Перейти к содержанию

Поле зрения (FOV) датчика

ИК-термометр показывает не температуру точки, в которую его направили, а среднюю температуру всего, что попадает в его поле зрения. Поэтому угол поля зрения — один из главных параметров при выборе датчика и расстояния до объекта.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Поле зрения (field of view, FOV) — угол, в пределах которого датчик принимает излучение от объекта. У инфракрасных термометров Melexis определяет его так: точечный источник тепла обходят по дуге, поворачивая датчик, и полный угол между направлениями, где чувствительность падает до 50 % от максимума, — это FOV (MLX90614, рис. 27). За этими границами чувствительность не нулевая, просто меньше половины.

Почему это важно

По даташиту MLX90614 датчик показывает среднюю температуру всех объектов в поле зрения. Если предмет меньше пятна, в среднее попадает фон, и показание смещается к его температуре. Поэтому Melexis оговаривает: точность действительна, только если объект полностью заполняет поле зрения.

Размер пятна на расстоянии L приближённо равен

D≈2Ltg⁡FOV2.D \approx 2 L \operatorname{tg}\frac{\text{FOV}}{2}.

Исполнения MLX90614 и MLX90640

ДатчикFOVПятно на 10 см (наш расчёт)
MLX90614xAA90°около 20 см
MLX90614xCC35°около 6,3 см
MLX90614xCK13°около 2,3 см
MLX90614xCF, xCH10°около 1,8 см
MLX90614xCI5°около 0,9 см
MLX90640-BAA110° × 75°матрица 32 × 24
MLX90640-BAB55° × 35°матрица 32 × 24

У матрицы MLX90640 поле зрения указывают по более широкому направлению, на 32 пикселя; каждый пиксель видит свою часть этого угла. Узкое поле зрения не бесплатно: по Melexis у исполнений xxI, xxF и xxK от объекта приходит меньше энергии, и сильнее сказываются тепловые градиенты корпуса.

Не загораживать

Поле зрения задаёт апертура датчика, установленная до калибровки. Края отверстия в корпусе прибора, стекло или плёнка в оптическом пути меняют сигнал: Melexis подчёркивает, что оптический путь в пределах поля зрения должен оставаться свободным. Своё поле зрения есть и у PIR-датчиков, только они по нему не меряют температуру, а замечают движение. Подробнее — в статье «ИК-термометры и тепловизоры», а о шуме матриц — в термине NETD.

Частые вопросы

Как посчитать размер пятна ИК-термометра?

Приближённо D ≈ 2 · L · tg(FOV/2), где L — расстояние до объекта. У MLX90614xCC с полем зрения 35° на 10 см пятно около 6,3 см, у xCI с 5° — около 0,9 см (наш расчёт). Это оценка снизу: Melexis определяет FOV по уровню 50 % чувствительности, и часть сигнала приходит из кольца вокруг пятна.

Почему ИК-термометр завышает или занижает температуру маленького предмета?

Потому что предмет не заполняет поле зрения, и в среднее попадает фон. Melexis прямо пишет, что точность MLX90614 действительна, только если объект полностью заполняет поле зрения. Решение — подойти ближе или взять исполнение с более узким полем зрения.

Что такое D:S в описании пирометра?

Отношение расстояния до объекта к диаметру пятна (distance-to-spot). Это другая запись того же поля зрения: при малых углах D:S ≈ 1 / (2 · tg(FOV/2)), например для 10° около 5,7:1 (наш расчёт). Чем больше отношение, тем меньше пятно на том же расстоянии.

Источники

  1. Melexis. MLX90614 Single and dual zone IR sensor in TO39: Datasheet (DOC#3901090614, Datasheet Rev 021, 02-Jun-2026) — разд. 1: измеренное значение — средняя температура всех объектов в поле зрения датчика; разд. 4.3.5, рис. 27 — FOV меряют, поворачивая датчик относительно точечного источника тепла, границы — уровень 50 % чувствительности; табл. 19 — ширина поля зрения: xAA 90°, xBA 70° на каждую из двух зон с пиками ±25°, xCC 35°, xCF и xCH 10°, xCI 5°, xCK 13°; разд. 4.3: точность гарантирована только в изотермических условиях и только если объект полностью заполняет поле зрения; влияние тепловых градиентов особенно велико у узких исполнений xxI, xxF, xxK — от объекта приходит меньше энергии
  2. Melexis. MLX90640 32x24 IR array: Datasheet, Revision 12 (December 3, 2019) — разд. 12.4, рис. 24 — FOV считают по более широкому направлению (32 пикселя); табл. 15 — MLX90640-ESF-BAA 110° × 75°, BAB 55° × 35°, отклонение центральной оси от нормали не больше 5° и 3°; на уровне 50 % чувствительности; важно не загораживать поле зрения в оптическом пути, внешняя апертура задаёт FOV и установлена до калибровки

Нашли ошибку?

Смотрите также