洞察研發新視界：紅外線熱像儀的關鍵作用
在瞬息萬變的研發（R&D）領域中，精確的測量工具是成功的基石。紅外線熱像儀 (IR)，這項能將肉眼不可見的熱能轉化為清晰圖像的利器 ，已成為R&D研發專案中不可或缺的重要夥伴 。它不僅能進行物體的非接觸式溫度測量 ，更能協助數據採集、分析和報告 。這種利用紅外線熱像儀進行數據觀測、記錄、分析和報告的過程，我們稱之為「熱成像技術」（Thermography）。
然而，面對市場上琳瑯滿目的選擇，如何挑選一台最能滿足您需求的熱像儀，往往讓人感到困惑 。別擔心！艾丁陞實業深知您的需求，特此為您整理出選購紅外線熱像儀的7大「真相」。這份指南濃縮了FLIR（作為全球最大的紅外線熱像儀製造商 ）超過50年的經驗與知識 ，將協助您洞察核心要點，做出最明智的投資決策，讓您的研發工作事半功倍！
精準決策七部曲：紅外線熱像儀選購的核心考量
為確保您選購的紅外線熱像儀能完全符合您的研發需求，以下七個關鍵考量點將引導您做出最佳選擇：
1. 溫度測量範圍與解析度的「真相」
當您考慮使用紅外線熱像儀時，首要之務是釐清您希望測量物體的溫度範圍以及所需的溫度解析度 。這兩點是決定哪種類型的紅外線熱像儀及探測器最適合您應用的關鍵 。
✪ 溫度範圍（Temperature Range）： 這是指您觀察的物體或場景中，最冷與最熱的溫度極限 。例如，若要監測一架飛機引擎在怠速時的熱分佈，機身可能約 25℃，而引擎則可能達到 500℃ 。此時，您就需要選擇一台能同時涵蓋 25℃ 到 500℃ 整個範圍的熱像儀 。
✪ 溫度解析度（Temperature Resolution）： 這代表您能測量到的最小溫差，通常稱為「溫度靈敏度」 。紅外線熱像儀的靈敏度因探測器類型而異，可從 0.020℃ 到 0.075℃不等 。此數值通常以「雜訊等效溫差」（NEDT）表示，它反映了熱像儀能檢測到的最小溫度變化 。值得注意的是，溫度解析度（靈敏度）與熱像儀的「溫度準確度」並非同一概念 。準確度是指熱像儀精準測量物體實際溫度的能力 。
2. 數據捕捉速度的「真相」
在考慮數據捕捉速度時，有三個關鍵因素需要評估：曝光時間、幀率以及總記錄時間 。
✪ 曝光時間（Exposure Time）：類似於傳統相機的快門速度，它是紅外線熱像儀捕捉單一熱圖像所需的時間，在紅外線領域通常稱為「整合時間」或「探測器熱時間常數」 。曝光時間越短，越能避免高速移動物體的模糊，但可能造成「曝光不足」 ；反之，長時間曝光能捕捉更多熱能 ，但對於快速移動的目標可能產生模糊 。高靈敏度的熱像儀能以更短的曝光時間獲得與低靈敏度相機相同的圖像品質，兼顧了對較冷物體的良好成像和減少運動模糊 。
✪ 幀率（Frame Rate）：描述了熱像儀每秒能收集多少張熱圖像 。快速幀率的熱像儀系統能捕捉彈道物體或爆炸場景等快速移動目標的熱特徵 。熱像儀的幀率範圍從每秒幾幀到數千幀不等 。
✪ 總記錄時間（Total Record Time）：您是打算高速長時間、高速短暫，還是慢速長時間記錄數據 ？這將決定您所需的紅外線記錄系統類型 。部分熱像儀，如FLIR的手持式T系列，具備內建儲存功能（內建快閃記憶體或可移動SD卡）。而像FLIR X6900sc這類相機，則能透過Gigabit Ethernet、CameraLink或CoaxPress將高速熱數據串流至PC或筆記型電腦進行記錄。FLIR的高速X系列相機還支援相機內RAM的突發記錄功能，並可直接播放及將數據儲存至可移動固態硬碟（SSD）。
3. 目標大小與距離的「真相」
為了獲得最佳的熱圖像品質，並確保足夠的測量點，您應選擇能使目標物體填滿視野的鏡頭 。同時，您應優化空間解析度，確保您需要觀察的最小物體細節能與瞬時視野相匹配 。
✪ 空間解析度（IFOV）：這與「瞬時視野」（Instantaneous Field of View, IFOV）是同一概念 。它代表您能在目標上檢測到的最小物理細節，其大小取決於單一探測器像素所覆蓋的面積 。當您越靠近物體，單一像素所能檢測的面積就越小；反之，當您離得越遠，單一像素就會覆蓋更大的目標區域。
✪ 視野（FOV）：隨著觀測距離的增加，視野也會隨之改變 。這意味著從遠處成像時，目標上的像素會比近距離成像時少 。理想情況下，您會希望物體填滿整個視野，但有時考量到目標的高溫及對相機或操作人員可能造成的危險，這可能無法實現 。
一旦您確定了所需的視野和空間解析度，便能選擇最適合您應用的鏡頭組合 。
4. 探測器類型選擇的「真相」
不同的探測器技術能夠感測不同波長或波段的紅外線能量 。根據您的具體應用，熱像儀感測能量的波段選擇將對測量結果產生重大影響 。
✪ 例如，若您的應用需要遠距離穿透大氣層觀察，選擇在 7.5 µm 至 13.0 µm 和 3.0 µm 至 5.0 µm 波段內運行的探測器將是最佳選擇，因為這些是典型的大氣紅外線傳輸窗口 參見下圖:
