Termal Kamera Spot Boyutu Hesaplayıcı

Milimetre cinsinden nokta boyutu, kameranın miliradyan cinsinden IFOV değeri ile metre cinsinden mesafenin çarpımıdır; gerçekten ölçebileceğiniz en küçük hedef ise bu noktanın, hedefin kaplaması gereken piksel sayısıyla çarpımıdır. Sıcak bir nesneyi görmek ile onu ölçmek ayrı başarılardır ve hatalı termografi sayılarının çoğu tam da aradaki bu boşluktan doğar.

Görmek, ölçmek değildir

Bir termal kamera, şalt sahasının öbür ucundaki sıcak bir klemensi size gösterir. Onun için bir sıcaklık da bildirir ve o sıcaklık gerçeğin çok uzağında olabilir; çünkü klemens tek bir pikselin küçük bir bölümünü doldurmaktadır ve o pikselin geri kalanı arkadaki gökyüzüdür.

Bir dedektör elemanı kendi görüş konisi içindeki her şeyin ortalamasını alır. Sıcak bir cıvata bu koninin yarısını dolduruyorsa, bildirilen sıcaklık kabaca cıvata ile arka planın ortalamasıdır ve bu her zaman cıvatadan soğuktur. Küçük ve sıcak bir nesnenin neredeyse her zaman düşük okumasının, yaklaşmanın ise okumayı düşürmek yerine yükseltmesinin nedeni budur. Bunu hiç gözlemlememiş bir muayeneci, genellikle ilk okumanın doğru olduğunu varsayar.

Hesap

Her şey elverişli bir denklikten çıkar: bir metrede bir miliradyan bir milimetreye karşılık gelir.

Kameranın teknik verisinden IFOV. Veri sayfası IFOV’u miliradyan olarak veriyorsa doğrudan kullanın. Bunun yerine görüş alanı ve dedektör çözünürlüğü veriyorsa:

IFOV (mrad) = 2 × tan(görüş alanı / 2) × 1000 / yatay piksel sayısı

Dedektör düz bir odak düzlemi üzerinde durur; lensin bu düzleme yansıttığı genişlik 2 × tan(GA / 2) kadardır ve elemanlar bu genişliği aralarında paylaşır. Genellikle bunun yerine yazılan derece × 17,4533 / piksel kestirmesi aynı ifadenin küçük açı yaklaşımıdır. Dar bir lenste sorun çıkarmaz, geniş bir lenste çıkarır: 12 derecede %0,4, 45 derecede %5, 80 derecede %17, 120 derecede %40 sapar ve hep aşağı yönde sapar, yani tehlikeli yönde. Küçük gösterilen bir nokta, gerçekte ölçülemeyecek kadar küçük bir hedefi ölçülebilir gibi gösterir.

Yatay görüş alanını yatay piksel sayısıyla birlikte kullanın; yatay açıyı dikey piksel sayısıyla karıştırmak yaygın ve sessiz bir hatadır.

Belirli bir mesafedeki nokta boyutu.

nokta (mm) = IFOV (mrad) × mesafe (m)

Veri sayfalarının yayımladığı anlamıyla uzaklık/nokta oranı.

oran = 1000 / IFOV (mrad)

Piksel kuralı üstüne uygulandığında ölçmeye değer en küçük hedef.

ölçülebilir en küçük hedef (mm) = nokta (mm) × gereken piksel sayısı

Elinizdeki hedef için kullanışlı en uzak mesafe.

kullanışlı en uzak mesafe (m) = hedef boyutu (mm) / (IFOV (mrad) × gereken piksel sayısı)

Belirli bir hedefin belirli bir mesafede gerektirdiği oran.

gereken oran = mesafe (mm) / (hedef boyutu (mm) / gereken piksel sayısı)

Hedef boyutu, ölçülen nesnenin en küçük boyutu demektir. 300 mm uzunluğunda ve 8 mm kalınlığındaki bir bara, 8 mm’lik bir hedeftir.

Kaç piksel yeter

Hedef boyunca üç piksel alışılmış asgari değerdir, beş piksel rahattır, on piksel ise kameranın beyan ettiği doğrulukla savunabileceğiniz bir okuma verir. Bunun nedeni titizlik merakı değildir. Bir dedektörün tepkisi pikselin kenarında temiz biçimde kesilmez; dolayısıyla tam olarak bir pikseli dolduran bir hedef bile komşularından kirlenmeye devam eder. Üç ve üzeri istemek, ortada yalnızca hedefi gören bir piksel çekirdeği bırakır.

