Температурная чувствительность тепловизора мк что это

Вы не можете посетить текущую страницу по одной из причин:

просроченная закладка/избранное
кэш поисковой системы ссылается на устаревшую страницу сайта
неправильный адрес страницы
у вас нет права доступа к этой странице
Запрашиваемый ресурс не найден.
В процессе обработки вашего запроса произошла ошибка.

Пожалуйста, перейдите на одну из следующих страниц:

Если проблема повторится, пожалуйста, обратитесь к администратору сайта и сообщите об ошибке, описание которой приведено ниже.

Советы по покупке и выбору тепловизора

Вы собрались покупать тепловизор, но не знаете, с чего начать и что обратить внимание при покупке? Может быть, вы хотите применить инфракрасный контроль в своем бизнесе или нуждаетесь в информации относительно применения инфракрасной камеры при научных исследованиях, управлении технологическими процессами, при электрических работах, в медицине или других сферах?
Предоставленная информация поможет вам сделать выбор.

Общая информация

Инфракрасная термография является дисциплиной связанной с получением, хранением и анализом излучаемой энергии с помощью тепловых инфракрасных систем визуализации.
Инфракрасные приборы не измеряют температуру!
Они измеряют только инфракрасную излучаемую энергию!
Обычно их называют тепловизорами и инфракрасными камерами. В действительности это одно и то же. Термография – это активный сбор и интерпретация инфракрасных изменений. Термография позволяет измерить температуру на расстоянии, чтобы определить температурный режим работы объекта в зависимости от цвета инфракрасного излучения.

Качественные или количественные?

Определите тип ИК-камеры, наилучшим образом соответствующий вашим требованиям – качественным или количественным?
Качественная оценка – процесс получения и интерпретации тепловых изображений на основе теплового контраста с целью выявления аномалий. Основной целью есть выявление существующего перепада температур, а не разницы температур объекта и его окружения.
Количественная оценка – процесс получения тепловых изображений с существующими показаниями температуры. Количественная оценка особенно полезна в ситуациях, когда точный перепад температуры или перепад температуры объекта определяет, меняется ли температура под влиянием каких-либо факторов и находятся ли эти изменения в приемлемом диапазоне. Также важно для контроля ситуаций, управления технологическими процессами.

Пример качественного измерения

Пример количественного измерения

Качественная оценка означает, что вы не получите показаний температуры, но будет иметь возможность просматривать тепловые различия, в то время как количественные тепловизоры дадут вам точные показания температуры.
Вы необходимо измерять температуру, или просто увидеть различия в тепловой энергии?
Большинство инфракрасных камер являются качественными, это означает, что их программное обеспечение позволяет (при правильных вводе переменных термографии) воспроизвести точные показания температуры.

Портативные, стационарные или с возможностью панорамирования и наклона?

Портативный тепловизор – самая популярная инфракрасная камера наших переносных приборов. Этот тип ИК-камер, как правило, полезен для ряда направлений, включая исследовательские, электрические, механические, медицинские, ветеринарные, пожаротушение, управление технологическими процессами, инспектирования строительных работ, а также энергетического аудита. Простота их использования, мобильность и малый вес делают их идеальными для многих рабочих мест и направлений. При покупке портативного тепловизора покупатель должен знать о конструкции и весе ручной инфракрасной камеры. Необходимо также учитывать прочность и требования по охране окружающей среды.

Вес и конструкция могут быть основными параметрами при использовании ИК-камеры в течении длительного времени.
Время зарядки аккумулятора, принадлежности и т.д. должны рассматриваться в зависимости от использования тепловизора в переносном режиме.
Есть буквально около ста различных типов ручных тепловизоров. Каждый имеет уникальный набор функций и возможностей, некоторые из которых приведены ниже:
Звуковые сообщения
Размер ЖК-дисплея – возможность вращения или перемещения экрана для сложных углов
Размер объектива
Емкость памяти
Видео выход
Разрешение
Частота кадров

Стационарные или с возможностью панорамирования и наклона камеры: исходя из этих условий выбора, необходимо обратить внимание на ряд параметров.

