ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАМЕТКА О ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМАХ

Радиометрические и нерадиометрические тепловизионные модули

Вам нужны значения температуры — или достаточно лишь видеть, где находятся нагретые участки?

Автор: Джерри
Boundvis
Опубликовано 31 июля 2026 года

«Радиометрический» кажется более надёжным выбором. Он звучит как более функциональное и технически совершенное решение, которое, следовательно, легче согласовать. Именно поэтому команды разработчиков иногда переплачивают за эту функцию, даже не выяснив, будет ли конечное изделие вообще использовать значения температуры.

Прибор для технического обслуживания, который должен зафиксировать температуру подшипника на уровне 85 °C, нуждается в калиброванных температурных данных. А компактному устройству наблюдения, которое должно лишь показать оператору, какой подшипник нагрет сильнее, такие данные могут быть не нужны. Оба изделия используют тепловидение, но решают разные задачи.

Следует спрашивать не о том, какой модуль технически совершеннее, а о том, какую информацию должна получить конечная система после формирования изображения.

КРАТКИЙ ОТВЕТ

Радиометрический тепловизионный модуль предоставляет калиброванные данные, связанные с температурой. Нерадиометрический модуль формирует тепловое изображение, отображающее относительные различия температур, но не предоставляет достоверных значений абсолютной температуры.

Выбирайте радиометрический модуль, если система должна измерять или регистрировать температуру либо запускать определённое действие в зависимости от её значения. Выбирайте нерадиометрический модуль, если задача заключается в обнаружении, навигации или визуальном контроле тепловой обстановки.

01 · ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Что на самом деле означает «радиометрический»

В практических OEM-проектах наличие радиометрической функции означает, что камера прошла калибровку и её выходные данные могут быть соотнесены с температурой наблюдаемой сцены. В зависимости от модуля и программного интерфейса хост-система может получать матрицу температур, выполнять измерения в отдельных точках и областях, устанавливать пороговые сигналы тревоги или сохранять температурные данные для последующего анализа.

Некоторые радиометрические модули предоставляют калиброванную температурную информацию для каждого пикселя. Другие обеспечивают измерительные функции через специализированный комплект средств разработки SDK или отдельный канал передачи данных. Одного слова «радиометрический» на странице товара недостаточно: точный формат выходных данных необходимо дополнительно уточнить.

Радиометрия делает измерение температуры возможным, но не гарантирует корректности каждого показания.

Полноценная радиометрическая система включает в себя не только детектор. Для неё необходимы калибровка, установленный диапазон измерений, подходящая оптика, надлежащий программный доступ и средства учёта параметров наблюдаемой сцены, влияющих на результат.

02 · ТОЛЬКО ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Нерадиометрический не означает низкокачественный

Нерадиометрический модуль также регистрирует длинноволновое инфракрасное излучение и преобразует различия в информативное изображение. Он может обнаружить нагретый двигатель, человека в темноте, перегретый кабель или холодный участок на поверхности здания. Однако он не может предоставить калиброванное значение абсолютной температуры, которое можно было бы считать полноценным результатом измерения.

Для многих изделий этого вполне достаточно. Оператору может требоваться только найти более нагретый компонент. Роботу — определить местонахождение источника тепла. Системе мониторинга — зафиксировать изменение наблюдаемой сцены. В таких случаях стабильность изображения, поле зрения, задержка сигнала, габариты и энергопотребление могут быть важнее радиометрической функции.

Отказ от функции, которая никогда не будет использоваться в изделии, не является ухудшением. Зачастую это грамотное инженерное решение.

03 · СРАВНЕНИЕ

Краткий обзор различий

Тепловое изображение

Радиометрический модуль: да.
Нерадиометрический модуль: да.

Относительный тепловой контраст

Радиометрический модуль: да.
Нерадиометрический модуль: да.

Калиброванные температурные данные

Радиометрический модуль: доступны, если данная функция поддерживается и правильно настроена.
Нерадиометрический модуль: нет.

Вывод значений температуры для каждого пикселя

Радиометрический модуль: часто доступен; необходимо уточнить точный канал передачи данных.
Нерадиометрический модуль: как правило, недоступен.

Пороговые сигналы тревоги

Радиометрический модуль: могут формироваться на основании значений температуры.
Нерадиометрический модуль: может использовать алгоритм обнаружения зон перегрева на основе изображения.

Работа с программным обеспечением

Радиометрический модуль: более сложная; требуется работа с калибровкой, параметрами и обработкой данных.
Нерадиометрический модуль: обычно проще, если требуется только видеосигнал.

Оптимальная отправная точка

Радиометрический модуль: измерение, формирование отчётов и управление на основе значений температуры.
Нерадиометрический модуль: обнаружение, навигация и просмотр теплового изображения в реальном времени.

