新冠肺炎的全球大流行和易感特征，讓全人類暴露于這一國際公共衛生突發事件的威脅之中，如今，在人員密集場所，都會使用非接觸式點溫槍、紅外熱像儀等用于識別可疑發熱人員。兩者之間有什么區別呢？今天，小菲就來給大家詳細科普下~

點溫槍和紅外熱像儀的對比

紅外熱像儀被世界各地企業用于非接觸式測溫項目，點溫儀是另一款工業應用領域廣泛采用的非接觸式溫度測量工具。點溫儀和紅外熱像儀具有相同的工作原理：檢測紅外輻射，然后將其轉化為溫度讀數。但是，與點溫儀相比，紅外熱像儀具有以下優勢：

★ 點溫儀只顯示數字，紅外熱像儀可生成圖像；

★ 點溫儀只可讀取單個點的溫度，紅外熱像儀能顯示熱圖像中所有像素點的溫度讀數；

★ 由于配備先進的光學鏡頭，紅外熱像儀能從更遠距離處檢測溫度，有助于快速檢測大片區域。

點溫儀通常又稱為點溫槍或紅外測溫儀。因為其工作原理與紅外熱像儀相同，所以可認為是只有一個像素點的紅外熱像儀。這種工具可以完成多項任務，但由于只能測量單個點的溫度，操作人員很容易錯失關鍵信息，無法注意某些即將發生故障且急需維修的高溫關鍵組件。

點溫槍僅測量一個點的溫度

FLIR E40sc紅外熱像儀能測量19,200個點的溫度

顯示不同數量的溫度讀數

類似于點溫儀，紅外熱像儀同樣能提供非接觸式溫度讀數。不同之處在于，紅外熱像儀一次能同時顯示成千上萬個溫度讀數，每個像素點對應一個溫度讀數。使用一臺紅外熱像儀相當于同時使用成千上萬臺點溫儀。FLIR E40sc紅外熱像儀的圖像分辨率為160×120像素，一次能讀取19,200個溫度讀數。FLIR T1050sc，作為一款面向工業研發/科研應用領域的高端熱像儀，其圖像分辨率為1024×768像素，一次性可獲得786,432個溫度讀數。

點溫儀檢測的畫面

紅外熱像儀檢測的畫面

既省時又能“檢測”熱量

紅外熱像儀不僅能測量成千上萬個點的溫度，而且能將溫度讀數轉化為熱圖像。生成的熱圖像可全面反映待檢設備的整體狀況，使操作人員能夠立即發現點溫儀不易發現的細微熱點。此外，紅外熱像儀還能節省大量時間。而使用點溫儀掃描擁有大量部件的大面積區域既費時又費力，因為必須單獨掃描每個部件。紅外熱像儀可用于檢查印刷電路板的散熱問題，完成質檢或檢查汽車行業的熱效應，或者在實驗室進行故障分析。在這次疫情中，紅外熱像儀被應用到機場、火車站、汽車站、地鐵等公共場所，可以快速、大面積地進行人員的非接觸式表面溫度初步篩查。

為了使用點溫儀精確測量物體的溫度，目標物體需要完全覆蓋光斑點。這限制了精確測溫的距離

與點溫槍相比，紅外熱像儀的另一優勢在于：能夠在更遠距離處精確測量物體的溫度。點溫儀能夠測量給定尺寸目標的距離稱之為“距離系數比”（D:S）或“光斑比”（SSR）。但是這一比值來自何處，又代表何種含義? 點溫儀的“光斑尺寸”是指點溫儀能夠精確測量物體的最小區域。這表示待測溫的物體（又稱“目標”）需要覆蓋整個光斑點。目標發射的紅外輻射通過點溫儀的光學鏡頭，投射到探測器上。如果目標小于光斑點，探測器可能會檢測到目標物體周圍的輻射。因此，點溫儀讀取的不單是目標的溫度，而是目標與其周圍環境的綜合溫度。

