河北穩控科技MLX90640 紅外熱成像儀測溫傳感器模塊開發筆記（八）擴展知識-輻射率、靈敏度、精度、探測距離

河北穩控科技MLX90640 紅外熱成像儀

輻射率

是描述面輻射源特性的物理量。它表示某物體的單位面積輻射的熱量和黑體在相同溫度、相同條件下的輻射熱量之比。即：輻射率通俗地說就是某物體會將自身溫度轉換為輻射擴散出去的能力， 1 表示可以將自身溫度轉換為 100%的輻射， 0.9 表示可以降低自身溫度的 90%轉換為熱輻射擴散出去。實際上輻射率為 1 的物質（黑體）是不存在的，所以任何材料的輻射率均是 0~1 之間的數值。

任何物體在高于絕對零度（-273.15℃）的時候，其物體表面就會有紅外能量也就是紅外線發射出來，溫度越高，發射的紅外能量越強。紅外線測溫儀和紅外熱像儀就是根據這個特點來測量物體表面的溫度的，因為紅外線測溫儀和紅外熱像儀是測量物體表面的溫度的，所以在測量時會被物體表面的光潔度所影響。實驗證明：物體表面越接近于鏡面（反射越強），其表面所發出的紅外能量衰減越厲害，就需要對不同物體的表面對紅外能量的衰減情況做出補償，即設置一個補償系數，這個補償系數就是輻射率。

不同材料的輻射率差別還是很大的，比如人體是 0.95~0.98，而光滑的不銹鋼是 0.16，生銹的鐵是 0.65 左右，當探測過程中想要得到較為準確的溫度值時，就需要設置被探測物體的輻射系數。（若僅是為了成像則無需這么嚴格）

河北穩控科技MLX90640 紅外熱成像儀測溫傳感器成果展示

靈敏度與溫度探測精度

噪聲等效溫差（NETD） 是指紅外探測器能探測到的最小溫差，即：當被測物體的溫度變化多少時紅外探測器可以探測出來。衡量紅外探測器性能的主要指標之一。

熱探測器的噪聲等效溫差在 100mK 左右（0.1℃）。第二代光探測器在 20mK 左右（0.02℃）。第三代探測器目標是在 1mK（0.001℃）。

紅外探測計算出的絕對溫度值與被測物體的輻射率參數有直接關系，不同材料的輻射率值是不同的，更為嚴重的是即便是同種材料，表面光潔度、含水率、溫度高低等因素的影響也會直接改變輻射率，這就導致了紅外探測絕對溫度無法絕對準確，問題不在于紅外探測器的對輻射量的感知準確度而在于材料的輻射率是隨時在小范圍變化的。所以，衡量紅外探測器的性能指標一般不能用絕對溫度，而應該用溫度靈敏度，即： 噪聲等效溫差（NETD）。這也可以得出一個結論，紅外熱成像儀的主要作用是盡量區分出不同區域的溫度差異，用數字表現出來，進而展示為帶有顏色的圖像，只有溫度區分開以后，圖像才會細致分明。

紅外探測距離

紅外熱成像儀是用光學鏡頭來收集被測物體的熱輻射能量的，故此探測距離會受到鏡頭視場角和熱成像像素分辨率有關。假如某成像儀的成像分辨率為 32*32 像素，視場角為 75 度，則可以理解為從鏡頭里發射出 32*32=1024 條激光來探測 1024 個點的溫度（32 行*32 列）， 每行 32 個點，每列 32 個點。每相鄰兩條激光線的夾角為 75/31=2.4193°發散出去。隨著距離的增長，兩條激光線的間距會變大，當被測物體足夠小時，有可能處于兩條激光線之間未被探測到，這就是探測距離的問題。

即：當成像儀的像素數量和視場角一定時，它的有效探測距離就與被測物體的大小有關。當被測物體尺寸已知時，對其進行探測的理論最遠距離為：

計算公式

審核編輯：湯梓紅