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摘要:

  ◆镜头焦距是从理论上决定了红外热像仪的探测距离,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38m,Photon 640的像元尺寸为25m,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。

  ◆镜头焦距是从理论上决定了红外热像仪的探测距离,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38m,Photon 640的像元尺寸为25m,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。

  ◆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,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、大气等客观因素及人的主观因素共同影响的结果

  ◆决定红外热像仪的探测距离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。

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