根據光學鏡頭的屬性，點溫儀離測量目標越遠，光斑點會越大。同理，目標越小，為了精確測量其溫度，點溫儀應越靠近測量目標。因此，注意光斑大小至關重要，確保測量點離目標足夠近，以覆蓋整個光斑，如果能再稍近一點，形成一定的安全邊界，效果會更佳。“光斑比”為任何給定的目標距離定義了光斑尺寸。

例如，如果點溫儀的SSR為1:30，表示直徑為1cm光斑的溫度可在30cm距離處進行精確測量。直徑為4cm光斑的溫度可在120cm（1.2米）處精確測量。大多數點溫儀的SSR介于1:5至1:50之間，換言之，大多數點溫儀可于5-50cm距離處測量直徑為1cm目標的溫度。紅外熱像儀與點溫儀相似，其紅外輻射被投射至探測器矩陣上，圖像上的每個像素點對應一個溫度測量值。

紅外熱像儀生產商在描述其產品空間分辨率時，通常不會明確指出SSR值，而是使用瞬時視場角（IFOV）。IFOV是指熱像儀探測器陣列單個像元的視場角。

理論上，IFOV直接決定了紅外熱像儀的光斑比。由目標發射的紅外輻射經過光學鏡頭，然后投射至探測器時，所投射的紅外輻射至少應完全覆蓋一個探測器的像元，其對應熱圖像的一個像素點。因此，理論而言，覆蓋熱圖像的一個像素點應足以確保正確的溫度測量值。IFOV通常以毫弧度表示（1弧度的千分之一）。

紅外熱像儀使您能夠“檢測”熱

弧度表示弧長與半徑之比。1弧度在數學意義上表示圓弧長度等于圓的半徑時形成的角度。由于圓的周長C=2πr（r為半徑），1弧度等于圓周的1/（2π），或近似57.296°，即1毫弧度相當于約0.057°。使用紅外熱像儀測量某個目標的溫度時，我們假定與目標的距離等于圓的半徑，同時設想目標相當平整。由于單個探測器像元的視角較小，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×目標距離。

在此公式中，光斑尺寸與目標尺寸的單位以厘米（cm）表示，IFOV以毫弧度（mrad）表示。

理想光學鏡頭與實際光學鏡頭

使用上述公式可計算IFOV為1.4 mrad的熱像儀，理論SSR為1:714，因此，理論上可在超過7m距離處測量直徑為1 cm的物體。然而，如前所述，理論值并不代表真實情況，而且還未考慮現實中所使用的光學鏡頭并非完美。將紅外輻射投射至探測器的鏡頭會導致色散和其它形式的光學像差，無法確保目標能精確投射到單個探測器像元上。投射的紅外輻射同樣也有可能來自鄰近的探測器像元。換言之：目標周圍的表面溫度可能會影響溫度讀數。

如點溫儀一樣，目標不僅應完全覆蓋光斑點，而且還應覆蓋光斑點附近的安全邊界，當使用微測輻射熱計紅外熱像儀測量溫度時，建議使用安全邊界。安全邊界由測量視場角（MFOV）獲得。MFOV描述了熱像儀的真實測量光斑尺寸，換言之，即：獲取正確溫度讀數的最小測量區域。MFOV通常由許多IFOV表示（單個像素點的視場角）。

微測輻射熱計熱像儀的常用慣例是：考慮到光學像差，目標至少需覆蓋3倍IFOV的區域。這表示：在一幅熱圖像中，目標不僅要覆蓋一個像素點，而且還應覆蓋其周圍的像素點，在理想條件下，像素點應該足以滿足測量需求。使用本慣例時，確定光斑比的公式可考慮真實光學鏡頭的系數。為更接近真實值，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

基于這一公式，IFOV為1.4mrad的熱像儀SSR為1:238，表示可在將近2.4m距離處測量直徑為1 cm的物體。由于存在安全邊界，理論值可能趨于保守。真實的SSR可能會更高，但是使用這些保守的SSR值，可確保溫度讀數的精度。

