微型紅外成像儀（模塊）溫度測量和成像精度

IFD-x 微型紅外成像儀（模塊）關(guān)于溫度測量和成像精度

是基于紅外陣列高精度溫度傳感器以及先進(jìn)軟件算法的非接觸式熱成像儀器，可對視場范圍內(nèi)任何物體進(jìn)行紅外成像，成像分辨率達(dá) 512*384 像素，溫度靈敏度 0.1℃，絕對精度±1.5℃，刷新頻率最高達(dá) 64Hz。自帶存儲和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出顯示、拍照存儲功能，數(shù)字接口包括 UART 和 USB，可直接連接計(jì)算機(jī)和手機(jī)，配合上位機(jī)軟件或者手機(jī) APP 程序，使用十分方便。 廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備開發(fā)、 PCB 測試、 新材料、供暖施工、非接觸溫度測控、非法侵入、生物探測等行業(yè)和領(lǐng)域。


溫度感測靈敏度是傳感器可以區(qū)分出的最小溫度改變量，是熱量測量的基礎(chǔ)，本設(shè)備使用的傳感器的靈敏度為 0.1℃@1Hz，隨著傳感器測量速率的提高，測量系統(tǒng)的底噪增大，隨即導(dǎo)致溫度感知靈敏度下降。例如 4Hz、 8Hz、 16Hz 時(shí)溫度靈敏度會分別為 0.5、 1.0 和 1.5℃。熱量感知以后得到的數(shù)據(jù)計(jì)算為絕對溫度值則依賴于被測物體輻射系數(shù)，材料不同或者表面光潔度、含水率等因素影響時(shí)，輻射率會不同，所以對于某特定材料來說輻射率是一個(gè)在小范圍肉不斷變化的數(shù)值，這就導(dǎo)致了使用熱輻射數(shù)據(jù)計(jì)算得到的絕對溫度不是特別準(zhǔn)確。另外，成像儀與被測物體之間的微小顆粒物會對熱輻射產(chǎn)生一些衰減，若周圍有反射性能好的其它物體存在還會產(chǎn)生一些熱輻射的反射，導(dǎo)致輻射能量在傳播過程中發(fā)生一些變化，進(jìn)而影響最終絕對溫度值的計(jì)算。
所以，紅外成像的主要作用是通過較高的熱輻射分辨率來區(qū)分細(xì)微的熱量變化、不同的物體以及物體邊界，繼而形成不同顏色表示的圖像，重點(diǎn)在于能夠區(qū)分不同的熱量，而不是絕對溫度是多少。絕對溫度的測量受到很多客觀且不確定的隨機(jī)因素影響，是目前的技術(shù)水平?jīng)]有辦法很好解決的問題，一般所說的絕對溫度測量精度是指在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境人為排除干擾因素條件下得到的，并不是指客戶使用時(shí)的環(huán)境。

MLX90640 紅外熱成像儀測溫模塊簡要介紹說明

（1） A 型和 B 型的區(qū)別

區(qū)別主要有以下幾點(diǎn)

視場角不同： A 型為 110*75° ， B 型為 55*35° ，通俗一點(diǎn)講就是 A 型是廣角，所以鏡頭矮一些，視野更寬，但對遠(yuǎn)處物體的捕捉能力更低， B 型更適于拍攝稍遠(yuǎn)的物體。精度不同： A 型的噪聲比 B 型大，所以 B 型的絕對溫度和靈敏度都好一些。

（2） 供電電壓和數(shù)字接口

MLX90640 共有 4 個(gè)引腳，兩個(gè)電源 3.3V 供電，兩個(gè)通訊 I2C 接口， I2C 支持最高 1MHz的通訊速率（實(shí)際測試發(fā)現(xiàn) 1.2MHz 也是可以的，只是偶爾會出錯(cuò)，還是老老實(shí)實(shí) 1MHz 吧）。I2C 完全是經(jīng)典的時(shí)序，而且通訊速率范圍特別寬，從幾十赫茲到兆赫茲都通訊正常，所以它的 I2C接口程序還是很好寫的。功耗大約是 25mA，實(shí)測沒有問題。

供電必須是 3.3V，但 I2C 的兩根引腳可以 2.5~5V 兼容。

（3）靈敏度、測溫范圍和精度

MLX90640的測量速率最高可以達(dá)到 64Hz，但越快的速率時(shí)的噪聲會越大，導(dǎo)致靈敏度下降，手冊上給出的指標(biāo)是 1Hz 時(shí)可以區(qū)分出 0.1℃。測溫范圍是-40~300℃。

測溫精度和成像的區(qū)域有關(guān)，靠近中間位置是±0.5~1.0℃，最外側(cè) 4 個(gè)角是±2.0℃，其它區(qū)域約是±1.0℃。還有就是傳感器上電后有個(gè)熱平衡的時(shí)間，大約是 5分鐘，未達(dá)到熱平衡時(shí)精度會差一些。

（4）壞點(diǎn)

手冊里特別提到了每個(gè)MLX90640 傳感器可能存在最多 4 個(gè)不能使用或者精度達(dá)不到要求的像素，這也許和傳感器的生產(chǎn)工藝有關(guān)吧，壞點(diǎn)都會在出廠時(shí)記錄到傳感器的EEPROM 里，實(shí)際使用時(shí)記得要讀取一下并且在成像時(shí)特殊處理這種可能存在的像素點(diǎn)數(shù)據(jù)。在后面的實(shí)際測試過程中，并沒有發(fā)現(xiàn)壞點(diǎn)的存在，可能是運(yùn)氣比較好。在官方的 API 庫里，壞點(diǎn)和未達(dá)到精度要求的點(diǎn)是不做區(qū)分的，都是同樣的處理方法（用相鄰的好的點(diǎn)做平均值做為壞點(diǎn)的值）。