Перейти к содержанию

NETD (эквивалентная шуму разность температур)

У тепловизионной матрицы шум выражают не в вольтах и не в отсчётах, а сразу в градусах: какую разность температур объекта он «съедает». Этот параметр называется NETD, и именно он отвечает за зернистость теплового изображения.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

NETD (noise equivalent temperature difference) — шум инфракрасного датчика, пересчитанный в разность температур объекта: такая разность температур дала бы сигнал, равный шуму. Обычно это среднеквадратичное значение в кельвинах. Чем меньше NETD, тем меньшие перепады температуры видны на одном кадре.

NETD у MLX90640

У матрицы Melexis MLX90640 32 × 24 на первой странице даташита указано 0,1 К ср. кв. при частоте кадров 1 Гц. Подробнее — в табл. 14 по всем пикселям:

ИсполнениеПоле зренияNETD в среднемМинимум
BAA110° × 75°0,14 К0,1 К
BAB55° × 35°0,25 К0,2 К

Шум различается и по пикселям: Melexis объясняет, что из-за оптики встроенной линзы пиксели в углах кадра шумят сильнее, чем в центре, поэтому таблица задаёт среднее и разброс. Шум зависит и от температуры: по даташиту он меньше на горячих объектах и больше на холодных, а значения в таблице сняты при 25 °C.

От чего зависит

  • Частота кадров. NETD задают при 1 Гц, а графики Melexis показывают шум в зависимости от частоты кадров. Частоту выбирают от 0,5 до 64 Гц: меньше времени на кадр — меньше усреднения.
  • Усреднение. Усреднение нескольких кадров или отсчётов снижает шум ценой скорости — тот же принцип, что у передискретизации. У одноточечного MLX90614 этим управляют фильтры: по Melexis уменьшение силы FIR-фильтра в 4 раза меняет подавление шума в 2 раза.
  • Поле зрения и оптика: см. поле зрения ИК-датчика.

NETD — не точность

NETD описывает шум, а не погрешность абсолютной температуры. На точность влияют излучательная способность, тепловые градиенты корпуса и калибровка. Шаг выходного числа — тоже не шум: MLX90614 выдаёт температуру с разрешением 0,02 °C. Подключение MLX90614 и MLX90640 — в статье «ИК-термометры и тепловизоры».

Частые вопросы

Что значит NETD 0,1 К у MLX90640?

Что при частоте кадров 1 Гц среднеквадратичный шум пикселя в пересчёте на температуру объекта — около 0,1 К. Разницу температур меньше этой величины на одном кадре не отличить от шума. Это лучшее значение с первой страницы даташита; в таблице шума у исполнения 110° в среднем 0,14 К, у исполнения 55° — 0,25 К.

Почему шум тепловизионной матрицы растёт с частотой кадров?

Потому что на каждый кадр остаётся меньше времени на накопление и усреднение сигнала. Melexis приводит графики шума MLX90640 в зависимости от частоты кадров, а NETD в таблице задан при 1 Гц. Если картинка шумит, частоту кадров снижают или усредняют несколько кадров.

Чем NETD отличается от разрешения вывода?

Разрешение — шаг выходного числа, NETD — реальный шум. MLX90614 выдаёт температуру с шагом 0,02 °C, но это не значит, что показания стабильны до сотых долей градуса: их дрожание определяют шум и настройка фильтров. Melexis пишет, что фильтры датчика задают компромисс между скоростью и шумом.

Источники

  1. Melexis. MLX90640 32x24 IR array: Datasheet, Revision 12 (December 3, 2019) — с. 1 — NETD 0,1 К ср. кв. при частоте кадров 1 Гц, частота кадров программируется 0,5–64 Гц, два исполнения поля зрения 55° × 35° и 110° × 75°; разд. 12.3, табл. 14 — NETD (К), шум 1 Гц ср. кв. в температурном эквиваленте по всем пикселям: BAA (110°) в среднем 0,14, минимум 0,1, СКО 0,05; BAB (55°) в среднем 0,25, минимум 0,2, СКО 0,05; разд. 12.3: шум измерен при To = Ta = 25 °C, на горячих объектах он меньше, на холодных больше; из-за оптики линзы угловые пиксели шумят сильнее центральных; рис. 19–23 — шум в зависимости от частоты кадров и номера пикселя
  2. Melexis. MLX90614 Single and dual zone IR sensor in TO39: Datasheet (DOC#3901090614, Datasheet Rev 021, 02-Jun-2026) — разрешение вывода температуры объекта 0,02 °C по SMBus; малошумящий усилитель, 17-битный АЦП и DSP; разд. о фильтрах: настраиваемые фильтры (IIR и FIR) позволяют выбирать между скоростью и шумом, уменьшение силы FIR-фильтра в 4 раза меняет подавление шума в 2 раза

Нашли ошибку?

Смотрите также