Параметри и характеристики на термовизионни камери
Глава 4 ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПАРАМЕТРИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ТЕРМОВИЗИ 12. основни параметри и характеристики на термовизионните камери Съвременните термовизионни камери се използват не само за възпроизвеждане на изображението на нагрети обекти чрез собственото им топлинно излъчване, но и за измерване на топлинните (или температурните) полета на различни топлоизлъчващи обекти. За измервания с помощта на термокамери е необходимо преди всичко да се познават техните параметри и характеристики. Те включват: поле и моментно зрително поле, ъглова разделителна способност, праг на температурна чувствителност, обхват на откриване (на малки обекти, излъчващи топлина) и оптична трансферна функция. Зрително поле - плоски ъгли вертикално uv и хоризонтално yg, ограничаващи областта на пространството, което влиза в рамката. При правоъгълен растер отношението y J - определя формата му. Моментално зрително поле - плоски ъгли по вертикала и хоризонтала, определени от фокусното разстояние на лещата и линейните размери на чувствителната зона и приемника на лъчение. Ъгловата разделителна способност е граничният (минимален) ъгъл между два точкови излъчвателя, разположени на фон с постоянна зададена температура и възпроизведени отделно в термично изображение. Трудността при практическото прилагане на точковите инфрачервени излъчватели, неравномерната чувствителност на термовизионните камери в рамките на моментното зрително поле и наличието на шум доведоха до различно определение на концепцията за ъглова разделителна способност. Ъгловата разделителна способност на термовизионната камера е минималната стойност на равнинния ъгъл между центровете на еднакво излъчващи елементи на изпитвания обект, разделени един от друг от елемент, равен по размер на тях и различен по радиационен контраст, при който тези елементи се възпроизвеждат отделно в телевизора.изображение (OST 3-4408-82). Праг на температурна чувствителност — минималната температурна разлика (Ar)nop между обекта и фона, която предизвиква изходен сигнал, чиято пикова стойност е равна на средната квадратична стойност на шума (OST 3-4408—62). В чуждестранната техническа литература стойността (Ar)nop се обозначава с NETD (според първите букви на английските думи Noise Equivalent Temperature Difence - температурната разлика, еквивалентна на шума). Това съкращение е подобно на обозначението на прага на потока NEP (еквивалентна на шума мощност). Стойността на (Ar)nop зависи от температурата T на обекта, следователно зависимостта (A7*)POr = / SP- трябва да се счита за по-пълна характеристика на температурната разделителна способност. Диапазон на детекция - максималното разстояние между точков обект на наблюдение и термокамера, при което изходният сигнал на последния превишава средноквадратичната стойност на шума с определен брой t пъти. Този параметър зависи от голям брой фактори (характеристики на обекта, излъчващ топлина, състоянието на атмосферата, характеристиките на фона, върху който се намира наблюдаваният обект). Функцията за оптичен трансфер (OTF) е мярка за способността на термовизионната камера да възпроизвежда пространствените честоти, съдържащи се в показаната картина. OPF е сложна функция, чийто модул представлява честотно-контрастната характеристика (CCT). Стойността на тази функция условно се приема за единица при нулева честота или близка до нея. Аргументът OTF определя фазовото изместване на пространствената честота, въведено от системата. Когато използвате BTF като средство за описание и анализ на термично изображение, трябва да се спазват следните условия: 1)излъчването, възприемано от термокамерата, е некохерентно; 2) обработката на сигнала е линейна; възпроизвеждането на изображение е пространствено инвариантен процес; Преобразуването на излъчването на обекта в неговия образ е еднозначно и протича безшумно. Последните три условия обикновено се нарушават при термовизионните камери, така че използването на OTF за термовизионно устройство не е достатъчно надеждна оценка за неговото качество.
Максимален обхват на откриване на малки обекти, излъчващи топлина
Максималният обхват на откриване Dmax е един от основните параметри на термокамерата, когато се използва за откриване и наблюдение на отдалечени топлоизлъчващи обекти. По-долу са дадени основните формули за определяне на стойността на Dmax. При извеждането на формулите са направени следните допускания: обектът на детекция е плосък „сив“ излъчвател с постоянна излъчвателна способност и температура по цялата повърхност; нормалата към радиационната повърхност образува ъгъл с линията на активност D; посоките на осите на лъчите, излъчвани от всякакви елементарни зони на излъчване и базирани на площта на обектива на предаващата камера, са толкова близки една до друга, че ъглите a и диапазонът D се считат за еднакви за всички елементарни зони и се отнасят до геометричния център на повърхността на излъчване; фонът, върху който се намира обектът, се счита за неизлъчващ; пътят на наблюдение е хоризонтален.