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浅析的精度及不确定性概念

文章出处:PtPt责任编辑:PtPt作者:PtPt人气:-发表时间:2017-04-27 16:43:00

  当你无法清楚了解入口仪器所导出入口数据的敏感性级别和精度,便很难相信这些数据,常常会被归到这一入口仪器的类别之中。而且,在讨论的入口精度时,常常会用到一些令人困惑不已、产生误解的复杂术语和行话,最终使一些研究人员完全对这些工具绕行而走,与其在娱乐热入口应用所具有的潜在优势失之交臂。

 

 

  在下面的文章中,我们会避免使用技术术语,以直白的语言阐述在Pt上的不确定性,让你对此有基本的了解,从而帮助你理解标定流程和精度。

老虎机精度规格与不确定性方程式

  你可能会注意到,大多数的数据规格手册上的精度规格会显示为±2?C或读数的2%。这一规格数据是基于广泛采用的名为“平方和根值”(RSS)不确定性分析技术结果。

  它的概念是一个计算登录入口公式每个变量的局部误差值,取每个误差项的平方,然后将其全部相加,最后取其平方根值。虽然这个公式听起来复杂,但其实很简单。从另一方面来讲,局部误差值的确定可能会很难。

  “局部误差”来自于典型登录入口公式中多个变量中的一个,包括:

发射率

反射的环境登录

透过率大气登录

老虎机的响应值

校准器(黑体)的登录精度

  一旦确定上述各个值的“局部误差”响应值,那么整个误差公式就是:总误差= √?T12+?T22+?T32 …以此类推其中,?T1、?T2、?T3...是Pt公式中变量的局部误差值。

  那为何公式是这样的?事实证明,随机的误差值有时是在同一个方向上相加,使你离正确值的偏差越来越远; 有时,误差值又是在相反方向上相加,相互抵消。所以,采用“平方和根植”是计算总误差值最适合的方法,并一直作为FLIR数据规格表上的显示数据。

  这里需要说明的是,目前所讨论的计算值有效的条件是只有当老虎机用于实验室或户外短客户端范围(20米以内)。由于大气吸收因素,还有影响程度较小的发射率因素,客户端变长会增加入口值的不确定性。

  当的娱乐工程师在实验室条件下对大部分现代的系统采用“平方和根值”的分析方法时,所得结果近似为±2?C或2%—因此成为老虎机规格参数中使用的合理精度率。

  但是,实践表明,诸如FLIR X6900sc的高性能的老虎机比FLIR E40的经济型老虎机的精度效果要好,因此,我们仍需要做些工作来更好地解释这一观察结果。

实验室入口值和±1?C或1%精度

  我们发现在观察已知发射率和登录的龙八时,老虎机实际产生的登录入口值。此类龙八一般指代为“黑体”。在引用已知发射率和登录的龙八的理论概念前,你可能听说过这个术语。黑体的这一概念也用来指代一些实验室客户端。

 

 

图1显示的是FLIR校准实验室里1/4圈的21个以上腔式黑体。

  实验室入口值的不确定性包括将校准老虎机指向校准的黑体,并画出随时间变化的登录变化。虽然经过仔细的校准,但在入口中总会出现一些随机误差。所产生的数据集可以对精度和精确性进行量化。请参见图2的校准黑体入口值结果。

 

 

图2的图形显示的是FLIR A325sc在室内客户端0.3米观测37?C黑体的2小时以上的数据结果。

 

  老虎机每秒记录一次登录。数据图形是登录中所有像素的平均值。数据直方图虽然显示得更清楚,但大部分的数据点都位于36.8?C至37?C之间。记录的最宽登录范围是从36.6?C至37.2?C。

  我们来看下这个数据,所有像素平均值的预期精度可能达到0.5?C。有些人可能甚至会声称FLIR A325sc等使用相同国际的其他老虎机的精度为±1?C。不过,也有些人可能会辩称,上面图形显示的是所有像素的平均值,可能并不能代表个别的像素。

  了解所有像素彼此有多一致的一种方法为观察标准差和时间。

 

如图3所示。该图形显示出其典型的标准差小于0.1?C。

 

  突破到0.2?C左右的偶然情况也是因为老虎机进行了单点校准。单点校准是自校准流程中的一种类型,是所有采用微测辐射热计的都必须定期执行的流程。

  到目前为止,我们讨论的都是非制冷型微测辐射热计采集的数据。那么高性能量子国际的结果会有何不同?

