光圈如何影響熱像儀成像質(zhì)量

本文深入探討了光圈對(duì)熱像儀成像質(zhì)量的影響，包括光圈的定義、景深與光圈的關(guān)系、以及光圈如何影響熱像儀的熱靈敏度和測(cè)溫能力，重點(diǎn)對(duì)比了非制冷與制冷熱像儀在不同光圈設(shè)置下的性能表現(xiàn)。

光圈如何影響熱像儀成像質(zhì)量?

光圈的定義

景深景深和光圈成比例，也和聚焦距離有關(guān)系。數(shù)學(xué)公式不是線性的(如下)：一般而言，為了收集到足夠的光，非制冷熱像儀需要更快的光路，這對(duì)于圖像質(zhì)量有幫助(更少的噪音)，但是景深會(huì)差一點(diǎn)，如果在很近的距離工作，往往熱像儀不可在全視場(chǎng)對(duì)焦。

下面的圖片展示了在標(biāo)準(zhǔn)配置下兩種設(shè)備的景深和工作距離的關(guān)系(所有制以毫米為單位)。

非制冷

● A615, 640 x 480

● 24 mm lens, f/1.0.

● Pitch 17 μm

制冷

● A6651, 640 x 512

● 25 mm lens, f/2.5.

● Pitch 15 μm

由于更好的景深，制冷熱像儀能更好地工作，特別是近距離測(cè)溫的應(yīng)用當(dāng)中。A6651也可以配 F/4.0的鏡頭。這樣熱像儀會(huì)有更好的景深但是卻需要更長(zhǎng)的積分時(shí)間保證信噪比。

熱靈敏度熱靈敏度是設(shè)備的系統(tǒng)噪音的質(zhì)量參數(shù)。他表示了熱分辨率，是測(cè)試最小溫差的能力。這不是個(gè)恒定值。

● 在給定測(cè)量范圍內(nèi)，溫度越高熱靈敏度越小(更好)。

● 當(dāng)測(cè)量范圍變大，熱靈敏度就會(huì)變大(不好)。

● 對(duì)于制冷熱像儀，積分時(shí)間減小會(huì)造成熱靈敏度變大(不好)。

熱靈敏度是通過(guò)短時(shí)間的統(tǒng)計(jì)核算算出來(lái)的。注意在正常的操作溫度中和熱靈敏度一樣的溫差是測(cè)量不出來(lái)的。假設(shè)噪音是高斯分布的，需要6倍的熱靈敏度值才能確認(rèn)這是不是一個(gè)噪音。

下面的圖標(biāo)顯示了低熱靈敏度(更好)和高熱靈敏度(不好)。

低熱靈敏度

高熱靈敏度熱靈敏度一般定義在30度的時(shí)候，如下表：

看上去所有的系統(tǒng)都有很好的噪音性能，一些非制冷的探測(cè)器看上去和制冷探測(cè)器性能差不多。但是比較熱靈敏度，一個(gè)重要的因素就是測(cè)量的時(shí)候把光圈的值考慮進(jìn)去。把熱靈敏度除以光圈的面積，歸一化到f/1.0，可以得到可比較的熱靈敏度值如下表所示：

比較的結(jié)論是制冷探測(cè)器更敏感，可以探測(cè)更小的溫差，這對(duì)熱像儀的應(yīng)用很重要。