Должен ли тепловизор иметь особые требования по защите от окружающей среды, будет ли инфракрасная камера работать в условия сильной жары / холода или влажности?
Должна ли ИК-камера быть неподвижной или же иметь возможность панорамирования и наклона.
Должен ли тепловизор работать в автономном режиме?
В зависимости от конкретного направления, есть несколько образцов и моделей на выбор. Возможна индивидуальная конструкция тепловизора, изготовленная по вашим требованиям.
Если инфракрасная камера будет эксплуатироваться в одном положении, необходимо учитывать любые погодных и экологических условиях. ИК-камеры могут быть подобраны для определенных условий окружающей среды, отопления и / или охлаждения.
Необходимо также предусмотреть другие условия, к примеру, как тепловизор будет подключен к источнику питания, каким образом вы будете контролировать показания и т.д.

Мы можем предусмотреть возможность работы нашей инфракрасной камеры от альтернативных источников питания, таких, как солнечные батареи. Добавление Wi-Fi может позволить размещать ИК-камеры в отдаленных местах.
При установке тепловизора на автомобиль требуется специальное дополнительного оборудование. Монтаж на транспортных средствах, самолетах, лодках также потребуется исключить влияние работы этих транспортных средств на функционирование инфракрасной камеры.
ИК-камеры могут быть установлены практически на любое транспортное средство, в том числе на роботы, спутники и т.д.
Если вам необходим портативный тепловизор, есть несколько типов, достаточно малых, чтобы легко собираться и перевозиться с места на место.

Программное обеспечение, необходимое в работе

Имеется ли полная версия прилагаемого программного обеспечения? Некоторые недобросовестные компании могут попытаться продать вам «разбавленные» или облегченные версии их программного обеспечения, обеспечивающие возможность только просмотра изображения с ограниченной функциональностью. Компания которой следует доверять, предлагает несколько пакетов программного обеспечения, которые являются полным набором программного обеспечения, с включением всех функций.
Сколько пользователей могут иметь доступ к программному обеспечению, взымается ли плата за доступ нескольких пользователей к лицензионному программному обеспечению?
Солидная компания предлагает программное обеспечение без каких-либо ограничений для нескольких пользователей на нескольких компьютерах.
Включаются ли в программное обеспечение все необходимые для анализа инструменты?
Не все программные продукты являются одинаковыми, необходимо рассмотреть предложения о возможностях программы.
Это программное обеспечение входит в цену инфракрасной камеры?
Большинство производителей включают программное обеспечение в комплект поставки ИК-камеры, но не обязательно полную версию.
Имеет ли программное обеспечение требования к возможностям компьютера?
Если у вас компьютер 64 бит от Macintosh, Вам, возможно, будет трудно найти правильное программное обеспечение и драйверы.

Обеспечение тепловизора встроенными функциями, необходимыми для вашего направления использования.

Вам нужна одна или несколько точек измерения температуры?
Все тепловизоры должны иметь точность в пределах стандарта, ± 2 ° C или ± 2%. Это промышленный стандарт и все отклонения, превышающие допустимые пределы, могут предоставлять неточную информацию об измерениях температуры.
Убедитесь, что ваша инфракрасная камера позволяет настроить параметры излучения. Если вы не можете настроить излучения, вы не получите точных показаний.
Если нужна ИК-камера для просмотра или записи видео в реальном времени, наилучшим вариантом есть тепловизоры HD 50/60, обеспечивающие просмотр с высоким разрешением.
Вы можете купить инфракрасную камеру, которая выводит в стандартный формат изображения, такие как Jpeg и Tiff, которые являются промышленными стандартами и позволяет легко пересылать их по электронной почте.
Убедитесь, что характеристики ИК-камеры позволяют работать в верхнем и нижнем температурном диапазоне, необходимом для вашего направления использования.
Предпочтительнее покупать тепловизоры у производителя, который может, при необходимости, предложить прибор из обменного фонда, предоставлять его в аренду или предоставлять демо-варианты.
Предпочтительнее покупать у хорошо известного производителя, торговые представители которого обучены термографии.
Включает ли инфракрасная камера отслеживание температуры, обычную фотокамеру, лазерный указатель, тревожную сигнализацию, правильную фокусировку, и правильный угол линзы?
Какой тип линзы включен в поставку? Какой тип линзы лучше всего подходит для вашего направления?
Есть ли сменные линзы для обновления?
Все ли аксессуары (корпус, аккумулятор, зарядное устройство и т.д.) включены в стоимость?
Вы можете купить ИК-камеру без каких-либо собственных аксессуаров и аккумулятора. Имея возможность приобрести резервный аккумулятор в вашем местном радиомагазине, можете сэкономить много денег и времени.