✪ 再舉例來說，如果您想測量燈泡燈絲的溫度 ，您需要能夠穿透燈泡玻璃層的熱像儀 。根據燈泡玻璃的紅外線傳輸曲線（參見圖3） ，您會發現一個允許紅外線傳輸的特定光譜窗口 。因此，若要穿透玻璃並測量燈絲，您將需要一台能在 3.0 µm 至 4.1 µm 波段感測的相機 。如圖4所示，使用 3.0-5.0 µm InSb 探測器的相機，就能精確測量燈泡燈絲的溫度 。但若使用在玻璃傳輸窗口之外運作的相機（如圖5所示，7.5-13.0 µm 微測輻射熱計相機），則會測量到燈泡玻璃表面的溫度，而非燈絲本身 。
因此，對於某些特定應用而言，穿透特定材料的需求將引導您選擇具備獨特光譜響應的探測器類型 。
5. 溫度分析與報告生成需求的「真相」
選購紅外線熱像儀不僅是考量硬體和數據採集，數據分析和報告生成（數據共享）是完整解決方案的另一半 。
✪ 數據分析： FLIR的溫度校準熱像儀能提供每個像素的溫度值（攝氏、華氏或開爾文）。雖然圖像顯示能快速識別目標的熱點或冷點，但圖像增強、圖像減法、放射率調整以及圖表繪製等技術，能更深入地幫助您理解目標物體上的熱變化 。
✪ 圖像增強： 最基本的工具是調整圖像色板的級別和範圍 ，這能讓您增強圖像，突出微小的溫差 。
✪ 圖像減法： 允許從帶電圖像中減去基線圖像，以消除任何反射的環境溫度，並顯示極小的溫差。這對於反射性或低發射率的物體至關重要 。
✪ 數據圖表： 其他重要工具包括將數據繪製成圖表 ，例如直方圖、線條剖面圖和溫度-時間圖表 。這些圖表有助於您描述目標的熱分佈和隨時間的溫度變化 。
✪ 報告生成： 在R&D開發專案中，所收集和分析的數據最終都需要與他人共享 。因此，了解您將與誰共享數據以及他們所需的格式，對於有效利用您的結果至關重要。
若需使用MatLab或Excel等第三方軟體進行客製化數據分析，能將數據導出為.CSV檔案的紅外線軟體套件將是理想選擇 。
長時間收集的數據最適合以數據日誌文件（文本或電子表格格式）共享 ，這同樣非常適合導入第三方軟體進行進一步分析 。
對於管理層和客戶，靜態圖像或影片文件（可插入電子郵件、展示文稿或文書處理文件）將最能說明紅外線分析結果 。因此，將紅外線序列和圖像導出為.JPG或.BMP靜態圖像，以及將影片導出為AVI或WMV格式是必備功能 。
6. 額外配件需求的「真相」
在建構最終的熱成像系統時，專案設備的需求可能不只包含紅外線熱像儀和軟體 。了解額外配件的必要性同樣關鍵。
✪ 保護性外殼：如果您需要在惡劣或嚴苛的環境中使用相機，可能需要一個保護性外殼 。
✪ 遠端操作系統：當安全考量要求操作人員與相機相距甚遠時，遠端操作系統是不可或缺的 。
✪ 特殊紅外線窗口：在戶外或製造環境中安裝相機時，您可能需要一個配備特殊紅外線窗口的外殼，該窗口需針對特定相機和探測器進行優化 。同樣地，若相機需要觀察環境箱或其他加壓外殼內部，也需要特殊的紅外線窗口 。無論哪種情況，請務必選擇對探測器敏感波段具有良好傳輸性能且帶有抗反射塗層的窗口 。FLIR提供工具來計算最適合您需求的材料類型、尺寸和厚度 ，並提供現成的外殼，實現真正的即插即用解決方案 。
✪ 延長線纜：當相機位置與操作人員距離較遠時，延長線纜是非常常見的配件 。例如，若相機安裝在軌道上，靠近對人類而言過於危險的測試場所 ，您可以使用乙太網、Firewire或CameraLink光纖延長器，以全幀率將熱數據傳輸數英里 。
7. 製造商支援與培訓選項的「真相」
這是在購買紅外線熱像儀時經常被忽略的一點 。正如其他精密儀器一樣，紅外線熱像儀具有廣泛的功能 。應用支援和其他原廠支援對於充分利用您的相機系統投資至關重要 。
✪ 多樣化的培訓課程：
提供有組織的培訓課程，包括相機使用、軟體操作和數據採集系統的正規培訓 。
應用技術、輻射測量學和熱成像物理學的深入教學 。
在製造廠設施進行培訓，讓您能直接與負責設計、製造和維修相機系統的工程師交流 。
提供區域性培訓，以減少差旅成本 。
在客戶現場提供應用特定培訓 。
✪ FLIR的客戶技術支援優勢：
可直接聯繫熱成像專家工程師 。
直接獲取最新資訊，如升級、新版本發布和教育資源等 。
FLIR專注於紅外線成像和測量，提供專精的支援 。
結論：做出明智選擇，成就卓越研發
本指南涵蓋了為R&D應用選擇紅外線熱像儀時所需考量的7大核心標準。我們衷心希望這些資訊能幫助您釐清需求，成功篩選出最適合您獨特應用的紅外線熱像儀解決方案 。
即使市面上有眾多選擇，FLIR仍是您值得信賴的夥伴。如果您對熱像儀的規格有任何疑問，或在選擇時遇到困難，隨時歡迎與艾丁陞實業聯繫。
我們可以安排產品演示，讓您親身體驗熱像儀在實際應用中的運作 。
欲了解更多詳情，請您致電 02-77300133 或發信至 info@etinstw.com 亦或造訪 www.etinstw.com與艾丁陞聯絡。