04 · РЕАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ

Два почти одинаковых изображения могут использоваться в совершенно разных изделиях

Разница становится очевиднее, если рассмотреть один и тот же нагретый компонент в рамках двух изделий с разными требованиями.

СЦЕНАРИЙ A

Найти нагретый подшипник

Технический специалист наблюдает тепловое изображение в реальном времени и проверяет, какой подшипник выделяется на фоне остальных. Изделие не сохраняет отчёты, не сравнивает показания за разные периоды и не подаёт сигнал при достижении пороговой температуры. В таком случае стабильного нерадиометрического изображения может быть вполне достаточно.

СЦЕНАРИЙ B

Подать сигнал при 85 °C

Система должна регистрировать температуру подшипника, сравнивать её с данными предыдущих проверок и подавать сигнал тревоги при превышении установленного предела. В этом случае имеет значение уже не только визуальный контраст, но и само значение температуры. Радиометрические данные становятся частью требований к изделию.

Для оператора эти изображения могут выглядеть почти одинаково. Однако лежащие в их основе данные — и степень ответственности, связанная с использованием этих данных, — неодинаковы.

05 · ТОЧНОСТЬ

Наличие радиометрической функции не означает автоматически высокой точности

Калиброванный модуль предоставляет системе возможность измерять температуру. Однако итоговое показание всё равно зависит от того, насколько правильно учитываются характеристики цели и наблюдаемой сцены.

Первая проблема — коэффициент излучения. Окрашенный корпус двигателя и полированный металл по-разному излучают и отражают инфракрасную энергию. Если ввести неправильный коэффициент излучения, даже внешне точное значение может оказаться ошибочным.

Для поверхностей с низким коэффициентом излучения также важна отражённая температура, поскольку камера может регистрировать в большей степени излучение окружающих объектов, чем самого измеряемого объекта.

Дополнительную погрешность могут вносить расстояние, температура атмосферы, влажность и любое внешнее инфракрасное окно. При измерении с небольшого расстояния в контролируемых условиях влияние некоторых из этих факторов может быть незначительным. Однако при больших расстояниях или измерении через защитное окно их необходимо учитывать надлежащим образом.

Практический момент: если на экране отображается значение «84,7 °C», это ещё не доказывает, что точность системы составляет одну десятую градуса. Точность отображения и точность измерения — разные понятия.

06 · ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

NETD — это не точность измерения температуры

Эти понятия постоянно путают при обсуждении тепловизионных камер. NETD характеризует температурную чувствительность, то есть показывает, насколько малую разницу температур система формирования изображения способна выделить на фоне собственного шума. Точность измерения температуры показывает, насколько близко отображаемое значение к реальной температуре.

Более низкое значение NETD позволяет сохранить менее выраженные тепловые детали и получить более чистое изображение в низкоконтрастных сценах. Однако оно не гарантирует, что число рядом с перекрестием прицельной метки будет ближе к истинной температуре. Нерадиометрический модуль может обладать превосходным показателем NETD, а радиометрический модуль способен выдавать неудовлетворительный результат при неправильной настройке коэффициента излучения или параметров сцены.

Подробнее о температурной чувствительности читайте в нашем руководстве по сравнению NETD 25 mK и 40 mK.

07 · КАНАЛ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Видеопоток и температурные данные — не одно и то же

Наличие теплового изображения на экране ноутбука ещё не доказывает, что хост-система может считывать радиометрические значения. Изображение может представлять собой обработанный 8-битный или раскрашенный видеопоток, предназначенный для отображения. Температурные данные могут передаваться через отдельную конечную точку, закрытый протокол или SDK — либо могут быть недоступны вообще.

CVBS/PAL

Обычно передаёт: доступное для просмотра аналоговое тепловое видео.

Необходимо уточнить: автоматического доступа к значениям температуры нет.

UVC

Обычно передаёт: цифровой видеопоток, распознаваемый хост-системой как поток камеры.

Необходимо уточнить: формат пикселей, разрядность и наличие доступа к радиометрическим данным.

Управление через UART/USB

Обычно передаёт: команды управления, например команды коррекции неоднородности NUC, выбора палитры, настройки усиления или параметров изображения.

Необходимо уточнить: входят ли измерительные данные в протокол.

SDK/API

Обычно обеспечивает: доступ со стороны хост-системы к поддерживаемым функциям и данным камеры.

Необходимо уточнить: операционную систему, версию встроенного программного обеспечения и точный набор радиометрических функций.

Для выбора видеоинтерфейса ознакомьтесь с нашим сравнением интерфейсов PAL и UVC для тепловизионных камер.

Для систем, которым требуются отдельные каналы просмотра, управления и анализа, также могут быть полезны многоинтерфейсные тепловизионные модули.

08 · ВЫБОР

Какой модуль вам действительно нужен?

