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隨著熱成像技術(shù)在安防、醫(yī)療、工業(yè)檢測等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，熱像儀的性能測試變得愈發(fā)重要。測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度直接決定了熱像儀參數(shù)測量的可信度。近期，波蘭軍事技術(shù)大學(xué)與北京理工大學(xué)的研究人員提出并驗證了一種全新的系統(tǒng)構(gòu)型思路——垂直布局的熱像儀測試系統(tǒng)，大大提升了測試圖像的時間穩(wěn)定性與空間均勻性。

該熱像儀測試系統(tǒng)符合《GBT 19665-2005 電子紅外成像人體表面測溫儀通用規(guī)范》《GBT 19870-2018 工業(yè)檢測型紅外熱像儀》《DL/T 1578-2016 架空輸電線路無人直升機(jī)巡檢系統(tǒng)》XF/T635-2006《消防用紅外熱像儀》(原GA/T635-2006)等標(biāo)準(zhǔn)

傳統(tǒng)系統(tǒng)的局限

傳統(tǒng)熱像儀測試系統(tǒng)采用水平布置：將離軸反射式平行光管、旋轉(zhuǎn)輪、紅外靶標(biāo)和黑體等模塊水平放置在光學(xué)平臺上。這種結(jié)構(gòu)雖然成熟，但也存在兩個關(guān)鍵問題：

• 空氣擾動影響大：由于測試系統(tǒng)暴露在空氣中，熱空氣上升、冷空氣下降導(dǎo)致黑體與靶標(biāo)表面產(chǎn)生溫度波動；

• 高端熱像儀測試誤差顯著：現(xiàn)代高靈敏度熱像儀能探測10毫開（mK）以下的溫差，系統(tǒng)自身的不穩(wěn)定性反而成為限制其測試準(zhǔn)確性的瓶頸。

  
  

創(chuàng)新的垂直配置

論文中提出將系統(tǒng)改為垂直配置：黑體置于上方，其下依次為旋轉(zhuǎn)輪與靶標(biāo)，底部是平行光管。這個簡單的改變帶來了顯著好處：

• 空氣流動受限，擾動減少：熱空氣自然向上漂浮，不再穿越靶標(biāo)區(qū)域，有效避免了溫度層間的相互干擾；

• 無需更換硬件，提升系統(tǒng)性能：通過優(yōu)化布局，無需對黑體本身做技術(shù)改造，便可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與均勻性。

實驗驗證成果

研究團(tuán)隊使用Inframet公司的DT1500測試系統(tǒng)，對水平與垂直兩種配置進(jìn)行了對比實驗，結(jié)果令人矚目：

此外，觀察視頻圖像時可以明顯看到：在垂直配置中，圖像更加平穩(wěn)，目標(biāo)清晰可辨；而水平配置中圖像受空氣擾動影響，存在一定程度的閃動與模糊。

這項研究的意義在于，通過簡單的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，無需額外硬件投入，就能提升熱像儀測試系統(tǒng)的性能上限。在目前高端熱像儀廣泛投入使用的背景下，這一創(chuàng)新具有以下價值：

• 為測試標(biāo)準(zhǔn)提供新思路：當(dāng)前熱像儀測試標(biāo)準(zhǔn)多未考慮系統(tǒng)構(gòu)型影響，該研究可作為標(biāo)準(zhǔn)修訂的重要參考；

• 適用于現(xiàn)有設(shè)備升級：大多數(shù)測試設(shè)備廠商均可在現(xiàn)有平臺上實現(xiàn)垂直布局改造，投入小，效果顯著；

• 助力國產(chǎn)熱像儀發(fā)展：更精準(zhǔn)的測試環(huán)境，有助于推動國內(nèi)熱成像設(shè)備走向高分辨率與高靈敏度方向。

結(jié)語

熱像儀的測量精度不僅取決于產(chǎn)品本身，更依賴于測試系統(tǒng)的“精益求精”。這一研究從物理規(guī)律出發(fā)，通過合理布局優(yōu)化，巧妙地提升了測試系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。