Target Size Effect : 대상 크기 효과
원천 크기 효과(Size of Source Effect, SSE)는 때때로 대상 크기 효과(Target Size Effect)로도 불리며, 온도 측정 분야에서 장비의 검출기에 추가적인 복사 영향이 발생함을 설명하는 중요한 현상입니다. 이는 정밀 온도 측정에 있어 중요한 요소입니다.
파이로미터와 열화상 카메라 모두 특정 거리와 특정 복사원 직경에서 보정되며, 이는 보정 기하를 정의합니다. 실제로 측정 대상은 보정 원과 보통 동일한 크기가 아닙니다. 이를 정량화하기 위해 실험실 조건에서 SSE를 측정하여 실제 온도 측정 응용에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 이를 위해 복사원 크기를 변화시키면서 측정된 온도 값을 추적합니다.
정의상 방사체(radiator)의 직경은 측정 스팟보다 훨씬 크며, 이는 보통 적당한 보정 거리로 달성됩니다. 복사원 크기가 증가하면 일반적으로 추가 복사가 발생하여 측정된 온도가 상승합니다. 예를 들어 방사체의 직경을 50 mm에서 100 mm로 두 배로 늘리면 표면적은 4배로 증가하여 측정 장치로 들어오는 복사가 증가하고 더 높은 온도 측정값을 초래합니다. 최대 온도 값은 반구형 방사원(half-space)이 방출하는 복사에 해당합니다. 이러한 더 큰 복사원에 대해서는 SSE가 광학 시스템 내의 반사 및 산란 효과에 의해 지배됩니다.
반대로 보정 기하의 크기 때문에 원 직경이 줄어들면 검출기의 신호 수준이 감소합니다. 따라서 파이로미터의 측정 스폿은 에너지의 90%로 정의되며, 이는 정확한 온도 측정을 위한 최소 스폿 크기 직경을 나타냅니다. 열화상에서는 최소 스폿 크기가 일반적으로 3×3 픽셀을 나타내는 MFOV(Measurement Field of View)로 설명됩니다. MFOV 크기의 작은 대상에 대해서는 SSE가 렌즈 수차와 회절에 의해 지배됩니다. 장치의 회절 한계는 순수하게 파장과 F-수에 따라 달라지며, 이는 불완전한 광학 시스템이 아니라 물리적 회절 한계 때문입니다. 이러한 경우 복사원 직경을 증가시키거나 감소시키는 효과를 고려하는 것이 필수적이며, 직경이 감소하면 온도 측정 편차가 더 커지는 경우가 많습니다.
측정 거리는 변경되지 않았음을 유의하십시오. 유일한 변화는 복사원 크기를 변화시킨 것입니다. 실제 응용에서는 물론 두 변화가 동시에 발생할 수 있으며 이를 고려해야 합니다.
The Size of Source Effect (SSE), sometimes also known as the Target Size Effect, in the field of temperature measurement is an important phenomenon that describes an additional radiation influence on the device detector. It is a crucial factor for precision temperature measurement.
Both pyrometers and thermographic cameras are calibrated at a specific distance and with a specific radiation source diameter, which defines the calibration geometry. In practice, the target is usually not the same size as the calibration source. To quantify this, we can measure the SSE under laboratory conditions to obtain information about a real temperature measurement application. To do this, the measured temperature value is tracked while varying the size of the radiation source.
By definition, the radiator’s diameter is much larger than the measuring spot, typically achieved through moderate calibration distances. Increasing the radiation source’s size generally results in additional radiation, leading to a higher measured temperature. If the diameter of the radiator is doubled from 50 mm to 100 mm, for example, the surface area increases by a factor of four, which increases the radiation entering the measuring device and results in a higher temperature reading. The maximum temperature value corresponds to the radiation emitted by a hemispherical radiation source (half-space). For these larger radiation sources, the SSE is dominated by reflection and scattering effects within the optical system.
In contrast, a reduction in the source diameter due to the size of the calibration geometry leads to a reduction in the signal level on the detector. Consequently, the measurement spot for pyrometers is defined by 90% of the energy, which represents the minimum spot size diameter for accurate temperature measurement. For thermal imaging, the minimum spot size is described by the MFOV (Measurement Field of View), which typically represents 3×3 pixels. For small targets the size of the MFOV, the SSE is dominated by lens aberration and diffraction. The diffraction limit of the device depends purely on the wavelength and F-number, which is due to the physical diffraction limit rather than an imperfect optical system. In such cases, it is essential to consider the effects of increasing or decreasing the diameter of the radiation source, as a reduction often leads to a greater deviation in the temperature measurement.
Please note that the measuring distance is not changed. The only change was made by varying the size of the radiation source. In a real application, both changes can, of course, occur simultaneously and should be taken into account.