福禄克（FLUKE）VT02可视红外测温仪是全球第一款可视红外（带热图）测温仪，是福禄克公司于2012年底推出的全新测试工具，上市价格要4千元左右一台。现在，廉颇老矣，其功能已经跟不上时代的发展步伐，但丢了也可惜。给它制作附加微距镜，扩大使用范围，可以观察电路板上的贴片电子元件短路发热故障情况，提高维修效率，继续发挥余热。下面是制作过程。

一、福禄克（FLUKE）VT02外观

福禄克（FLUKE）VT02采用英国IRISYS公司生产的低成本热释电阵列传感器REDEYE-6A，物理分辨率较低，为31 x 31像素。VT02实际红外分辨率为15x15=225像数。为了增加辨识度、达到更好地观测效果，采用了热成像与可见光融合技术来补偿低分辨率红外传感器的系统。VT02配有一个视觉相机，根据需要，可将图像从全热成像混合至全视觉图像。因此，它有两个镜头，见下图。仪器前部是观测窗，一个是热红外镜头，采集物体散发的热辐射信号，供内部非制冷热释电阵列传感器REDEYE-6A工作；另一个是可见光镜头，采集物体表面反射的可见光，供内部视觉相机CCD（CMOS）传感器工作。

仪器热红外镜头采用锗玻璃镜头（不透明）、可见光镜头采用普通玻璃光学镜头：

VT02红外传感器波长范围6.5μm-14μm，VT02视觉相机为11025像素（现在看来，该像素简直是惨不忍睹）。VT02的焦距是固定的，不能自动对焦。最近观察距离（nerve档）为15cm，对于电路板上的微小贴片电子元件而言，这个距离还是太远，不能用于细微观察。下图是仪器近距离档（nerve档）观看某手机局部结构的图片(可见光模式)，镜头贴近电子元件使得图像较大，但成像模糊根本看不清楚：

二、选择微距透镜
根据光学照相机加装微距镜的原理，只需在福禄克（FLUKE）VT02的双镜头前分别加装红外微距镜和普通光学微距镜，就可以改变其焦距、近距离观察电路板上微小的贴片元件。

附加镜头与原仪器镜头两透镜叠加合成焦距估算公式：

f合=（f1*f2）/（f1+f2-d），（d两透镜距离）
本文中，f合=（15*5）/（15+5-1.8）=4.12（cm）

加装微距镜后，观测电路板上微小电子元件的清晰度大大提高，可以分辨出元件类型，见下图（可见光模式）：

普通光学微距透镜的选择：由于福禄克（FLUKE）VT02的视觉相机（普通光学相机）像数很低，对于光学透镜的材质要求不高，玻璃及亚克力材质都行，选用焦距5cm～10 cm焦距的放大镜头比较适宜，镜片直径与VT02的视觉相机的镜头孔相等或稍大一些都行。本制作选用一片折叠放大镜上的直径12mm、焦距50mm的玻璃透镜，见下图：

红外热成像微距透镜的选择：由于普通热成像工作波长一般在8～14um附近，普通光学玻璃透镜透过波长一般0.3～2.5um，因此对10um左右波长的黑体红外热辐射几乎是全吸收，不能用于红外热成像透镜，因此普通光学玻璃透镜不能作为红外镜头的附加微距镜。能穿透长波红外线的玻璃，用的最多的是锗玻璃和硒化锌玻璃。但锗玻璃很贵。考虑到低成本及取材容易，选用直径12mm、焦距50.8mm的硒化锌透镜（主要应用于二氧化碳激光雕刻机聚焦透镜），价格才几十元一片，波长范围0.5～22μm 左右，完全覆盖热成像对波长的要求，同时对500nm波段可见光也能透过，所以其玻璃透镜看起来是黄色透明的。

如果不知道手头透镜的焦距时，可以按照下面的方法计算：

①采用平行光聚焦法确定透镜的焦距。需要凸透镜、白纸和标尺。凸透镜正对着阳光，观察白纸上光斑的形状。当达到最小和最亮时，用刻度尺测量光斑到凸透镜中心的距离，重复几次取平均值。（或在室内较暗处，用白炽灯代替阳光，凸透镜正对着白炽灯，观察白纸上光斑的形状。当显现钨丝达到最细和最亮时，用刻度尺测量光斑到凸透镜中心的距离，重复几次取平均值。）

　　②采用非聚焦成像方法确定透镜的焦距。需要一个小电珠灯泡、一个凸透镜和一个标尺。用凸透镜由近及远观察灯泡中的灯丝。刚好从视线看不见的时候，用刻度尺测量两者之间的距离，重复几次，算出平均值。

三、制作微距镜框架
取1mm～1.5mm厚的塑料板制作微距镜框架。根据仪器观测窗镜头位置，钻两个直径12mm孔将镜片安装上（镜片凸面向外，边缘涂粘接剂），为了加固和美观，再粘两个黑色塑料外圈，框架旁边钻4个小孔，捆扎橡皮筋，用于固定在仪器镜头前，安装、取下都很方便：

下图是固定好微距镜的仪器：

四、仪器微距观测情况
仪器加装微距镜后，用于观察电路板上的贴片电子元件发热情况。下图是仪器近距离档（nerve档）安装微距镜后，拍摄的一些图片（室温16℃）：

笔记本电脑散热孔：

手机充电线，插头处发热情况：

某手机电路板边缘发热情况：

某手机电路板屏蔽罩发热情况：

观测需要注意问题：福禄克（FLUKE）VT02最近观测距离（nerve档）为15cm。在此距离处，热成像与可见光图像融合良好，过近或过远，热成像与可见光图像融合不好，二者图像重合度差，仪器屏幕上热成像图像位置偏离物件实际位置，对要求高的观测，效果不理想。

下图是距15厘米处，观察一根受热细铁丝，热成像与可见光图像融合良好：

下图是距离小于15厘米观察一根受热细铁丝，热成像呈下偏差：

下图是距离大于15厘米观察一根受热细铁丝，热成像呈上偏差：

同样的道理，当给仪器加装热成像及普通光学微距镜后，由于观测距离更近，热成像与可见光图像融合度更差，屏幕上两图像位置相距更远。这是仪器结构决定的，无法改动。在实际使用中，对一些要求较高的观测工作，可以按照下面的操作办法，得到较好的观测图像效果：

给仪器安装微距镜后，将仪器置于可升降观察架上，电路板置于工作台上，有一些适当的环境光。仪器开机，先置图像模式为全可见光，调节仪器镜头与被观察电路板的距离，使电子元件的光学成像清晰可见，然后再调节仪器热成像与可见光图像融合比例至合适观测位置（选择热成像70～100%），慢慢平移工作台上的电路板，寻找有异常发热故障的元件。下图是电路板上一段有电流线路（宽1mm）的全红外热图：

知道该仪器近距离观察物体有融合度不够好这个问题后，当被测发热点单一，观测工作要求不高，只需将仪器观测焦点（十字星）对准热成像中心，也能得到被测发热点温度值，不必要求图像100%融合后再测量，这样简单快捷一些。

结语：给热成像仪加装微距镜，不用昂贵的锗玻璃镜头，采用激光雕刻机使用的硒化锌聚焦透镜，取材容易，性价比最高。市面上绝大多数热成像仪配套的微距镜也是这种方案，值得一试。