Другие замечания и советы.

Гарантия — убедитесь, что тепловизор поставляется со стандартной гарантией 1 год. Многие производители предлагают гарантию 2 года или возможность приобрести расширенную гарантию. Если ваша инфракрасная камера имеет решающее значение для успеха Вашего бизнеса, убедитесь, что ИК-камера может быть предоставлена из обменного фонда в случае, если ваш тепловизор потребует ремонта.
Обучение навыкам проведения измерений. Для обеспечения точности измерений, весь персонал, использующий тепловизоры должны пройти обучение начального уровня. Обучение может помочь лучше определить необходимый тип инфракрасной камеры, так как многие инструкторы для пользы обучающихся представляют много типов ИК-камер и программного обеспечения. Мы готовы рассмотреть аренду или получения демо-устройства во время вашего обучения, прежде чем вы, фактически, купите тепловизор. Некоторые дилеры предлагают программу аренды «Попробуй, прежде чем купить». Вы арендуете инфракрасные камеры, как обычно, но если решите приобрести устройство, компания отказываетя от арендной платы до одной недели.
Применение в сфере здравоохранения. При покупке ИК-камеры для медицинских целей, убедитесь, что она разрешена для использования в качестве медицинского изделия. Это гарантирует высокое качество тепловизора и точность, необходимую для медицинского использования. Инфракрасные камеры Infrared Cameras Inc. серии S и P имеют разрешение FDA 510K позволяющее продавать их как медицинские приборы.
Температурная чувствительность или NETD. Температурная чувствительность измеряется в милликельвинах (мК). Чем ниже значение, тем выше чувствительность ИК-камер. Низкая чувствительность камеры не позволит получать изображения высокого качества и это может влиять на точность при расчете температур.
Сервисное обслуживание. Необходимо выяснить, имеет ли производитель, у которого Вы покупаете тепловизор свои сервисные центры. Большинство инфракрасных камер требуют калибровки раз в одни-два года, в зависимости от условий использования. Если сервисное обслуживание или ремонт прибора проводится за рубежом, учтите, что вы можете остаться без ИК-камеры на несколько недель или даже месяцев. Поэтому важно узнать, где расположены сервисные центры и сколько времени будет длиться обслуживание.

Надеемся что приведенные рекомендации помогут Вам осуществить правильный выбор и приобрести прибор соответствующий Вашим запросам.

Факторы, влияющие на качество изображения тепловизора

Не вызывает сомнений, что вы уже давно заменили старую пленочную камеру на новую цифровую. И, вполне вероятно, что при выборе цифровой камеры вы судили о качестве получаемого ей изображения по такому параметру, как количество пикселей термочувствительной матрицы. Однако, если вы читаете отзывы покупателей об оценке работы камер, то должны понимать, что их качество в большей степени зависит от других параметров. Поскольку принцип действия инфракрасной камеры основан на преобразовании температурной картины в визуальную, то для оценки качества получаемого изображения вам достаточно знания следующих параметров: разрешение получаемого изображения, температурная чувствительность матрицы и уровень шума. Довольно часто в информационных руководствах по ИК-камерам приводят множество различных параметров, которые вам, как пользователю, не принесут никакой пользы и будут вообще непонятны. В предложенной статье мы постараемся объяснить вам, исходя из каких параметров определяется качество изображения, а также зависимость качества картинки от значений параметров. Мы подробно разберем все три параметра, напрямую влияющих на качество теплового изображения и обсудим возникающие вопросы.

Разрешение ИК-камеры.

Первый параметр – разрешение получаемого термочувствительного изображения. На сегодняшний день существует три принятых стандарта разрешения изображений (могут различаться у разных производителей):

Низкое разрешение – до 19600 пикселей (160х120 точек).
Среднее разрешение – до 76800 пикселей (320х240 точек).
Высокое разрешение – до 307200 пикселей (640х480 точек).

