27  关于校准

校准热像仪是执行温度测量的先决条件。校准可以提供输入信号与用户要测量的物理量之间的关系。尽管该操作被广泛和频繁地应用，但是“校准”一词仍经常被误解和误用。地方和国家差异以及翻译相关问题也会产生歧义。

术语不明确造成交流困难和翻译错误，由于误解，继而造成测量错误，甚至招致法律诉讼。

国际计量局 7 按以下方式定义校准 8 ：

an operation that, under specified conditions, in a first step, establishes a relation between the quantity values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding indications with associated measurement uncertainties and, in a second step, uses this information to establish a relation for obtaining a measurement result from an indication.

校准本身有多种表达形式：语句、校准函数、校准图表 9 、校准曲线 10 、或校准表格。

通常，在上述定义中只有第一步被认为并且被称为“校准”。但是，这样并不（总是）全面。

考虑热像仪的校准步骤，第一步是建立发射辐射（量值）和电气输出信号（指示）之间的关系。校准步骤的第一步包括将热像仪放置在扩展辐射源前方时获得一致（或均一）的响应。

既然我们知道参考源发出辐射时的温度，就可以在第二步中为输出信号（指示）和参考源的温度（测量结果）建立关系。第二步包括漂移测量和补偿。

要获得正确结果，严禁使用温度表示热像仪的校准。热像仪可以探测到红外辐射：因此，首先获得辐射对应，然后找出辐射和温度之间的关系。对于非研发客户使用的测辐射热像仪，不表示辐射：仅提供温度。

如未经过校准，红外热像仪无法测量辐射或温度。在 FLIR Systems，会在生产和服务期间对具有测量功能的非制冷型微测辐射热像仪执行校准操作。用户通过专用软件经常校准带有光子探测器的制冷型热像仪。在理论上，用户通过这种软件也能校准常用的手持式非制冷型热像仪。但是，该软件不能提供报告，因此多数用户不使用它。仅用于成像的非测量设备不需要进行温度校准。有时，在比较红外成像或热成像的热像仪与温度记录热像仪（后者为测量设备）时，该操作也在热像仪术语中得到反映。

不论校准是由 FLIR Systems 执行，还是由用户执行，校准信息都会保存为校准曲线，通过数学函数进行表示。当辐射强度随温度以及物体与热像仪之间的距离而变化时，不同的温度范围和可更换镜头会生成不同的曲线。

首先，FLIR Systems 使用的参考源为自身校准并且可以追踪。这意味着，在 FLIR Systems 执行校准的各个场所，参考源受独立国家/地区机关的控制。热像仪校准证书就是最好的证明。它确认 FLIR Systems 不仅执行了校准，而且在执行时使用了校准参照。某些用户拥有或使用认可的参考源，但是这些用户为数不多。

其次，还存在技术差异。在执行用户校准时，结果经常（并非总是）不会进行漂移补偿。这意味着，当热像仪内部温度变化时，数值不将热像仪输出的潜在改变考虑在内。这样会产生更大的不确定性。漂移补偿使用温控室中获得的数据。所有 FLIR Systems 热像仪初次交付给客户时，以及由 FLIR Systems 客户支持中心重新校准时，都会进行漂移补偿。

常见的错误是将校准与验证或调整混淆。实际上，校准是验证的先决条件，它可以确认是否符合特定要求。验证可以对给定项目是否符合规定的要求提供客观依据。要获得验证，请测量已校准和可追踪参考源的定义温度（发射辐射）。表格中记录了包括偏差在内的测量结果。验证证书证明这些测量结果符合规定的要求。有时，公司或组织会提供验证证书并宣称是“校准证书”。

正确的验证 - 以及通过扩展校准和/或重新校准 - 必须遵守有效协议方可实现。该过程不只是将热像仪放置在黑体前方以及检查热像仪输出（例如，温度）是否与原始校准表格相符。人们经常会忘记热像仪无法检测温度，而是检测辐射。此外，热像仪不仅是传感器，还是成像系统。因此，如果允许热像仪“收集”辐射的光学配置质量较差或未对准，则“验证”（校准或重新校准）毫无用处。

例如，我们必须确保选择了黑体和热像仪之间的距离以及黑体空腔的直径，以减少杂散辐射和辐射源尺寸效应。

总结：有效协议必须符合辐射的物理定律，而不仅仅是温度的物理定律。

校准也是调整的先决条件，是在测量系统上执行的一系列操作，使系统提供与所测之给定量值一致的规定指示，这些给定值通常从测量标准中获取。简而言之，调整是使仪器能够在其规范内正确测量的一种操作。在日常用语中，在测量装置时广泛使用术语“校准”来代替“调整”。

当热像仪显示“校准中…”时，表示热像仪根据各个单独的探测器元件（像素）调整偏差。在热成像技术中，这被称为“非均一化校正”(NUC)。这属于偏移更新，且增益保持不变。

欧洲标准 EN 16714-3，Non-destructive Testing—Thermographic Testing—Part 3: Terms and Definitions（无损检测 – 热成像测试 – 第 3 部分：术语和定义）将 NUC 定义为“通过热像仪软件执行的图像校正，可针对探测器元件的不同灵敏度以及其他光学和几何干扰进行补偿。”

NUC（偏移更新）期间，将快门（内部标记）置于光路中，并且所有探测器元件暴露在和快门发出的相同辐射量中。因此，在理想情况下，探测器元件应发出相同的输出信号。但是，每个元件都有自己的响应，因此，输出并不均一。计算这种与理想结果的偏差，用算术方法执行图像校正，从根本上校正显示的辐射信号。有些热像仪没有内部标记。在这种情况下，必须使用专用软件和外部均一辐射源手动执行偏移更新。

例如，在启动过程中更改量程或环境温度变化时，执行 NUC。有些热像仪也允许用户手动操作快门。这在执行关键测量期间对于尽量减少图像干扰非常重要。

某些人将“图像校准”描述为通过调整图像的热对比度和亮度来增强具体图像细节。在此操作期间，使用全部有效颜色仅（或主要）显示感兴趣区的温度，通过这种方法设定温度间隔。该操作的正确术语是“热图像调整”或“热调谐”，或者，在某些语言中是“热图像优化”。您必须在手动模式下执行该操作，否则热像仪将给场景中的最低和最高温度自动设定所示温度间隔的下限和上限。