红外热像仪的空间分辨率
在红外热成像设备中，空间分辨率（IFOV）是指在单位测试距离下，红外热像仪传感器的每个像素能够检测的最小目标( 面积)，以mRad （毫弧度）为单位。该参数不但和热像仪传感器的指标有关，同时与所搭配的镜头也有关，是热像仪的主要指标之一。
IFOV是很抽象的一个概念，看了这个定义，大部分人还是云里雾里。本文将逐步的，直观的解释这个参数，你将会了解到：
- 点测温计和红外热像仪有什么区别？
- 空间分辨率到底是什么意思？
- 使用红外热像仪检测目标的距离是多远？
点测温计和红外热像仪
红外热像仪和点测温计均被大量用于非接触式温度测量，它们按照相同的原理工作——检测红外辐射并将其转换为温度读数。 但是，与点测温计相比，热像仪具有几个优势：
- 点测温计仅给出一个数字-热像仪会生成图像
- 点测温计读取一个点的温度-热像仪可为您提供整个热像中每个像素的温度读数
- 由于采用了先进的光学系统，热像仪还可以解决更长距离的温度问题。 这使您可以快速检查更大的区域
右图中，点测温计仅能读取一个点的温度值，而FLIR E40红外热像仪可以测量12200个点的温度，并生成具有热分布对比的红外图像。
点测温计也称为温度枪或红外测温仪。它是按照与热像仪相同的物理原理工作的，所以点高温计可以看作是只有一个像素的热像仪。 这种工具对于许多任务可能非常有用，但是由于它仅测量一个点的温度，因此操作人员很容易错过重要信息。 某些接近故障需要维修的关键组件的高温，可能不会引起注意。
与点测温计一样，热像仪也提供非接触温度读数。 与点测温计不同，热像仪不会同时产生一个温度读数，而是同时产生数千个温度读数，并将这些读数转换为热图像。热图像可以直观的呈现检被测对象的热量分布，操作人员可以直观的看到点测温计错过的温度异常点。
此外，使用红外热像可以节省大量时间。使用点高温计扫描具有很多组件的区域是一项非常耗时的任务，因为您必须分别扫描每个组件。而红外热像仪就很方便，在右图中，用于检查印刷电路板上的散热，进行质量检查或检查汽车发动机舱的热分布，使用热像仪的便利性和精确度都远高于点测温计。
因此，使用一台热成像仪等同于使用数千个点测温仪测量。FLIR E40 热像仪的图像分辨率为160 x 120像素，能一次性获得19,200个温度读数。 FLIR T1050sc 是工业研发/科学应用的顶级型号之一，其图像分辨率为1024 x 768像素，可同时提供786,432个温度读数。
点尺寸比SSR与空间分辨率IFOV
与点测温计相比，热像仪的另一个优点是可以从较远的距离准确地测量温度。某个点测温计能够测量给定尺寸目标的距离通常用“距离与点的尺寸比，Distance to spot size ratio”（D：S）或“点尺寸比, Spot Size Ratio”（SSR）来描述。 该参数是指使用该设备准确测量的最小区域。这意味着被测量温度的对象（也称为目标）需要覆盖整个光斑大小。
被测目标的红外辐射穿过点测温计的光学元件，然后投射到探测器上。 如果物体小于光斑尺寸，探测器也会被物体周围的部分辐射“击中”。 从而设备会读取到物体及其周围环境温度的混合热辐射。由于光学元件的特性，点测温计离被测量的物体越远，则点状尺寸将变得越大。 因此，目标越小，您就越需要靠近被测目标，以准确测量其温度。
如右图示意：为了使用点测温计准确地测量物体的温度，目标物体需要完全覆盖测量点。这限制了可以精确测量温度的距离。
点尺寸比（SSR）定义了点测温计的点尺寸与给定目标距离的比率。 例如，如果点测温计的SSR为1:30，则意味着可以在30 cm的距离处精确测量直径为1 cm的点的温度，也可以从120厘米（1.2米）的距离测量大小为4厘米的斑点的温度。 大多数点测温计的SSR在1:5和1:50之间。 这意味着大多数点测高温计可以在5-50 cm的距离内测量直径为1厘米的目标的温度。
热像仪与点测温计非常相似，因为红外辐射被投射到检测器矩阵上，图像中的每个像素都对应一个温度测量值。 热像仪生产商通常不指定SSR值来描述其产品的空间分辨率， 而使用瞬时视场（IFOV：Instantaneous Field of View）， IFOV定义为相机探测器阵列中单个探测器元件的视场。