Нужное вам разрешение, определяется, в первую очередь, используемым приложением для обработки изображения и уровнем качества, устанавливаемым вами вручную в установках. При оценке качества изображения камер с матрицами размером 5 мегапикселей и 10 мегапикселей, большинство пользователей не заметят никакой разницы, так как отпечатать изображение с таким разрешением довольно проблематично. В том случае, если вы собираетесь всегда распечатывать и демонстрировать полное разрешение, получаемое тепловизором, то вам достаточно использовать прибор с более скромными параметрами. Даже при разрешении 640х480 пикселей, получаемое тепловое изображение будет занимать лишь часть дисплея современного компьютера и при выводе на печать требуемое качество будет реализовано в полной мере. Поэтому при оценке качества изображений, получаемых с помощью инфракрасных камер – число пикселей матрицы является важным параметром, но наиболее значимым параметром является уровень разрешения изображения.

Разрешение 160х120 точек.

Разрешение 320х240 точек.

Разрешение 640х480 точек.
Еще одним преимуществом высокого разрешения является возможность масштабирования съемки без потери качества изображения. Основная часть тепловизоров оснащена стандартной оптической системой с горизонтальным углом обзора около 25°. Независимо от числа пикселей, качество изображения прибора с разрешением 640х480 точек, установленного на двукратное увеличение, эквивалентно качеству, получаемому ИК-камерой с разрешением 320х240 точек, с дорогостоящей дополнительной линзой с углом обзора 12°. Если у вас возникнет необходимость в тестировании объектов на расстоянии более 20 футов, то необходимо сделать ценовой выбор между покупкой ИК-камеры с разрешением 320х240 точек с дополнительной оптикой и камеры с разрешением 640х480 точек, для получения изображений одинакового качества.

Разрешение 160х120 точек, 4-кратное увеличение.

Разрешение 320х240 точек, 4-кратное увеличение.

Разрешение 640х480 точек, 4-кратное увеличение.

Тепловая чувствительность.

Тепловая чувствительность пикселя является вторым по значимости параметром, влияющим на качество картинки. Из множества тестов, определяющих количественную характеристику этого параметра, наиболее значимый тест – оценка качества изображения при увеличении контрастности. Диапазон термочувствительности тепловизора изменяется, в зависимости от температуры объекта, так как при увеличении температуры растет уровень сигнала на выходе детектора. Это означает, что улучшается соотношение сигнал/шум при тестировании горячих объектов. Но это не всегда положительное качество, так как встречаются ситуации, в которых температура объекта невысокая и разность температур различных участков объекта небольшая. Типичным примером низкого дифференциала температур объекта служит обследование стен внутри здания. Небольшие различия в температуре фиксируются только за счет увеличение контрастности между исследуемой (в которой определяется температура) и контрольной (в которой температура известна) точками.
Термочувствительность датчиков инфракрасных камер лежит в диапазоне 0,05-0,25 К. Хотя чувствительность в четверть градуса довольно высокая, на низкоконтрастном изображении (температурная разность точек объекта невысокая) становятся заметными шумы.
Тепловизоры отображают тепловую картину объекта, используя 256-цветовую палитру либо 256 градаций серого. Представьте, что разность температуры объекта 0-256°C, и каждый оттенок отображает разницу в 1°C. Теперь применим этот же метод к объектам с температурным диапазоном 25-35°C. Теперь каждый оттенок отображает разность 0,03°C, что меньше реальной чувствительности неохлаждаемых камер. В результате на изображении возникают шумы и погрешности. В некоторых ситуациях необходимо установить как можно более узкий диапазон чувствительности, чтобы увидеть малейшую разницу температуры. Если вы используете прибор чувствительностью 0,25°C и требуется поддерживать такой же уровень шума, то устанавливается температурный диапазон не уже 65°C, при котором получается низкоконтрастная картинка. Вы должны усвоить, что различие между ИК-камерами с чувствительностью 50mK и 100mK составляет 100%, а не 0,05°C.

Разрешение 160х120, чувствительность 100 мК. Чувствительность 100 мК подходит для случаев температурного диапазона более 10°C. При сужении диапазона качество изображения существенно падает.

Разрешение 320х240, чувствительность 70 мК. Чувствительность 70 мК сужает диапазон по 5°C, при сохранении качества картинки.

Разрешение 640х480, чувствительность 50 мК. При чувствительности 50 мК получается самое качественное изображение, соперничающее с качеством изображений, получаемых на охлаждаемых камерах.

Уровень шума (отношение сигнал/шум).

