De Impact van Resolutie en Spotverhouding op Meetafstand
Vergelijk het gebruik van een warmtebeeldcamera met een oogonderzoek bij de dokter. Terwijl u naar een letterkaart kijkt, kunt u wellicht zien dat er letters op de kleinste regel staan. De vraag is echter vanaf welke afstand u deze letters nog nauwkeurig kunt lezen, oftewel meten. Dit concept is vergelijkbaar met warmtebeeldcamera’s. Een camera met een hoge resolutie wordt gelijkgesteld aan een scherp gezichtsvermogen van 6/6 in de vergelijking. Bij een resolutie van 6/6 kunt u details op grotere afstanden herkennen. Als uw camera niet de gewenste resolutie heeft, kunt u dit vergelijken met het dragen van een bril voor een beter zicht. Dit komt overeen met het toevoegen van een lens of zoomfunctie aan uw camera. U kunt ook dichterbij het doel object bewegen om de afstand te verkleinen.
De spotverhouding is een cruciale factor die bepaalt op welke afstand u zich van een doel van een bepaalde grootte kunt bevinden terwijl u toch nauwkeurige temperatuurmetingen kunt uitvoeren. Het doel is om het object te bedekken met zoveel mogelijk pixels voor de meest nauwkeurige metingen. Een grotere spotverhouding betekent dat u zich verder van het object kunt bevinden en toch nauwkeurige resultaten kunt behalen.
Hoe de meetafstand te bepalen
Rekenvoorbeeld
Eerst moet u met de volgende formule de IFOV in milliradialen (mrad) berekenen:
IFOV = (FOV/aantal pixels*) x [(3,14/180)(1000)]
*Gebruik het aantal pixels dat overeenkomt met de richting (horizontaal/verticaal) van uw beeldveld
Aangezien de lens een horizontaal beeldveld van 24 graden heeft, deelt u 24 door de horizontale pixelresolutie van de camera; in dit geval is dat 320.
Vervolgens vermenigvuldigt u dat getal met 17,44 – oftewel het resultaat van (3,14/180) (1000) in de bovenstaande vergelijking.
(24/320) x 17,44 = 1,308 mrad
Nu u weet dat de IFOV 1,308 mrad is, moet u de IFOV in millimeters bepalen. Dat doet u met deze formule: IFOV (mm):
(1,308/1000) x 15000* mm = 19,62 mm
*De afstand vanaf uw doel
Wat betekent dit getal nu eigenlijk?
De spotverhouding, uitgedrukt als 19,62:15000, geeft de meetbare grootte weer van één pixel (1 x 1). Met andere woorden, deze berekening vertelt u dat de camera in staat is om een object van 19,62 mm te meten vanaf een afstand van 15 meter. Deze meting van één pixel staat bekend als de ‘theoretische spotverhouding’ en wordt soms vermeld in de productspecificaties van bepaalde fabrikanten. Hoewel dit op het eerste gezicht de werkelijke spotverhouding lijkt te zijn, kan dit enigszins misleidend zijn.
Dit komt omdat de theoretische spotverhouding uitsluitend betrekking heeft op de temperatuurmeting van een uiterst klein gebied binnen één pixel. Zoals eerder aangegeven, streeft u naar maximale nauwkeurigheid door ervoor te zorgen dat het te meten object wordt overspannen door zoveel mogelijk pixels. Daarom is de theoretische spotverhouding niet noodzakelijkerwijs de meest betrouwbare waarde om te bepalen hoe nauwkeurig uw metingen zullen zijn.
Geen enkele lens is absoluut perfect
Eén of twee pixels zijn misschien wel genoeg om kwalitatief vast te stellen dat er sprake is van een temperatuurverschil. Maar mogelijk is dit niet genoeg om de gemiddelde temperatuur van een gebied nauwkeurig voor te stellen. De meting van één pixel kan om verschillende redenen onnauwkeurig zijn: • Er kunnen slechte pixels ontstaan in warmtebeeldcamera’s • Objecten reflecteren – een krasje of reflectie van de zon kan vals-positieve waarden en een onterecht hoge meting opleveren • Het object dat heet is (bijvoorbeeld een schroefkop), kan bijna dezelfde breedte als een pixel hebben; pixels zijn echter vierkant terwijl een schroefkop zeshoekig is • Geen enkele lens is absoluut perfect – in optische systemen is altijd sprake van enige vervorming die metingen beïnvloedt Wegens een verschijnsel dat we ‘optische dispersie’ noemen, geeft de straling van een zeer klein gebied één detectorelement niet voldoende energie voor een correcte waarde. Daarom raden we aan te zorgen dat de hete locatie waarvan de spotwaarde gewenst is, minstens 3 x 3 pixels groot is. Hiervoor vermenigvuldigt u de theoretische spotverhouding in millimeters eenvoudigweg met drie, zodat u een spotverhouding van 3 x 3 pixels krijgt in plaats van 1 x 1. Dit getal zal een stuk nauwkeuriger zijn.
Als u de IFOV in mm (19,62) vermenigvuldigt met 3, krijgt u dus: 58,86 mm
Dit betekent dat u een punt van 58,86 millimeter kunt meten vanaf een afstand van 15 meter.
Stel nu dat u een punt van 20 millimeter wilt meten. Vanaf welke afstand kunt u die specifieke spotgrootte nauwkeurig meten? Hiervoor moet u een kleine kruislingse vermenigvuldiging maken:
IFOV in mm: Afstand in mm (15 m = 15000 mm) 58,86:15000 20 mm : x 15000*20 = 58,86*x 300000/58,86 = x x = 5096,8 mm of circa 5,1 m
Met uw camera met een resolutie van 320 x 240 kunt u een punt van 20 mm op ongeveer 5 m vanaf het doel meten
IFOV - instantaneous field of view
IFOV staat voor Instantaneous Field of View. Het is een maat voor de breedte van het gebied dat een sensor in een enkele scan kan zien. IFOV wordt gemeten in graden of boogminuten.
In optische sensoren wordt IFOV bepaald door de brandpuntsafstand van de lens en de grootte van de sensor. Een sensor met een kortere brandpuntsafstand en een grotere sensor heeft een grotere IFOV.
Het belang van de spotverhouding
Andere fabrikanten gebruiken dit getal mogelijk niet wanneer zij het hebben over de IFOV of SSR. Maar eerlijk is eerlijk: u verkrijgt hiermee een nauwkeurigere temperatuurmeting in geval van afwijkingen. Uiteindelijk is de spotverhouding van belang omdat u daarmee beter kunt bepalen of uw warmtebeeldcamera in staat is de temperatuur nauwkeurig te meten op de benodigde afstand. Als u kleine doelen vanaf grote afstanden moet meten, is het van cruciaal belang dat u op de hoogte bent van de spotverhouding van de camera en weet of u binnen een nauwkeurig meetbereik staat. Als u een thermografisch onderzoek plant, bedenk dan of u dicht genoeg bij uw doel kunt komen voor een nauwkeurige meting. Nauwkeurig dient hierbij te worden opgevat als ‘goed genoeg voor een juiste interpretatie’. Dit hoeft niet eens binnen de nauwkeurigheidsspecificatie van de camera te betekenen. Als u geen rekening houdt met de spotverhouding, loopt u het risico dat u er enkele (of zelfs enkele honderden) graden naast zit met uw meting.
