点温枪与热成像技术对比

• 点温仪只显示数字，红外热像仪可生成图像。
• 点温仪只可读取单个点的温度，红外热像仪能显示热图像中所有像素点的温度读数。
• 由于配备先进的光学镜头，红外热像仪能从更远距离处检测温度，有助于快速检测大片区域。

点温仪通常又称为点温枪或红外测温仪。因为其工作原理与红外热像仪相同，所以可认为是只有一个像素点的红外热像仪。这种工具可以完成多项任务，但由于只能测量单个点的温度，操作人员很容易错失关键信息，无法注意某些即将发生故障且急需维修的高温关键组件。

点温枪仅测量一个点的温度。

FLIR E40sc红外热像仪能测量19,200个点的温度。

同时使用成千上万个点温仪

类似于点温仪，红外热像仪同样能提供非接触式温度读数。不同之处在于，红外热像仪一次能同时显示成千上万个温度读数，每个像素点对应一个温度读数。使用一台红外热像仪相当于同时使用成千上万台点温仪。FLIR E40sc红外热像仪的图像分辨率为160×120像素，一次能读取19,200个温度读数。FLIR T1030sc，作为一款面向工业研发/科研应用领域的**热像仪，其图像分辨率为1024×768像素，一次性可获得786,432个温度读数。

点温仪检测的画面。

红外热像仪检测的画面。

点温仪检测的画面。

红外热像仪检测的画面。

既省时又能‘检测’热量

红外热像仪不仅能测量成千上万个点的温度，而且能将温度读数转化为热图像。生成的热图像可**反映待检设备的整体状况，使操作人员能够立即发现点温仪不易发现的细微热点。此外，红外热像仪还能节省大量时间。而使用点温仪扫描拥有大量部件的大面积区域既费时又费力，因为必须单独扫描每个部件。红外热像仪可用于检查印刷电路板的散热问题，完成质检或检查汽车行业的热效应，或者在实验室进行故障分析。

为了使用点温仪**测量物体的温度，目标物体需要完全覆盖光斑点。这限制了**测温的距离。

与点温枪相比，红外热像仪的另一优势在于：能够在更远距离处**测量物体的温度。点温仪能够测量给定尺寸目标的距离称之为“距离系数比”（D:S）或“光斑比”（SSR）。但是这一比值来自何处，又代表何种含义? 点温仪的‘光斑尺寸’是指点温仪能够**测量物体的*小区域。这表示待测温的物体（又称“目标”）需要覆盖整个光斑点。目标发射的红外辐射通过点温仪的光学镜头，投射到探测器上。如果目标小于光斑点，探测器可能会检测到目标物体周围的辐射。因此，点温仪读取的不单是目标的温度，而是目标与其周围环境的综合温度。

根据光学镜头的属性，点温仪离测量目标越远，光斑点会越大。同理，目标越小，为了**测量其温度，点温仪应越靠近测量目标。因此，注意光斑大小至关重要，确保测量点离目标足够近，以覆盖整个光斑，如果能再稍近一点，形成一定的**边界，效果会更佳。“光斑比”为任何给定的目标距离定义了光斑尺寸。

例如，如果点温仪的SSR为1:30，表示直径为1cm光斑的温度可在30cm距离处进行**测量。直径为4cm光斑的温度可在120cm（1.2米）处**测量。大多数点温仪的SSR介于1:5至1:50之间，换言之，大多数点温仪可于5-50cm距离处测量直径为1cm目标的温度。红外热像仪与点温仪相似，其红外辐射被投射至探测器矩阵上，图像上的每个像素点对应一个温度测量值。

红外热像仪生产商在描述其产品空间分辨率时，通常不会明确指出SSR值，而是使用瞬时视场角（IFOV）。IFOV是指热像仪探测器阵列单个像元的视场角。

理论上，IFOV直接决定了红外热像仪的光斑比。由目标发射的红外辐射经过光学镜头，然后投射至探测器时，所投射的红外辐射至少应完全覆盖一个探测器的像元，其对应热图像的一个像素点。因此，理论而言，覆盖热图像的一个像素点应足以确保正确的温度测量值。IFOV通常以毫弧度表示（1弧度的千分之一）。

红外热像仪使您能够‘检测’热。

弧度表示弧长与半径之比。1弧度在数学意义上表示圆弧长度等于圆的半径时形成的角度。由于圆的周长C=2πr（r为半径），1弧度等于圆周的1/（2π），或近似57.296°，即1毫弧度相当于约0.057°。使用红外热像仪测量某个目标的温度时，我们假定与目标的距离等于圆的半径，同时设想目标相当平整。由于单个探测器像元的视角较小，可以假定，角度的正切值近似等于其弧度值。因此，光斑尺寸=IFOV/1000×目标距离。

在此公式中，光斑尺寸与目标尺寸的单位以厘米（cm）表示，IFOV以毫弧度（mrad）表示。

理想光学镜头与实际光学镜头

使用上述公式可计算IFOV为1.4 mrad的热像仪，理论SSR为1:714，因此，理论上可在超过7m距离处测量直径为1 cm的物体。然而，如前所述，理论值并不代表真实情况，而且还未考虑现实中所使用的光学镜头并非**。将红外辐射投射至探测器的镜头会导致色散和其它形式的光学像差，无法确保目标能**投射到单个探测器像元上。投射的红外辐射同样也有可能来自邻近的探测器像元。换言之：目标周围的表面温度可能会影响温度读数。