Основу строения пикселя неохлаждаемой инфракрасной камеры составляет микроскопический переход между тонкой пленкой резистивного материала и регистрирующим инфракрасное излучение слоем, расположенными на подложке. Выводы, выходящие с поверхностей перехода, подключены к кремниевой интегральной схеме и передают на нее электрические сигналы считывания. Считывание происходит последовательно с каждого пикселя по методу мультиплексирования и использует протокол IC.
Инфракрасное излучение, с длиной волн 8-14 микрон, попадающее на каждый пиксель, преобразуется в тепло, которое изменяет сопротивление тонкой резистивной пленки. Схема считывания последовательно снимает напряжение, пропорциональное количеству теплоты, с каждого «микро-болометра» и создает видеоизображение в режиме реального времени.

Электрическая схема инфракрасного датчика довольно простая. На каждый пиксель подается напряжение смещения, а изменение сопротивления резистивной пленки, основанное на температуре пикселя, переводится в цифровое значение. Каждый аналоговый сигнал содержит некоторый уровень шума в смеси с сигналом, детектируемым датчиком. Отношение сигнал-шум оказывает сильное влияние на качество изображения, так как схема усиления увеличивает и полезный сигнал, и шумовую компоненту. В результате на изображении появляется «снег».

Отношение уровня сигнала к уровню шума обычно определяется как эквивалентная разность температур. Как и в любой электрической схеме, шумы возникают практически во всех компонентах. Наибольшее значение, определяющее значение сигнал/шум, имеет уровень шума, поступающий с термочувствительных датчиков, так как в дальнейшем он усиливается пропорционально усилению полезного сигнала. Поэтому температурная чувствительность в большой степени влияет на качество получаемого термоизображения.

Также немаловажное значение имеет фокусное расстояние объектива камеры. Объективы с фокусным расстоянием 1,0 (равным диаметру объектива) считаются «быстрыми». Увеличение фокусного расстояния сказывается на качестве работы прибор. Например, оптическая система с F=1,4 уменьшает тепловую чувствительность в 2 раза, система с F=2,0 уменьшает термочувствительность и 4 раза. Поэтому чувствительность системы 50 мК будет равна 100 мК при использовании оптики с F=1,4, что приемлемо. Однако, при использовании «медленной» оптики (F>1), термочувствительность систем 100 мК падает до неприемлемых 200 мК.
Как вы поняли из вышесказанного, температурная чувствительность имеет очень сложную зависимость о многих факторов. Однако вы можете судить о качестве изображения, используя самый совершенный прибор в мире – ваши глаза, которые различают малейшие нюансы в визуальной картине.
Как было показано выше, термочувствительная матрица состоит из множества микроболометров, представляющих собой крошечные резисторы с множеством связей между ними. Каждый терморезистор реагирует на инфракрасное излучение с определенной погрешностью. Увеличение диапазона погрешностей связано с увеличением плотности пикселей и их термочувствительности. Для исправления этой погрешности используется процесс, носящий название «неравномерная калибровка» (NUC).
Во время изготовления, датчик тепловизора должен быть нормализован. Другими словами, при отсутствии сигнала уровень напряжения с каждого датчика матрицы должен иметь нулевое значение.

Гистограмма неисправленного изображения.

Гистограмма скорректированного изображения.

Выше приведены примеры нескорректированного и исправленного изображений, а также их гистограммы. Для корректировки используется специальный экран, который устанавливается перед термочувствительным датчиком. Этот экран периодически затемняет датчик и происходит программная коррекция показаний пикселя к нулю.
Рассмотрим 2 теста, на основании которых делается заключение о значении отношения полезный сигнал/шум.
Первый тест определяет наименьшую разность температуры объекта, эквивалентную внутренней шумовой характеристике детектора или общему уровню шума прибора. Как потенциальному покупателю тепловизора, вам необходимо знать результаты этого теста. Тестовая установка состоит из черного тела, обладающего контрольной температурой, и нескольких объектов, расположенных рядом с контрольным телом, для одновременного наблюдения их на экране инфракрасной камеры. Температура черного тела устанавливается как можно ближе к температуре объектов. К выходу детектора или видеовыходу тепловизора подключают осциллограф, на экране которого хорошо видно отношение зарегистрированной разницы температур к уровню шума. Оно определяется как отношение высоты полезного сигнала к высоте шума на экране осциллографа.
Следующий тест определяет минимальную регистрируемую разность температур. Это тест системы, а не датчика. Проверку проводят последовательным наблюдением картины каждого из трех эталонных объектов на экране ИК-камеры. Эталонный объект представляет собой белую пластину, с нанесенными на нее четырьмя полосками. Объекты различаются только цветом полосок. На первом объекте полоски черные (разность температур 0,25°C), на втором – серые (разность температур 0,05°C), на третьем нет полос (разность температур 0°C).
В обоих тестах значение контрольной температуры равно 30°C.

