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影响红外热像仪探测距离的3大因素


日期:2014-05-27 15:03:40来源:
引言:  
        
红外热像仪的测试最远距离和热像仪本身的红外分辨率及所使用的镜头有关系。
         例如:使用25°的镜头,在0.5m的距离,只能看到22mm * 17mm的面积;使用45°的镜头,在同样的距离可以看到41mm * 31mm的面积;而使用90°的镜头,则可以看到100mm * 75mm的面积。
         如果使用长焦镜头比较清楚地观测塔杆,距离应该在100m左右。
         至于最远距离,目前还没有人进行过这方面的论证。
         毕竟使用红外热像仪还是要考虑分辨率的因素。

下面小编为大家总结了影响红外热像仪探测距离的3大因素

1、镜头焦距
  决定热像仪的探测距离的最重要的因素就是镜头焦距。镜头焦距直接决定了目标所成的像的大小,也就是在焦平面上占几个像素。通常这是用空间分辨率(IFOV)来表示,它表示每个像素在物空间所张开的角度,也就是系统所能分辨的最小角度,一般由像元尺寸(d)与焦距(f)的比值得出,即IFOV=d/f。
  每个目标在焦平面所成的像占几个像素,可由目标尺寸、目标与热像仪的距离、空间分辨率(IFOV)计算得出。目标尺寸(D)和目标与热像仪的距离(L)的比值为目标的张角,再与IFOV相除得到像占用像素点的数量,即n=(D/L)/IFOV=(Df)/(Ld)。从中可以看到,焦距越大,目标像所占用的像素点越多,根据约翰逊准则可知,其探测距离更远。但另一方面,焦距越大,视场角越小,同时成本也更高。
  这里举个例子。热像仪焦平面的像元尺寸为38μm,配100mm焦距镜头,则空间分辨率IFOV为0.38mrad。观察1公里远的大小为2.3m的目标,则目标所张开的角度为2.3mrad,目标所成的像占用2.3/0.38=6个像素。根据约翰逊准则可知,达到识别水平。

2、探测器性能
  镜头焦距是从理论上决定了热像仪的探测距离,在实际应用中起着重要作用的另一因素是探测器性能。镜头焦距只是决定了所成像的大小,占用像素点的数量,探测器性能则决定图像质量,如模糊程度,信噪比等。探测器性能可从像元尺寸、热灵敏度、信号处理等方面来分析。
像元尺寸越小,则空间分辨率(IFOV)越小,从前面的讨论可看出,其探测距离越大。
一个典型例子是,FLIR非制冷热像仪的Photon 320的像元尺寸是38μm,Photon 640的像元尺寸为25μm,如果都配100mm镜头,观察2.3m的目标,按照约翰逊准则,其识别距离分别为1公里、1.5公里。
  探测器的热灵敏度和信号处理决定了图像的清晰度。如果探测器的热灵敏度和信号处理能力不好的话,则所成的像只是一个模糊的热像,也就无法识别。因此,一些探测器的热灵敏度不高的话,则采取加大镜头口径的方法来提高图像效果,这不但增加了成本,而且也增加了使用上的不方便。美国FLIR的Photon系列,使用的镜头F数一般可降低到1.4~1.7,也就是口径可做得特别小。

3、大气环境
  虽然热辐射对大气的穿透能力比可见光强,但大气吸收、散射等对热像仪成像还是有一定的影响,特别是大雾和大雨的天气环境,从而影响到了热像仪的探测距离。

  综上所述,一个热像仪能“看多远”是一个很难说清楚的问题,它受到几个方面的影响,它是探测器、镜头、目标、大气环境等客观因素及人的主观因素共同影响的结果。