35  측정 공식

이미 언급했던 것처럼 물체를 표시할 때 카메라는 물체 자체에서만 적외선을 받는 것은 아닙니다. 물체 표면을 통해 반사된 주변 환경으로부터 적외선을 모으기도 합니다. 이러한 두 가지 적외선 요인은 측정 경로에 대기에 의해서 어느 정도까지 약화되었습니다. 이것으로부터 대기 자체로부터 제3의 적외선 요인이 도출됩니다.

아래 그림으로 제시한 것처럼 이러한 측정 상황의 기술은 따라서 굉장히 사실적인 설명입니다. 간과되었던 것은 예를 들어 태양 광선이 대기에서 흩어지고 시야각 밖의 강렬한 방사선원으로부터 방사선이 흐트러질 수 있다는 것입니다. 그러한 간섭은 다행히도 너무나 작아서 무시될 수 있는 대부분의 경우에 양화하기가 어렵습니다. 무시되지 않는 경우에 측정 구성은 간섭의 위험이 적어도 전문 조작자에게 명백한 것일 가능성이 있습니다. 방향을 변경한다든지 강렬한 방사선원을 차단하는 등의 간섭을 피하기 위해 측정 상황을 수정하는 것은 이제 전문 조작자가 해야 할 일입니다.

위의 설명을 수긍하면서 아래의 그림을 사용하여 조정된 카메라 출력으로부터 물체 온도의 계산을 위한 공식을 도출해 낼 수 있습니다.

단거리상에서 흑체 온도원 W으로부터 수신된 방사력 Tsource는 카메라 출력 신호 Usource를 발생시키는데 이것은 전원 출력(전력 선형 카메라)‎에 비례합니다. 우리는 등식 1을 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

또는 단순한 표기법을 사용하면 다음과 같습니다.

여기서 C는 상수입니다.

방사선원은 방출량 ε을 가진 회색체라고 가정하면,‎ 수신된 방사선은 결과적으로 εWsource이 될 수 있습니다.

이제는 세 가지 수집된 방사선력 용어를 다음과 같이 쓰는 일만 남았습니다.

전체 수신 방사력은 다음과 같이 쓸 수 있습니다(등식 2)‎.

각 항에 등식 1의 상수 C를 곱하고 동일한 등식에 상응하는 CW를 사용하여 U 곱셈식을 대체하여 다음 등식 3을 얻을 수 있습니다.

Uobj(등식 4)‎를 사용하여 등식 3을 풉니다.

이것은 모든 FLIR Systems 열 측정 기기에 사용되는 일반 측정 공식입니다. 공식의 전압은 다음과 같습니다.

사용자가 조정을 위한 매개변수 값의 수를 제공해야 합니다.

실제의 경우에 대한 방출량 및 대기 방출의 정확한 값을 찾기가 쉽지 않기 때문에 이러한 작업은 사용자에게 종종 어려울 수 있습니다. 주변에 크고 강한 방사원이 없으면 두 개의 온도는 일반적으로 문제가 되지 않습니다.

이러한 연결에서 일반적인 질문은 다음과 같습니다. 해당 매개변수의 올바른 값을 아는 것이 중요합니까? 일부 다른 측정 사례를 검토해 봄으로써 이미 존재하는 이러한 문제점을 인식하고 세 가지 방사선 용어의 상대적 중요도를 비교하는 것은 매우 흥미롭습니다. 매개변수의 값을 정확하게 사용하는 것이 중요함을 알려 줍니다.

아래 그림은 세 가지 방상선의 상대적 중요도가 다른 세 개의 물체 온도,‎ 두 개의 방출량 및 두 개의 스펙트럼 범위 (SW 및 LW)‎에 어떻게 영향을 미치는 지를 설명합니다. 남아 있는 매개변수는 다음과 같이 고정값을 가집니다.

'방해' 방사원이 상대적으로 처음 경우에 더 강하게 나타나므로 낮은 물체 온도의 측정이 높은 온도를 측정하는 것 보다 더 중요합니다. 또한 물체 방출량이 낮은 경우 상황이 더 어려워질 수 있습니다.

이제는 이른바 외삽이라는 최고 조정점 위의 조정 곡선의 사용의 중요도에 대한 질문에 답해야 합니다. 어떤 경우에 Utot = 4.5 볼트로 측정되었다고 가정해 봅시다. 카메라에 대한 최고 조정점은 실제로 4.1볼트였습니다. 따라서 물체에 흑체가 나타났을지라도(예: Uobj = Utot)‎ 4.5볼트를 온도로 변환 시 실제로 조정 곡선의 외삽을 수행합니다.

이제 물체가 검정색이 아니며 방출량이 0.75이고 방출이 0.92라고 가정해 봅시다. 또한 등식 4의 두 개의 두 번째 항이 모두 0.5볼트라고 가정할 수 있습니다. 등식 4에 의한 Uobj 계산 결과는 Uobj = 4.5 / 0.75 / 0.92 – 0.5 = 6.0입니다. 비디오 증폭기가 최대 5볼트라고 생각할 때 다소 극단적인 외삽입니다. 어쨌던 조정 곡선의 응용은 전기나 다른 제약 사항이 존재하지 않는다는 이론적인 절차임을 유의해야 합니다. 카메라에 신호 제약이 없고 5볼트 이상 조정될 수 있는 경우 조정 알고리즘이 FLIR Systems 알고리즘과 같이 방사 물리학에 기초를 두고 있는 이상 곡선이 4.1볼트를 넘어 외삽된 실제 곡선과 아주 비슷했을 것이라고 믿습니다. 물론 외삽에 대한 제한이 있습니다.