焦距。鏡頭焦距直接決定了目標(biāo)所成的像的大小,也就是在焦平面上占幾個像素。通常這是用空間分辨率 (IFOV)來表示,它表示每個像素在物空間所張開的角度,也就是系統(tǒng)所能分辨的小角度,一般由像元尺寸(d)與焦距(f)的比值得出,即IFOV=d/f。
每個目標(biāo)在焦平面所成的像占幾個像素,可由目標(biāo)尺寸、目標(biāo)與熱像儀的距離、空間分辨率(IFOV)計算得出。目標(biāo)尺寸(D)和目標(biāo)與熱像儀的距離(L)的比值為目標(biāo)的張角,再與IFOV相除得到像占用像素點的數(shù)量,即n=(D/L)/IFOV=(Df)/(Ld)。從中可以看到,焦距越大,目標(biāo)像所占用的像素點越多,其探測距離遠(yuǎn)。但另一方面,焦距越大,視場角越小,同時成本也高。
這里舉個例子。熱像儀焦平面的像元尺寸為45μm,配30mm焦距鏡頭,則空間分辨率IFOV為1.5mrad。觀察1公里遠(yuǎn)的大小為4.5m的目標(biāo),則目標(biāo)所張開的角度為4.5mrad,目標(biāo)所成的像占用4.5/1.5=3個像素。
2、 探測器性能
鏡頭焦距是從理論上決定了熱像儀的探測距離,在實際應(yīng)用中起著重要作用的另一因素是探測器性能。鏡頭焦距只是決定了所成像的大小,占用像素點的數(shù)量,探測器性能則決定圖像質(zhì)量,如模糊程度,信噪比等。探測器性能可從像元尺寸、熱靈敏度、信號處理等方面來分析。
像元尺寸越小,則空間分辨率(IFOV)越小,其探測距離越大。探測器的熱靈敏度和信號處理決定了圖像的清晰度。探測器的熱靈敏度不高的話,則采取加大鏡頭口徑的方法來提高圖像效果。
3、大氣環(huán)境
雖然熱輻射對大氣的穿透能力比可見光強,但大氣吸收、散射等對熱像儀成像還是有一定的影響,特別是大霧和大雨的天氣環(huán)境,從而影響到了熱像儀的探測距離。