Üç pikselin altında okuma düşük çıkar. Bir pikselin altında ise hiçbir anlamı kalmaz.

Sayısal bir örnek

24 derece yatay görüş alanına sahip 320 × 240 bir kamera, 5 metreden 25 mm’lik bir cıvata başına bakıyor ve hedef boyunca üç piksel isteniyor.

IFOV = 2 × tan(12°) × 1000 / 320 = 1,33 mrad.

5 metrede ölçüm noktası 1,33 × 5 = 6,64 mm, kameranın uzaklık/nokta oranı ise 1000 / 1,33 = 753:1’dir. Bu oran işe değil kameraya aittir: 5 metrede de 50 metrede de aynıdır.

Şimdi piksel kuralı, oranın içine katılarak değil noktanın üstüne uygulanarak. 5 metrede ölçülebilir en küçük hedef 6,64 × 3 = 19,9 mm’dir. 25 mm’lik cıvata 25 / 6,64 = 3,8 nokta çapı kaplar, yani ölçmeye yeter; aynı cıvata için kullanışlı en uzak mesafe 25 / (1,33 × 3) = 6,27 m olduğundan geriye çok az pay kalmıştır.

Aynı kamerayı 20 metreye götürün: nokta artık 26,6 mm’dir. 25 mm’lik cıvata noktadan küçüktür. Kamera onu yine çizer, üzerine yine imleç koyar ve rapora yine bir sayı basar; o sayının hiçbir anlamı olmaz.

Aynı hesap tersten okunduğunda bir şartname yazar. Yalnızca 3,0 metreye kadar yaklaşılabilen 15 mm’lik bir pabuç için gereken nokta 15 / 3 = 5 mm, dolayısıyla gereken oran 3000 / 5 = 600:1’dir. Tedarikçiye, ürün gamındaki hangi lensin 3,0 metrede 600:1’e ulaştığını ve bunun görüş alanından ne götürdüğünü sorun. Bunun yerine 3000 / 15 = 200:1 demek, kuralı oranın içine katma hatasıdır ve noktası pabucun tamamını kaplayan bir kamera satın aldırır.

Kutunun üzerindeki oran ne demek

Yayımlanan uzaklık/nokta oranı yalnızca ölçüm noktasını tarif eder: çalışma mesafesinin o noktanın çapına bölümüdür ve içinde hiçbir pratik kural yoktur. 250:1 bir kameranın 10 metredeki noktası 40 mm’dir. O mesafedeki 40 mm’lik bir hedef noktayı tam olarak doldurur, ki üç piksel kuralının önlemek için var olduğu durum tam da budur; kural üstüne uygulanır ve okumanın bir sıcaklık olabilmesi için hedefin 120 mm’ye yakın olmasını ister.

Bu sayfadaki oranın piksel sayısını değiştirdiğinizde kıpırdamamasının, ölçülebilir en küçük hedefin ise değişmesinin nedeni budur. Piksel sayısıyla birlikte kayan bir sayı uzaklık/nokta oranı değildir ve hiçbir veri sayfasıyla karşılaştırılamaz. Üç piksel kuralını oranın içine katıp sonucu oran diye sunan kaynaklar dolaşımdadır; aynı kamera için o sayı üç kat küçük çıkar.

Şartname açısından bundan iki şey çıkar. Şartname her zaman bir oran ile bir mesafenin birlikte yazılmasıdır, çünkü tek başına bir oran hiçbir soruyu cevaplamaz. Ve dedektör çözünürlüğü bambaşka bir soruyu cevaplar: hedefe düşen piksel sayısı neyin görülebileceğini, nokta ise neyin ölçülebileceğini belirler; tek piksel genişliğindeki sıcak bir bölge görülür ama ölçülemez.

Çözüm genellikle bir lenstir

Görüş alanını yarıya indirmek IFOV’u yarıya indirir ve aynı hedef için çalışma mesafesini ikiye katlar. Ekipmana yaklaşılamayan yerlerde, ki uzaktan ölçüm yapılmasının başlıca nedeni zaten budur, bir tele lens yaklaşmanın yapacağı işi yapar.