如点温仪一样，目标不仅应完全覆盖光斑点，而且还应覆盖光斑点附近的**边界，当使用微测辐射热计红外热像仪测量温度时，建议使用**边界。**边界由测量视场角（MFOV）获得。MFOV描述了热像仪的真实测量光斑尺寸，换言之，即：获取正确温度读数的*小测量区域。MFOV通常由许多IFOV表示（单个像素点的视场角）。

微测辐射热计热像仪的常用惯例是：考虑到光学像差，目标至少需覆盖3倍IFOV的区域。这表示：在一幅热图像中，目标不仅要覆盖一个像素点，而且还应覆盖其周围的像素点，在理想条件下，像素点应该足以满足测量需求。使用本惯例时，确定光斑比的公式可考虑真实光学镜头的系数。为更接近真实值，可以使用3倍IFOV，而不是1倍IFOV，其公式如下：

公式中IFOV以毫弧度（mrad）表示。

基于这一公式，IFOV为1.4mrad的热像仪SSR为1:238，表示可在将近2.4m距离处测量直径为1 cm的物体。由于存在**边界，理论值可能趋于保守。真实的SSR可能会更高，但是使用这些保守的SSR值，可确保温度读数的精度。

在理想情况下，投射目标至少应覆盖一个像素点。为了确保**读数，解释投射时的光色散，建议覆盖面积略大的区域。

源自物体的红外能量（A）经过光学镜头（B）聚焦，投射至红外探测器（C）上。探测器将信息发送至传感器电子元件（D）上，用作图像处理。电子元件将源自探测器的数据转化为可以在取景器、标准视频显示器或液晶显示屏上读取的图像（E）。

点温仪的SSR值通常介于1:5至1:50之间。大多数实惠型号的红外热像仪的SSR值介于1:5至1:10之间，功能越先进，价格越高，SSR值*高可为1:40或甚至1:50。注意：提到光学镜头时，点温仪与红外热像仪存在相同的问题。在比较点温仪的技术参数时，必须清楚SSR值是指理论值，还是对镜头的补偿值。

在远距离处检测温度

即便是考虑到了理想光学镜头与实际光学镜头的系数，在测量距离上，红外热像仪与点温仪也存在相当大的差异。假设测量目标为1 cm，大多数点温仪的测量距离为10-50 cm，很难再高于这一范围。对于同样尺寸的目标（1 cm），大多数红外热像仪可在数米远的距离**测量其目标的温度。即便IFOV为2.72 mrad的FLIR E40红外热像仪仍能在超过120cm的距离处测量尺寸为1 cm的温度点。FLIR T1030sc作为FLIR的一款**工业检测红外热像仪，采用标准的28°镜头，可在超过7m距离处测量同样尺寸的目标。使用标准镜头可对这些值进行计算。

许多**红外热像仪均配有可更换镜头。当使用不同的镜头时，IFOV也会随之改变，反过来会影响光斑比。例如，对于FLIR T1030sc红外热像仪，FLIR不仅提供28°标准镜头，还提供12°长焦镜头。配备专门为远距离观察设计的镜头后，其光斑比会更大。若安装12°长焦镜头，FLIR T1030sc红外热像仪的IFOV为0.20毫弧度，利用这一镜头，同一台红外热像仪可在将近17m距离处**测量相同尺寸的目标。

判断是否需要进一步靠近目标

仅从SSR值来看，红外热像仪的性能明显高于点温仪，但是SSR值仅指能够**测量温度的距离。在实际检测中，热点并非总是需要**的温度读数。在热图像中，即便目标只覆盖一个像素点时，热点仍旧清晰可辨。温度读数可能并非**，但能用于检测到热点，操作人员可进一步靠近目标，确保目标在热图像中能覆盖更多的像素点，保证温度读数准确无误。

在测量微小目标的温度时，点温仪也面临着巨大挑战。这项功能在电子元件检测中变得日趋重要。由于点温仪的处理速度持续加快，而且需要安装在更小体积的空间内，寻找散热和识别热点的方法是一个非常实际的问题。点温枪能有效检测和测量温度，但是其光斑尺寸太大。然而，配备有近焦镜头的热像仪每像素光斑尺寸的焦距可调低至5μm（微米），便于工程师和技术员对微小的目标进行测量。

消除猜测，眼见为实

点温仪只能显示一个读数，且读数可能并不**，容易让人产生猜测。红外热像仪能**显示热量，不仅能够实现温度测量，而且还能显示热量分布的瞬态图像。可见光信息与**温度测量的**结合有助于快速、准确发现故障点。即刻升级为FLIR红外热像仪，以更快速、更便捷的方式发现问题，以消除各种因不确定性而产生的猜测。

近焦镜头与显微镜头可拍摄详细的图像细节，便于测量微小的热点。对于点温仪而言，这是极端困难的。*上端的图像采用4倍近焦镜头拍摄，底端的图像采用15μm镜头拍摄。