Преимущества повышенного качества теплового изображения:

Появляется возможность проводить проверку объектов, находящихся на более длинных расстояниях от оператора.
Становится возможной более контрастная визуализация низкотемпературных объектов.
Более понятная на интуитивном уровне диагностика проблем, связанных с тепловым излучением.
Улучшение качества изображения, за счет согласования разрешения камеры в инфракрасной и видимой областях.
Удобное подключение дополнительных (более легких и дешевых) оптических систем.
Более понятное на интуитивном уровне выявление неисправностей, связанных с несоответствием температуры.

Смысл и определения метрологических характеристик технических средств

тепловизор

Тепловизоры можно разделить на две основные группы: тепловизоры, предназначенные для наблюдения и измерительные тепловизоры. Тепловизоры, предназначенные для наблюдения, в большинстве случаев используются в военном деле и службах безопасности для обеспечения наблюдения в темноте и сложных погодных условиях. Измерительные тепловизоры используются в гражданских целях, в промышленности и науке, в большинстве случаев — для бесконтактного измерения распределения температуры по поверхности испытуемых объектов.
В военном деле наиболее важной характеристикой визуального контроля является качество тепловой картины, в применении для гражданских целей наиболее важной характеристикой тепловизора является точность бесконтактного измерения температуры.
Нельзя объективно оценить тепловизор, наблюдая обычную, типичную тепловую картину. Качество изображения для некоторых людей может представляться плохим, а для других — хорошим. Для обеспечения гарантий качества тепловизора, необходимо применение надежного и передового оборудования для его оценки.
Несмотря на то, что тепловизор нельзя оценить надлежащим образом по типовому изображению, такую оценку можно выполнить, базируясь на изображении некоторых стандартных объектов-мишеней (мишени из 4-х полос, мишени в виде квадрата, круга, щелевые мишени).
Для объективной оценки качества тепловизоров и для того, чтобы удостовериться, что его качество соответствует предъявляемым требованиям, следует использовать профессиональные измерительные установки. В случае, если пользователь не располагает надлежащей измерительной установкой для испытания тепловизоров, он никогда не сможет доказать производителю, что качество некоторых тепловизоров не соответствует предъявляемым требованиям, также он никогда не сможет быть уверен в их реальном качестве.
С точки зрения пользователя, соответствующая проверка особенно важна в случае, когда тепловизоры закупаются в большом количестве. Имея надлежащие испытательные установки, можно основательно испытать все системы и исключить системы, которые не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Опыт показывает, что тепловизоры даже одинаковых типов могут сильно отличаться по качеству. Таким образом, выполнив надлежащие испытания, можно выбрать из предложенных тепловизоров только лучшие и быть уверенным, что производитель поставил наилучшее из его изделий. Кроме того, качество тепловизоров, как и других систем со временем ухудшается. Имея соответствующие измерительные установки, можно отобрать тепловизоры, характеристики которых ухудшаются до истечения гарантийного срока и заменить их на новые. Следовательно, надлежащие испытания тепловизоров могут сберечь значительные средства.
Существует много способов оценки характеристик инфракрасной системы, как и любого высококачественного оборудования. Важно понимать, как измеряются эти характеристики и как они ограничивают возможности системы, которая используется. Если пределы возможностей системы известны, то в этих пределах можно спокойно работать, а при выходе из них, результаты могут быть ненадежными.

Используя измерительные установки, воспроизводящие для испытуемого тепловизора стандартные мишени, можно измерить следующие характеристики и параметры тепловизора:

поле зрения (Field of View — FOV);
мгновенное поле зрения (Instantaneous Field of View — IFOV);
мгновенное поле зрения по измерению (Instantaneous Field of View- Measured — IFOVmeas);
наименьшая различаемая разность температур (Minimum Resolvable Temperature Difference — MRTD);
наименьшая обнаруживаемая разность температур (Minimum Detectable Temperature Difference — MDTD);
модуляционная передаточная функция (Modulation Transfer Function — MTF)
контрастная передаточная функция (Contrast Transfer Function — CTF):
щелевая характеристика (Slit Response Function — SRF);
сигнальная передаточная функция — чувствительность (Signal Transfer Function — SiTF);
шумовой эквивалент разности температур (Noise Equivalent Temperature Difference — NETD.

