3. 核心物料选型与采购指南

做热成像整机，物料选型是第一步，也是最容易踩坑的一步。我见过不少项目，方案设计得天花乱坠，结果卡在探测器交期上，或者镜头匹配出了问题，整机性能直接打对折。今天咱们就聊聊核心物料的选型思路，我把这些年积累的经验和教训都摊开来讲。

3.1 探测器选型：分辨率、像元尺寸、NETD

探测器是热成像相机的「眼睛」。选错了，后面再怎么折腾也白搭。我个人习惯把探测器选型拆成三个核心参数来考量。

3.1.1 分辨率

分辨率决定了你能看清多远的细节。常见的有 160×120、384×288、640×480、1280×1024。你想想看，160×120 的探测器，看个配电柜发热还行，想看清 50 米外的人脸？基本没戏。

我的建议：

• 手持巡检：384×288 起步，性价比最高。我做过一个项目，客户非要省成本用 160×120，结果验收时发现连变压器上的热点都看不清，最后返工换了 384 的，亏大了。
• 安防监控：640×480 是主流，远距离识别需要这个级别。
• 科研/高端：1280×1024，但价格感人，一颗探测器顶一台整机。

3.1.2 像元尺寸

像元尺寸越小，分辨率可以做得更高，但灵敏度会下降。目前主流是 17μm 和 12μm。12μm 是趋势，但价格还偏高。

3.1.3 NETD（噪声等效温差）

NETD 说白了就是探测器能感知的最小温差。数值越小越好。一般 50mK 算及格，30mK 算不错，15mK 以下算高端。

我曾经踩过一个坑：选了一款 NETD 标称 40mK 的探测器，结果批量到货后实测有 60mK，图像全是噪点。后来才知道，供应商给的参数是「典型值」，不是「最大值」。所以我现在采购时，合同里必须写清楚「全温区 NETD ≤ 50mK，抽检不合格整批退货」。

参数	入门级	主流级	高端级
分辨率	160×120	384×288 / 640×480	1280×1024
像元尺寸	17μm	17μm / 12μm	12μm / 8μm
NETD	≤60mK	≤40mK	≤20mK
典型应用	简易测温	手持巡检	安防/科研

3.2 镜头选型：焦距、F数、视场角

镜头和探测器是「夫妻档」，必须匹配好。选镜头时，我一般先问自己三个问题：要看多远？要看清多大范围？环境光线怎么样？

3.2.1 焦距

焦距越长，看得越远，但视场角越小。比如 7.5mm 焦距，视场角大概 50°×38°，适合近距离巡检；25mm 焦距，视场角只有 15°×11°，适合远距离观察。

计算公式：视场角 = 2 × arctan(探测器尺寸 / (2 × 焦距))

嗯，这里要注意：探测器尺寸 = 像元尺寸 × 分辨率。比如 12μm、640×480 的探测器，水平尺寸就是 12μm × 640 = 7.68mm。

3.2.2 F数

F数 = 焦距 / 通光孔径。F数越小，进光量越大，图像越亮，但景深越浅。热成像镜头一般 F1.0 到 F1.4 比较常见。

3.2.3 视场角

视场角决定了你能看到多大的范围。广角镜头（HFOV ≥ 50°）适合大范围监控，长焦镜头（HFOV ≤ 10°）适合远距离目标识别。

我个人习惯：先确定探测距离和视场范围，反推焦距，再根据探测器像元尺寸确认是否匹配。举个例子，要看清 100 米外的人（约 1.8m 高），用 12μm、640×480 的探测器，焦距至少需要 25mm。

3.3 主控芯片选型：FPGA / DSP / ARM

主控芯片是整机的大脑。选型时主要看三点：处理能力、接口资源、功耗。

3.3.1 FPGA

FPGA 适合做图像预处理，比如非均匀校正、坏点替换、数字滤波。我习惯用 Xilinx 或 Altera 的芯片，入门级 Spartan-6 或 Cyclone IV 就够用。

优点：并行处理，延迟低，适合实时性要求高的场景。
缺点：开发周期长，调试麻烦。

3.3.2 DSP

DSP 适合做算法运算，比如温度计算、图像增强。TI 的 TMS320C6000 系列是经典选择。

我曾经在一个项目中用 FPGA + DSP 的架构，FPGA 做前端处理，DSP 做后端算法。效果很好，但成本也高。后来换了带 ISP 的 ARM 芯片，一颗搞定，省了不少事。

3.3.3 ARM

ARM 适合做系统控制和显示。现在很多 ARM 芯片集成了 ISP 和 GPU，比如 NXP i.MX8 系列、Rockchip RK3588，一颗芯片就能搞定图像处理和显示输出。

3.4 电源芯片选型

电源是整机的「心脏」。热成像相机对电源噪声特别敏感，尤其是探测器供电，纹波大了图像上全是横条纹。

3.4.1 探测器供电

探测器一般需要多路电压：模拟 3.3V、数字 1.8V、核心 1.2V 等。模拟供电必须用 LDO，纹波要控制在 10mV 以内。

我踩过的坑：有一次用 DC-DC 直接给探测器模拟供电，结果图像上全是 100Hz 的纹波干扰。后来换成 LDO，问题立刻解决。所以记住：探测器模拟供电，必须用 LDO，别省这个钱。

3.4.2 主控供电

主控芯片功耗大，一般用 DC-DC 转换效率高。但要注意开关频率，别和图像传感器的帧率产生差拍干扰。

3.4.3 整机电源架构

我习惯用 PMIC（电源管理芯片）做整机供电，比如 TI 的 TPS65218 或 Dialog 的 DA9063。一颗芯片搞定多路输出，还能做上电时序控制，省 PCB 面积也省调试时间。

供电对象	推荐方案	纹波要求	注意事项
探测器模拟	LDO	≤10mV	远离开关电源
探测器数字	LDO 或 DC-DC	≤30mV	注意上电时序
主控核心	DC-DC	≤50mV	开关频率避开帧率
接口/显示	DC-DC	≤100mV	注意 EMI

好了，核心物料选型就聊到这儿。记住一句话：选型不是选最贵的，也不是选最便宜的，而是选最匹配你应用场景的。下一节咱们聊聊整机结构设计，到时候我会分享一些「看起来没问题，装起来就翻车」的案例。