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基础型非制冷微测辐射计
了解非制冷微辐射计的基础知识,包括其工作原理、关键特性以及在红外成像和温度测量中的应用。
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热电辐射计的工作原理
微测辐射计是用于红外成像和温度测量领域的热探测器。其结构包含一组热敏电阻阵列。当红外辐射照射至探测器表面时,会改变每个测辐射素像素的电阻值,进而引发电压变化。
这些电信号经相机处理后转化为数字图像,从而使红外辐射强度可视化,实现热量差异与热分布模式的检测。
有关非制冷红外探测器的更多信息,可访问弗劳恩霍夫IMS研究所的网站查阅。
微测辐射计的滚动读数特性
几乎所有用于野外观测的微测辐射计都采用滚动读出法。这意味着通过测辐射计阵列读取像素的过程是交错进行的。与同时读取所有元件不同,它们是单独或分组(逐行)读取的,类似于采用滚动快门的相机。
这种交错式读出方式有助于减轻读出噪声对信号的影响,因为噪声被分散在时间轴上,且热电堆元件在下次读出前有足够时间恢复。
滚动读数功能需要扫描过程与数据采集之间精确同步,以确保测量结果准确。
热时间常数在7至12毫秒之间,具体取决于相机类型。
微测辐射计的典型参数
以下是微测辐射计的关键特性:
响应性
响应度指传感器将温度变化转换为电信号变化的能力。通常以伏特每瓦特(V/W)为单位进行测量,是衡量微测热计灵敏度的指标。更高的响应度意味着对温度变化具有更强的敏感性。
热敏性
热灵敏度是衡量微测热辐射计能够检测到的最小温度变化的指标,通常以毫开尔文每瓦特(mK/W)等单位表示。更高的热灵敏度意味着传感器能够检测更微小的温差。
噪声等效温差(NETD)
NETD是量化微测辐射计在噪声存在下可检测到的最小温差的关键参数。该值通常以毫开尔文(mK)为单位,并与传感器的热灵敏度成反比。较低的NETD值表明在低温对比度条件下具有更优异的性能表现。
光谱范围
微测辐射计通常设计为在特定红外波长范围内工作,例如长波红外(LWIR)、中波红外(MWIR)或短波红外(SWIR)。其光谱范围决定了传感器能够探测何种类型的热源或物体。
帧率
微测辐射热计的帧率代表其捕捉和处理热成像的速度。该参数通常以每秒帧数(FPS)为单位计量,不同传感器之间存在差异。对于需要实时成像或视频的应用场景,更高的帧率更为理想。
热时间常数
微测辐射计的热时间常数是指传感器在入射辐射发生阶跃变化时,达到最终温度约63.2%所需的时间。该参数对于理解传感器的响应时间至关重要。IRSX-I相机的热时间常数最高可达12毫秒。
像素尺寸
微测辐射计是由多个独立像素组成的阵列式传感器。每个像素的尺寸决定了传感器的空间分辨率。更小的像素尺寸可提供更高的空间分辨率,但可能牺牲灵敏度。
非均匀性校正(NUC)
微测辐射计可能存在像素间灵敏度差异,导致图像出现伪影。非均匀性校正算法用于补偿这些差异,从而生成均匀的图像。
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