Ниже даны определения, описан физический смысл наиболее важных характеристик ИК систем а также способы их определения.

Поле зрения (FOV). Термин «поле зрения» описывает всю область, которую «видит» тепловизионная камера при использовании конкретного объектива. Эта характеристика обычно задается как круговой или прямоугольный угол зрения, в зависимости от конструкции системы, в частности, от размера чувствительного элемента. Например, поле зрения при 50-миллиметровом объективе может составлять 18° для одной системы и 20° (по горизонтали) х15° (по вертикали) — для другой системы.

Мгновенное поле зрения (IFOV). Термин «мгновенное поле зрения» используется для описания мгновенного значения пространственной разрешающей способности инфракрасной системы получения изображений, т.е. наименьшего по размеру объекта, который система может «видеть» на заданном расстоянии. Мгновенное поле зрения определяется характеристиками применяемого объектива и линейными размерами чувствительной площадки приемника излучения. В соответствии с принятыми способами получения изображений, системы со сканированием и системы с FPA используют один или несколько чувствительных элементов для построения изображения в течение короткого периода времени (например, 1/30 с). Поэтому в любой момент времени IFOV меньше, чем FOV. Таким образом, мгновенное поле зрения определяется еще и как наименьший по размеру объект, который система может видеть или различать в любой заданный момент. Обычно оно задается в миллирадианах (мрад) для заданного сочетания прибора и объектива. Чем меньше мгновенное поле зрения тепловизора по сравнению с изображением контролируемого объекта в плоскости приемника излучения, тем больше будет получено информации о тепловой картине объекта. Иногда для характеристики разрешающей способности тепловизора применяют термин «угловое (или линейное) разрешение». Угловое разрешение — это наименьший угол между двумя точечными излучателями, расположенными на фоне с заданной температурой, которые воспроизводятся тепловизором раздельно.
Для инфракрасных пирометров, IFOV чаще называют размером пятна и обычно задают как отношение расстояния от объекта к его размеру. Прибор с характеристикой 60:1 способен видеть объект диаметром 1 метр на расстоянии 60 метров. На расстоянии 30 метров этот же прибор может измерять температуру объекта диаметром 0,5 метра.
Мгновенное поле зрения (IFOV) величиной в 1 градус представляет размер пятна 60:1, a IFOV величиной в 2 градуса соответствует размеру пятна 30:1.

Мгновенное поле зрения по измерению (IFOVmeas). Описывает разрешающую способность системы со сканированием или системы с FPA. Характеристика IFOVmeas определяет наименьший по размеру объект, температуру которого система может измерять в любой момент на заданном расстоянии.
Указанные выше характеристики систем получения тепловых изображений обычно выражаются в миллирадианах (мрад). При этом, окружность делится на 360 градусов. Один градус соответствует 17,5 мрад, или 0,0175 радиан. Один миллирадиан соответствует примерно 0,06 градуса.

Выражение углов в радианах упрощает определение действительных возможностей любой системы и объектива в наблюдении или измерении объекта заданного размера. Минимальный размер объекта как для обнаружения, так и для измерения, можно получить, используя формулы, приведенные ниже (рис. 1). Эти же соотношения можно использовать для вычисления ІБОУ и ІРОУтеав по правильно заданным другим характеристикам.

Наименьшая различаемая разность температур (МЯТО). Важным понятием, которое используется в качестве характеристики ИК системы, является тепловая чувствительность (порог температурной чувствительности) или наименьшая различаемая разность температур (МИТО), которую система может обнаружить.
FOV, м (размер пятна на объекте)
где:
FOV, м — размер поля зрения, м;
Фрад. – Угол зрения объектива в радианах (FOV в радианах); фрр угол зрения объектива в градусах;
D — дистанция (расстояние от объекта до объектива тепловизора), м;

Определение поля зрения инфракрасного прибора

Рис..1. Определение поля зрения инфракрасного прибора

Наглядное сравнение рассмотренных характеристик можно представить на примере вида из автомобиля, едущего по шоссе:
FOV — это вид за Вашим ветровым стеклом
ШОУ — это самый маленький дорожный знак, который Вы можете видеть на заданном расстоянии
П^ОУтеав — это самый маленький дорожный знак, который Вы можете прочесть на заданном расстоянии