Исходите из того, что должно делать конечное изделие, а не из обозначения камеры. Следующий перечень является отправной точкой, но не заменяет испытаний в реальных условиях эксплуатации.

Показать оператору местонахождение зоны перегрева

Рекомендуемая отправная точка: нерадиометрического модуля может быть достаточно.

Обнаружить нагретую цель или характерное распределение тепла

Рекомендуемая отправная точка: нерадиометрический модуль.

Выполнять навигацию или обеспечивать наблюдение за обстановкой в темноте

Рекомендуемая отправная точка: нерадиометрический модуль.

Регистрировать фактическое значение температуры

Рекомендуемая отправная точка: радиометрический модуль.

Подавать сигнал при достижении установленной температуры

Рекомендуемая отправная точка: радиометрический модуль.

Сравнивать изменение температуры за несколько дней или месяцев

Рекомендуемая отправная точка: радиометрический модуль.

Формировать отчёты о проверках со значениями измерений

Рекомендуемая отправная точка: радиометрический модуль.

Если системе необходимо знать, насколько сильно нагрет объект, радиометрия имеет значение. Если ей нужно знать только местонахождение нагретого участка, радиометрическая функция может не потребоваться.

09 · ПЕРЕД ЗАКАЗОМ ОБРАЗЦА

Семь вопросов, которые необходимо решить перед заказом образца

1. Требуется ли изделию фактическое значение температуры или только тепловое изображение?

2. Необходимы ли значения температуры для каждого пикселя, только для выбранных точек или лишь для подачи порогового сигнала тревоги?

3. Какие диапазон и точность измерения действительно требуются для данной области применения?

4. Будет ли хост-система получать видеопоток UVC, необработанные данные, радиометрические данные или несколько типов данных одновременно?

5. Поддерживает ли SDK целевую операционную систему и серийную версию встроенного программного обеспечения?

6. Будет ли камера наблюдать через внешнее инфракрасное окно или работать на значительном расстоянии?

7. Оправданы ли требованиями конечного изделия дополнительные работы по калибровке и программному обеспечению?

Радиометрия — лишь один из компонентов конечной конфигурации. Объектив, интерфейс, разъём и механическую совместимость также можно рассмотреть в рамках проекта по созданию тепловизионного OEM-модуля, адаптированного под требования заказчика.

10 · ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Часто задаваемые вопросы

1. Что представляет собой радиометрический тепловизионный модуль?

Это модуль, откалиброванный для предоставления температурных данных. В зависимости от модели и программного интерфейса такие данные могут включать значения температуры для каждого пикселя, измерения в отдельных точках, статистические данные по выбранным областям, сигналы тревоги или матрицу температур, доступную хост-системе.

2. Подходит ли нерадиометрический тепловизионный модуль для обнаружения зон перегрева?

Да. Он по-прежнему способен чётко отображать относительные различия температур. Такого модуля может быть достаточно, если изделию требуется только обнаруживать аномально нагретые области и не нужны калиброванные значения температуры.

3. Означает ли более низкое значение NETD более высокую точность измерения температуры?

Нет. Более низкое значение NETD указывает на более высокую температурную чувствительность при сопоставимых условиях. Точность измерения является отдельной характеристикой и также зависит от коэффициента излучения, отражённой температуры, расстояния, параметров атмосферы и калибровки.

4. Включает ли UVC передачу радиометрических данных?

Не обязательно. UVC определяет цифровое видеосоединение. Модуль может передавать через UVC готовое к отображению тепловое изображение, в то время как радиометрические данные могут быть недоступны либо передаваться только через другую конечную точку интерфейса или SDK.

5. Может ли нерадиометрическая камера подавать сигнал при обнаружении зоны перегрева?

Она может поддерживать алгоритмы обнаружения на основе изображения, например выявлять область, которая выглядит более нагретой по сравнению с окружающими участками. Однако без калиброванных радиометрических данных такая камера не может обеспечить достоверное срабатывание сигнала тревоги при достижении заданной абсолютной температуры, например 85 °C.

ИСХОДИТЕ ИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ИЗДЕЛИЮ

Не платите за температурные данные только потому, что такая функция кажется более современной.

Сообщите нам область применения, требуемый диапазон температур, рабочее расстояние, интерфейс и хост-платформу. Boundvis поможет определить, необходима ли проекту радиометрическая функция или более простая конфигурация формирования изображения справится с задачей лучше.

Обсудить область применения

Посмотреть тепловизионные модули

ТЕХНИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ

1. Teledyne FLIR OEM — тепловизионный модуль Boson: радиометрические модели и измерение абсолютной температуры.

2. Teledyne FLIR OEM — тепловизионный модуль Lepton: радиометрические и нерадиометрические варианты моделей.

3. Документация FLIR — измерение температуры: коэффициент излучения, отражённая температура, влажность, атмосфера и расстояние.