在理想情況下，投射目標至少應覆蓋一個像素點。為了確保精確讀數，解釋投射時的光色散，建議覆蓋面積略大的區域。

源自物體的紅外能量（A）經過光學鏡頭（B）聚焦，投射至紅外探測器（C）上。探測器將信息發送至傳感器電子元件（D）上，用作圖像處理。電子元件將源自探測器的數據轉化為可以在取景器、標準視頻顯示器或液晶顯示屏上讀取的圖像（E）

點溫儀的SSR值通常介于1:5至1:50之間。大多數實惠型號的紅外熱像儀的SSR值介于1:5至1:10之間，功能越先進，價格越高，SSR值最高可為1:40或甚至1:50。注意：提到光學鏡頭時，點溫儀與紅外熱像儀存在相同的問題。在比較點溫儀的技術參數時，必須清楚SSR值是指理論值，還是對鏡頭的補償值。

在遠距離處檢測溫度

即便是考慮到了理想光學鏡頭與實際光學鏡頭的系數，在測量距離上，紅外熱像儀與點溫儀也存在相當大的差異。假設測量目標為1cm，大多數點溫儀的測量距離為10-50cm，很難再高于這一范圍。對于同樣尺寸的目標（1cm），大多數紅外熱像儀可在數米遠的距離精確測量其目標的溫度。即便IFOV為2.72 mrad的FLIR E40sc紅外熱像儀仍能在超過120cm的距離處測量尺寸為1cm的溫度點。FLIR T1050sc作為FLIR的一款高端工業檢測紅外熱像儀，采用標準的28°鏡頭，可在超過7m距離處測量同樣尺寸的目標。使用標準鏡頭可對這些值進行計算。

許多高級紅外熱像儀均配有可更換鏡頭。當使用不同的鏡頭時，IFOV也會隨之改變，反過來會影響光斑比。例如，對于FLIR T1050sc紅外熱像儀，FLIR不僅提供28°標準鏡頭，還提供12°長焦鏡頭。配備專門為遠距離觀察設計的鏡頭后，其光斑比會更大。若安裝12°長焦鏡頭，FLIR T1050sc紅外熱像儀的IFOV為0.20毫弧度，利用這一鏡頭，同一臺紅外熱像儀可在將近17m距離處精確測量相同尺寸的目標。

判斷是否需要進一步靠近目標

僅從SSR值來看，紅外熱像儀的性能明顯高于點溫儀，但是SSR值僅指能夠精確測量溫度的距離。在實際檢測中，熱點并非總是需要精確的溫度讀數。在熱圖像中，即便目標只覆蓋一個像素點時，熱點仍舊清晰可辨。溫度讀數可能并非完美，但能用于檢測到熱點，操作人員可進一步靠近目標，確保目標在熱圖像中能覆蓋更多的像素點，保證溫度讀數準確無誤。

近焦鏡頭與顯微鏡頭可拍攝詳細的圖像細節，便于測量微小的熱點。對于點溫儀而言，這是極端困難的。最上端的圖像采用4倍近焦鏡頭拍攝，底端的圖像采用15μm鏡頭拍攝。

在測量微小目標的溫度時，點溫儀也面臨著巨大挑戰。這項功能在電子元件檢測中變得日趨重要。由于點溫儀的處理速度持續加快，而且需要安裝在更小體積的空間內，尋找散熱和識別熱點的方法是一個非常實際的問題。點溫槍能有效檢測和測量溫度，但是其光斑尺寸太大。然而，配備有近焦鏡頭的熱像儀每像素光斑尺寸的焦距可調低至5μm（微米），便于工程師和技術員對微小的目標進行測量。

消除猜測，眼見為實

點溫儀只能顯示一個讀數，且讀數可能并不精確，容易讓人產生猜測。紅外熱像儀能精確顯示熱量，不僅能夠實現溫度測量，而且還能顯示熱量分布的瞬態圖像。可見光信息與精確溫度測量的完美結合有助于快速、準確發現故障點。即刻升級為FLIR紅外熱像儀，以更快速、更便捷的方式發現問題，以消除各種因不確定性而產生的猜測。