The Truth About The Accuracy Of Measuring Temperature With

Transcript

The Truth about the Accuracy of Measuring  p Temperature with Infrared Cameras FLIR Systems Ross Overstreet & Chris Bainter August 5, 2015 Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 1 Ways of Calculating Temperature Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 2 Challenges with Thermocouples • • • • • Single point of measurement Single point of measurement Mounting Noise considerations Response rates Heat Sync Factor Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 3 Challenges with Thermocouples • • • • • Single point of measurement Single point of measurement Mounting Noise considerations Response rates Heat Sync Factor Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 4 Advantages of Infrared Cameras • • • • • Non Contact Milli Millions of points of measurement f i t f t Measure down to 3um spot size High speed High speed Accurate Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 5 The Uncertainty Equation What does +/‐2% or +/‐2oC of  the Reading Mean? Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 6 Root Sum of Squares (RSS) • Some Partial Error Variables for Infrared Cameras – – – – – – Emissivity Reflected ambient temperature Transmittance Atmospheric Temperature Atmospheric Temperature Camera Response Calibrator (blackbody) temperature accuracy Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 7 The Real Word! What does +/‐1C or 1% (*) of  the Reading Mean? (*) for measuring object within +5°C to +120°C (+ 41 ºF to + 248 ºF) and ambient temperatures of +10°C to +35°C  ((+49 ºF to +95 ºF) and is only valid for the Temperature range on the camera of ‐40 ‐ ) y p g 120 (‐40°F to +248°F). ( ) Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 8 Black Bodies Large Area Blackbodies Large Area Blackbodies Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. Cavity Blackbodies Cavity Blackbodies 9 A few notes on Area Blackbodies “Auto scale” colors Masks Non Uniformity Issues Adjusted colors for BB surface Stats confirm 3.9C variation! 6” area blackbody 2 years out of calibration Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 10 FLIR Nashua Calibration Lab Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 11 Extended Calibration Certificates SC325 SN48000743 SC325 SN48000743 Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. SC8203 SN25 SC8203 SN25 12 Extended Calibration Certificates, Cont. As Left ‐ A6703 SN40 Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. As Left ‐ SC8303 SN4 13 Spatial Accuracy ‐ Vignetting Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 14 Spatial Accuracy – Spot Size Concerns Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 15 Temporal Accuracy Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 16 Sensitivity Noise Equivalent Temperature Difference Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 17 Sensitivity – temporal Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 18 Sensitivity – More Detailed Analysis NR ON Note narrow base Note wide base FLIR Sweden NEdT Method (see notes) Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 19 Ambient Temperature Compensation Testing of entry level camera from another manufacturer Camera in thermal chamber, 35C BB Camera in thermal chamber, 35C BB Camera at 30C look at blackbodies Camera at 30C, look at blackbodies Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 20 70C 34C Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 21 Heavy  Powder Light  Powder Electriccal  Tape Flat Blaack Stainlesss Kapton Knowledge of emissivity is critical! Typical PCB emissivity issue Shiny metal  Shi t l package,  reports 27.5C Surface with  poor emissivity  under‐reported   by 16.4C! Kapton Tape  coupon,  reports 43.9C Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 22 Summary • • • • • • Clear advantages to having thousands of measurements & being non‐contact M th (RSS Math (RSS analysis) leads us to the +/‐ l i )l d t th / 2C or 2% accuracy  2C 2% Comparison to NIST traceable blackbodies lead us to the +/‐1C or 1% Spatial errors can be mitigated or understood with the correct SOP Spatial errors can be mitigated or understood with the correct SOP Ambient temperature compensation is critical for operation away from 72F Knowledge of emissivity & reflected temperature is critical for accuracy Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 23 THANK YOU FLIR Science/R&D Support Engineers FLIR Science/R&D Support Engineers Proprietary ‐ Company Confidential ©2015 FLIR Systems Inc.  Information and equipment described herein may require US Government  authorization for export purposes. Diversion contrary to US law is prohibited. 24