IFD-x 微型紅外成像儀（模塊）關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軟件算法的非接觸式熱成像儀器，可對視場范圍內任何物體進行紅外成像，成像分辨率達 512*384 像素，溫度靈敏度 0.1℃，絕對精度±1.5℃，刷新頻率最高達 64Hz。自帶存儲和實時時鐘，具備數(shù)據(jù)實時輸出顯示、拍照存儲功能，數(shù)字接口包括 UART 和 USB，可直接連接計算機和手機，配合上位機軟件或者手機 APP 程序，使用十分方便。 廣泛應用于電子設備開發(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，本設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，隨即導致溫度感知靈敏度下降。例如 4Hz、 8Hz、 16Hz 時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，輻射率會不同，所以對于某特定材料來說輻射率是一個在小范圍肉不斷變化的數(shù)值，這就導致了使用熱輻射數(shù)據(jù)計算得到的絕對溫度不是特別準確。另外，成像儀與被測物體之間的微小顆粒物會對熱輻射產生一些衰減，若周圍有反射性能好的其它物體存在還會產生一些熱輻射的反射，導致輻射能量在傳播過程中發(fā)生一些變化，進而影響最終絕對溫度值的計算。
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因素影響，是目前的技術水平沒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驗室環(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

視場角不同： A 型為 110*75° ， B 型為 55*35° ，通俗一點講就是 A 型是廣角，所以鏡頭矮一些，視野更寬，但對遠處物體的捕捉能力更低， B 型更適于拍攝稍遠的物體。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 個引腳，兩個電源 3.3V 供電，兩個通訊 I2C 接口， I2C 支持最高 1MHz的通訊速率（實際測試發(fā)現(xiàn) 1.2MHz 也是可以的，只是偶爾會出錯，還是老老實實 1MHz 吧）。I2C 完全是經典的時序，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到 64Hz，但越快的速率時的噪聲會越大，導致靈敏度下降，手冊上給出的指標是 1Hz 時可以區(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，靠近中間位置是±0.5~1.0℃，最外側 4 個角是±2.0℃，其它區(qū)域約是±1.0℃。還有就是傳感器上電后有個熱平衡的時間，大約是 5分鐘，未達到熱平衡時精度會差一些。

（4）壞點

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