27  關於校準

熱像儀的校準作業是溫度測量的先決要件。校準能提供輸入訊號及使用者想要測量的物理量之間的關係。但是，儘管我們廣泛且頻繁地使用校準這個詞彙，「校準」卻經常被誤解及誤用。當地與國際差異，加上翻譯衍生的問題，更是造成進一步混淆。

定義不明的術語會導致溝通困難及翻譯錯誤，進而因誤解造成測量結果錯誤，最壞的情況甚至可能引發訴訟。

國際度量衡局 (The International Bureau of Weights and Measures) 7 以下列方式定義校準 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.

校準本身能以不同形式表達：可能是敘述、校準函數、校準圖表 9 、校準曲線 10 或校準表格。

通常，上文定義中的第一步驟，可單獨被視為且稱為「校準」。但是，這並不 (總是) 足夠。

考量到熱像儀的校準程序，第一個步驟是在放射輻射 (數量值) 及電子輸出訊號 (指示) 間建立關係。這個校準程序的第一步驟，包含在熱像儀置於延長輻射來源的前方時，取得均質 (或一致) 的回應。

我們知道發出輻射的參考來源溫度後，在第二步驟中取得的輸出訊號 (指示) 能與參考來源的溫度 (測量結果) 建立關聯。第二步驟包含漂移測量及補償。

在此以視正聽，熱像儀的校準並不完全是透過溫度來表示。熱像儀對紅外線輻射很敏感：因此，首先您要取得輻射對應，然後要取得輻射與溫度之間的關係。至於非研發客戶使用的輻射熱測定熱像儀，則不會顯示輻射量，而是僅提供溫度。

若未校準，紅外線熱像儀無法測量輻射或溫度。在 FLIR Systems，具備測量功能的非製冷微量熱型熱像儀，其校準作業是在生產及維修期間執行。具備光子感測器的製冷熱像儀，通常則由使用者利用特殊軟體校準。理論上，使用者也可以使用這種類型的軟體，為常見的手持式非製冷熱像儀進行校準。然而，因為這種軟體並不適用於報告用途，多數使用者並沒有這種軟體。僅用於成像的非測量式裝置並不需要溫度校準。有時我們談到紅外線或熱影像熱像儀與熱成像熱像儀 (此為測量儀器) 的比較差異時，這一點也會反映在熱像儀的術語中。

無論校準是由 FLIR Systems 或使用者完成，校準資訊都會儲存在校準曲線中，並以數學函數表示。因為輻射強度會隨著溫度及物體和熱像儀之間的距離而改變，不同的溫度範圍及不同的可互換鏡頭，會產生不同的曲線。

首先，FLIR Systems 使用的參考來源為自身校準的結果，而且可以追蹤。這代表，在每個 FLIR Systems 現場執行校準時，來源是由獨立的國家機關控制。熱像儀校準證書便是證明，這證實了校準作業不只是由 FLIR Systems 執行，而且執行過程中採用了校準的參考。某些使用者擁有或可以存取獲認證的參考來源，但人數稀少。

第二則是技術差異。執行使用者校準時，結果通常 (但並非總是) 未經漂移補償。這代表，相關數值並未考量熱像儀內部溫度改變時，熱像儀輸出的可能變化。這會造成更大的不確定性。漂移補償使用環境控制室中取得的資料。所有 FLIR Systems 熱像儀首次送達客戶手中，以及由 FLIR Systems 服務部門重新校準時，都經過漂移補償。

常見的誤解，就是錯把校準當成驗證或調整。校準的確是驗證的先決條件，可以確認儀器符合指定的規定。驗證則提供客觀證明，表示特定項目符合指定的規定。為了取得驗證，必須測量已校準及可追蹤的參考來源的限定溫度 (放射輻射)。包括偏差在內的測量結果，都會註明在表格中。驗證證書會記載這些測量結果符合指定的規定。有時，公司或組織會提供這份驗證證書，並以「校準證書」的名義行銷宣傳。

只有在遵守驗證協定的情況下，才能藉由擴大校準及/或重新校準，獲得妥善的驗證。這項流程不只是將熱像儀放在黑體前方並檢查熱像儀的輸出 (例如溫度) 是否與原始的校準表格一致。我們經常忘記熱像儀對溫度並不敏感，只對輻射有明顯反應。此外，熱像儀為成像系統，並非只是感測器。因此，若允許熱像儀「收集」輻射的光學設定不足或有偏差，則「驗證」(或者是校準或重新校準) 毫無意義。

例如，我們必須確定黑體及熱像儀之間的距離，以及黑體凹洞的直徑，都經過仔細選定，以降低散逸輻射及來源大小效應。

總而言之，驗證協定必須符合輻射的物理定律，而非只是符合溫度的物理定律。

校準也是調整的先決條件，調整是在測量系統上實行的系列作業，如此一來系統才能提供與要測量的數量值相應的規定指示，這通常是從測量標準取得。簡言之，調整是一種操作過程，能讓儀器在其規格內正確進行測量。在測量裝置時，我們平常會使用「校準」這個詞彙，取代「調整」。

熱像儀顯示「校準中…」時，代表儀器正在因應每個獨立測量點 (像素) 而調整偏差。在熱成像中，這稱為「不均勻性修正」(NUC)。這是一種偏差更新，而增益保持不變。

歐洲標準 EN 16714-3，亦即《非破壞性檢測 — 熱成像檢測 — 第 3 條：條款與定義》(Non-destructive Testing—Thermographic Testing—Part 3: Terms and Definitions)，將 NUC 定義為「一種由熱像儀軟體所進行的影像修正，藉以補償感測器元件的不同敏感度，以及其他光學與幾何干擾」。

在 NUC (偏差更新) 期間，快門 (內部旗標) 被放在光學路徑中，所有的測量點都會暴露在快門造成的相同輻射量中。因此，在理想情況中，所有測量點都應產生相同的輸出訊號。但是，每個測量點都有自己的回應方式，因此，輸出的結果並不一致。儀器會計算並使用這種與理想結果不同的偏差，藉此以數學方式執行影像修正，這基本上就是在修正顯示的輻射訊號。某些熱像儀並沒有內部旗標，因此必須使用特殊軟體及一致的外部輻射來源，手動執行偏差更新。

例如，當變更測量範圍或當環境溫度改變時，儀器就會在啟動時執行 NUC。某些熱像儀也會允許使用者手動觸發 NUC。當您必須盡量降低影像干擾以執行重大測量時，這個功能就很實用。

某些人在調整影像的熱對比與亮度，藉此強化特定細節時，會使用「影像校準」這個詞彙。在這項作業期間，溫度間隔設定為所有可用顏色均僅 (或主要) 顯示相關區域的溫度。這項操作的正確詞彙應該是「熱影像調整」或「熱調節」，或者，在某些語言中會以「熱影像最佳化」表達。您必須使用手動模式才能如此操作，否則熱像儀會自動將顯示溫度間隔的較低及較高限制，設定為場景中最冷及最熱的溫度。