İkinci kaldıraç dedektör çözünürlüğüdür. Yatay piksel sayısını iki katına çıkarmak, IFOV’u görüş alanını yarıya indirmek kadar etkili biçimde yarıya indirir ve bunu tek karede görebildiğiniz alanı daraltmadan yapar. 160 × 120 bir kamera ile 640 × 480 bir kamera arasındaki gerçek fark budur: görüntünün güzelliği değil, ne kadar uzaktan hâlâ bir sıcaklık söyleyebildiği.

İkisi de mümkün değilse dürüst davranış, mesafeyi ve nokta boyutunu okumanın yanına kaydetmek ve hedefin yetersiz örneklendiğini raporda belirtmektir. Sınırları birlikte verilen bir sayının bir değeri vardır. Hedef pikselin üçte birini doldururken ölçüm diye sunulan bir sayının değeri ise sıfırın altındadır, çünkü birileri ona göre karar verecektir.

Sık sorulan sorular

Termal kamerada IFOV nedir?

IFOV (anlık görüş alanı), tek bir dedektör elemanının gördüğü açıdır ve genellikle miliradyan cinsinden verilir. Yatay görüş alanının yarısının tanjantının iki katının yatay piksel sayısına bölünmesiyle bulunur. Genellikle bunun yerine yazılan derece × 17,4533 / piksel kestirmesi, aynı ifadenin küçük açı yaklaşımıdır; 45 derecelik bir lenste noktayı yaklaşık %5, daha geniş lenslerde çok daha fazla küçük gösterir. Bir metrede bir miliradyan bir milimetreye karşılık geldiğinden, miliradyan cinsinden IFOV aynı zamanda tek bir pikselin bir metre mesafede kapsadığı milimetre genişliğidir.

Termal kamerada nokta boyutu nasıl hesaplanır?

Milimetre cinsinden nokta boyutu, miliradyan cinsinden IFOV ile metre cinsinden mesafenin çarpımıdır; çünkü bir metrede bir miliradyan bir milimetreye karşılık gelir. Bu, tek bir pikselin kapsadığı genişliktir. Yalnızca görülebilen değil ölçülebilen en küçük hedef ise bu noktanın, hedefin kaplaması gereken piksel sayısıyla çarpımıdır; yaygın kabul asgari üç, rahat ölçüm için beş, doğru okuma için on pikseldir.

Küçük ve sıcak bir nesne neden olduğundan soğuk okunur?

Çünkü bir dedektör elemanı kendi görüş konisi içindeki her şeyin ortalamasını alır. Sıcak bir cıvata bu koninin yarısını dolduruyorsa bildirilen sıcaklık kabaca cıvata ile arkasındaki zeminin ortalamasıdır ve zemin neredeyse her zaman daha soğuktur. Bu nedenle küçük sıcak nesneler düşük okunur ve koni genişledikçe hata mesafeyle birlikte büyür. Yaklaşmak okumayı düşürmez, yükseltir.

250:1 uzaklık nokta oranı ne anlama gelir?

On metrede ölçüm noktasının 40 milimetre olduğu anlamına gelir; çünkü 10 metre bölü 250 eşittir 40 milimetre. Yayımlanan oran yalnızca o noktayı tarif eder, içine hiçbir pratik kural katılmaz; bu yüzden hedef boyunca kaç piksel istediğinize göre değişmez. Piksel kuralı noktaya sonradan, ayrı bir adım olarak uygulanır: 250:1’de ve on metrede okumanın bir karışım değil bir sıcaklık olabilmesi için hedefin yaklaşık 120 mm olması gerekir.

Doğru bir sıcaklık için hedefin kaç piksel kaplaması gerekir?

Üç piksel alışılmış asgari değerdir, beş piksel rahattır, on piksel ise kameranın beyan ettiği doğrulukla güvenilebilecek bir okuma verir. Üçün altında kenar pikselleri hedefi arka planla ortalar ve okuma düşük çıkar. Bir pikselin altında kamera nesneyi yine gösterir ama bildirdiği sıcaklığın hiçbir anlamı yoktur. Koşul, hedefin en büyük değil en küçük boyutu için geçerlidir.