МИЛЮ — это субъективный параметр, который определяет способность системы «тепловизор-оператор» к обнаружению низкоконтрастных температурных элементов испытуемого объекта. Он представляет собой зависимость минимальной разности температур между полосами стандартной 4-х полосной мишени (4 полосы с отношением длины к ширине 7:1) и фоном (абсолютно черным телом), от пространственной частоты (размеров) мишени (см. рис. 2а) при которой тепловое изображение полос еще различимо оператором на экране тепловизора (см. рис. 2б).

Тепловые изображения мишени

Рис. 2. Тепловые изображения одной и той же 4-х полосной мишени, полученные тепловизором при разных MRTD

измерительная установка для испытания тепловизионных систем

Измерения выполняются при разных размерах 4-х полосной мишени (разных пространственных частотах). Пространственная частота характеризует размер объекта или детали объекта — чем они меньше, тем больше их пространственная частота. Это испытание, разработанное Министерством обороны США и строго описанное в стандарте Американского общества по испытанию материалов ASTM Standard Е1213, является, по существу, измерением тепловой чувствительности.
Схема типовой измерительной установки для испытания тепловизионных систем приведена на рис.3.

Рис. 3. Типовая измерительная установка для испытания тепловизионных систем

Результаты измерения MRTD длинноволнового тепловизора

Установка содержит следующие основные части: абсолютно черное тело (АЧТ); комплект пластин с мишенями, смонтированными на вращающемся барабане, который закрыт кожухом; инфракрасный коллиматор и оптический стол. Комплект стандартных 4-х полосных мишеней разных размеров (с разными пространственными частотами) закреплен на вращающемся барабане, размещенном в фокусе коллиматора. Одна из мишеней находится в поле зрения коллиматора, а АЧТ — непосредственно за мишенью. Распределение яркости поверхности мишени и АЧТ отображается на мониторе тепловизионной системы, где оно наблюдается оператором. Разница температур между полосами мишени и АЧТ постепенно увеличивается до тех пор, пока оператор не начнет различать 4-х полосную мишень. Эта критическая температура и есть MRTD. Обычно измерение MRTD выполняется как при положительной, так и при отрицательной разности температур между АЧТ и мишенью. Время выполнения измерения не ограничивается, поэтому у оператора есть возможность выбрать оптимальное расстояние между ним и экраном монитора, величину электронного увеличения изображения тепловизора и т. д. Влияние фазовых эффектов на качество термоизображения мишени минимизируется путем точного поворота тепловизора в пределах угла, близкого к углу поля зрения тепловизора. Результаты измерений при выполнении их разными операторами могут различаться, поэтому измерения выполняются как минимум 3-мя хорошо обученными операторами с усреднением результатов.
Результаты измерений для одного из экземпляров длинноволнового тепловизора приведены на рис. 4.
Таким образом, результаты определения MRTD регистрируются в виде кривой зависимости разности температур от пространственной частоты. Обычно, чем больше частота (т.е. мельче тестовое изображение), тем больше требуется разность температур между мишенью и фоном для получения различимого на экране изображения.
MRTD рассматривается как наиболее важная характеристика тепловизора с точки зрения пользователя, который хочет иметь наилучшие диапазоны обнаружения, распознавания и идентификаций мишеней. Зная MRTD различных тепловизоров, можно вычислить диапазоны обнаружения, распознавания и идентификации мишеней и сравнить их рабочие характеристики (при этом следует сравнивать тепловизоры с одинаковыми полями зрения). Поэтому, надлежащие рабочие характеристики тепловизора следует устанавливать строго в соответствии с максимальными значениями MRTD и в сочетании с пространственными частотами. Измеренные значения MRTD тепловизора, который претендует на прохождение испытания, должны быть ниже (лучше) установленных рабочих характеристик.
Пример типичных технических требований по MRTD для длинноволнового тепловизора и для двух разных полей зрения показан в таблице 1.

Рис. 4. Результаты измерения MRTD длинноволнового тепловизора при трех разных полях зрения

Таблица 1. Типовые технические требования по MRTD для длинноволнового тепловизора

MRTD, °С для полей зрения

Температурная чувствительность тепловизора мк что это