IFOV通常以毫弧度（弧度的千分之一）表示。 弧度一词描述了弧的长度与其半径之间的比率。数学上， 一弧度定义为圆弧的长度等于圆的半径时形成的角度。 由于周长等于半径的2π倍，因此一个弧度等于圆的1 /（2π），即大约57.296角度。
在使用热像仪测量特定目标的温度时，我们假设到目标的距离等于圆的半径，并且我们还认为目标相当平坦。由于单个检测器元件的视角很小，我们可以假定该角度的切线近似等于其弧度值。因此，光斑大小的计算方式为IFOV（以mrad为单位）除以1000，再乘以到目标的距离，即 光斑尺寸=（IFOV/1000）x 目标距离 。光斑大小和到目标的距离以cm为单位，IFOV以mrad为单位。
所以，对于100厘米的距离和IFOV为1 mrad时，光斑大小将为0.1厘米。 如果可以在100 cm的距离处测量0.1 cm的光斑大小，则可以测量1 cm的光斑大小的距离为1000 cm。 这意味着光斑尺寸比为1：1000。
前面已经讲过点测温计SSR的概念。如果我们将以上计算结果放到计算光斑尺寸的公式中，以将SSR表示为1：x，其中1代表光斑尺寸（光点大小），x代表距离，则x的公式如下：x = 1/（IFOV/1000）= 1000/IFOV
使用该公式，假设一台红外热像仪的IFOV为1.4 mrad，则其理论SSR为1：714，您应该能够在7米以上的距离上测量直径为1 cm的物体。 但是，该理论值并不对应于现实中的情况，因为它没有考虑到在真实环境中，光学器件并不是完美的。 镜头将红外辐射投射到探测器上时，可能会导致色散和其他形式的光学像差。
换句话说：目标周围表面的温度可能会影响温度读数。您永远无法确定目标是否精确地投影到一个检测器元件上。 投射的红外辐射也可能从邻近的探测器元件“溢出”。所以，在使用红外热像仪检测温度时，使用Measurement Field of View”（MFOV：测量视场）来描述安全余度。
来自物体的红外能量（A）被光学元件（B）聚焦到红外探测器（C）上。 探测器将信息发送到传感器电子设备（D）进行图像处理。 电子设备将来自检测器的数据转换为图像（E），可以在取景器或标准视频监视器或LCD屏幕上查看该图像。
在红外热像仪测量领域，普遍认为标必须覆盖至少IFOV的3倍的区域才能考虑到光学像差。 这意味着在热图像中，目标不仅应覆盖一个像素（在理想情况下该像素已经足以进行测量），还应覆盖其周围的像素。当遵循该原则时，确定光斑尺寸比的公式可以调整为需要考虑实际光学因素。 除了使用1xIFOV之外，还可以使用3xIFOV准则，于是有了以下更严谨的公式：x = 1/（3 x IFOV/1000）= 1000/3 x IFOV
如果根据此修正过的公式，IFOV为1.4 mrad的热像仪，其SSR为1：238，这意味着您应该能够在2.4米以下的距离测量直径为1 cm的物体。 由于观察到的安全余量，该理论值可能偏保守。 现实中的SSR可能更高，但是使用这些保守的SSR值可以保证温度读数的准确性。
红外热像仪远距离检测温度
即使考虑了理想光学与现实光学的因素，热像仪和点测高温计之间的测量距离差异也很大。 假设目标尺寸为1厘米，则大多数点测高温计都不能保持在10到50厘米之外。 而大多数红外热像仪可以在几米远的地方准确测量此大小（1厘米）的目标的温度。
微距镜头可提供出色的图像细节，并允许测量更小的斑点。而用点测高温计很难做到这一点。
右图中，左边图像是使用4倍特写镜头拍摄的，右边图像是使用15微米镜头拍摄。
回到红外热像仪远距离测量温度的问题。IFOV为2.72 mrad的FLIR E40红外热像仪，可以在120厘米以外的地方测量此大小（1厘米）的光点的温度。 FLIR T1050sc 热像仪是FLIR的最先进的工业检查型号之一，可以使用标准的28°镜头在七米多的距离内测量该尺寸目标的温度。
前面说过，IFOV与镜头有关，而许多先进的热像仪都支持更换镜头。使用不同的镜头，IFOV的值就会改变。例如，对于FLIR T1050sc热像仪，FLIR不仅提供标准的28°镜头，而且还提供12°远摄镜头。 使用专门为远距离观察而开发的这种镜头，光斑尺寸比明显更大。 使用12°远摄镜头时，FLIR T1050sc热像仪的IFOV为0.20 mrad。 使用该镜头，可以在近17米的距离内精确测量相同尺寸目标的温度。