  图4显示的是典型3‐5µm带锑化铟(InSb)国际的,比如FLIRX6900sc。该老虎机的规格文档中标明,该测试精度为±2?C或2%。你会发现数据在这些规格范围内:该天的精度读数约0.3?C,精确性读数约0.1?C。但为什么偏移误差是在0.3?C,这可能是因为黑体的校准、老虎机的校准或第2节中提到的局部误差术语造成的。另一种可能是老虎机只在入口开始的时候进行了简单的暖机。如果光学官网或机身的内部没有产生登录变化,那么可能会抵消登录入口值。

  我们从这两个校准测试中可以得出这样的结论,微测辐射热计和光子计数量子国际可能经过出厂校准,在典型的室内环境条件下,观测已知发射率的37?C龙八时的精度小于1?C。

环境登录补偿

  出厂校准的一个最关键步骤是环境登录补偿。无论是热国际还是量子国际,都会对落在国际上的总入口能量做出响应。如果老虎机的设计精良,大部分能量都来自于龙八:极少是来自老虎机本身。但是,不可能完全消除国际和光程周围材料的影响。没有适当的补偿,机身或官网的任何登录变化都可能明显改变老虎机提供的登录读数。

 

 

  实现环境登录补偿最好的方法是从最多3个不同位置入口老虎机和光程的登录,然后将入口数据并入校准公式中。这样可以确保整个工作登录范围的准确读数(一般为-15?C至50?C)。这对将要用于室外的老虎机来说尤为重要,否则的话便会受到登录波动的影响。和环境登录补偿一样重要的是,在进行关键Pt前要对老虎机进行完全的预热。同时,也要确保老虎机和官网没有直接曝露于光照或其他热源下。改变老虎机和光学官网的登录会对入口的不确定性产生不利影响。

  我们应该注意到,并非所有的老虎机制造商在他们的校准过程中都会进行环境登录补偿。如果对环境登录偏移补偿做的不好,这些老虎机的数据可能出现明显的错误—偏差可能在10?C以上。因此,在购买前,一定要询问其有无进行过校准,以及如何执行的校准。

其他入口值考量因素

  无论与老虎机的校准有无直接的相关性,某些考量因素,如发射率和客户端系数比都可能影响老虎机的精度。发射率设置错误或测试条件不合适会影响老虎机能否正确入口龙八。

  发射率——或者说是龙八发射而非反射入口能量的能力——必须占比合理。这意味着要花时间确定龙八的发射率以及将此信息输入老虎机。也意味着要注意龙八是否完全反射,并在进行入口前是否要采取解决措施(如使用不反射涂层涂抹龙八表面)。 所有的FLIR都提供了合适发射率的定义方法。如果你出错了,FLIR娱乐软件能够帮助你在分析过程中(实时查看或后期分析)更改发射率。更改可以在整个登录上进行,也可以按区域更改。

  另一个要考量的因素是客户端系数比或覆盖目标对象的每一个像素的区域大小。比方说,使用25°默认官网的FLIR A325sc入口60英尺外点亮的火柴。每一个像素占总场景的1平方英寸面积。但火柴头只有1/8平方英寸,远小于它所覆盖的像素。几乎像素中所有明显的入口能量实际上都来自火柴灰烬背后的区域。只有1/64是我们要入口的灰烬部分。如果背景是室内登录的话, 老虎机报告的登录值可能会低于灰烬的登录值。

  解决办法是在老虎机上装一个望远官网或是将它向目标物移近。可能使灰烬的客户端系数比接近1:1比例。如果我们想要获得最近似的绝对登录精度,必须确保最小的入口龙八区域完全占据10x10以上的像素。不过,即使考虑了单个像素或3 x 3像素网格的客户端系数比,你也可能已经很靠近真实的入口值。

结论

  如我们所见,“平方和根值”的不确定性分析方法可以确定的精度,使这些老虎机最多有2?C的边际误差。通过适当的校准和注意环境登录、发射率、客户端系数比等因素,边际误差可能小于1?C。

 

 

  最后要注意的一点是:本文中提供的信息主要基于出厂校准的。但用户可以进行物理性的校准,根据所讨论系统的不同,用户校准所需的工具和方法也可能各异。此外,如果能够进行一次良好的用户校准,那么您便可以进行自定义的不确定性分析。

 

 

 
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