JJF 1187-2008 熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范講課稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。JJF 1187-2008 熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范-熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforJJF1187-2008ThermalImagers本規(guī)范經(jīng)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局2008年1月31日批準(zhǔn)，并自2008年4月30日起施行。歸口單位：全國溫度計量技術(shù)委員會主要起草單位：中國計量科學(xué)研究院參加起草單位：廣州颯特電力紅外技術(shù)有限公司本規(guī)范由全國溫度計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：柏成玉（中國計量科學(xué)研究院）邢波（中國計量科學(xué)研究院）原遵東（中國計量科學(xué)研究院）參加起草人

2、：吳一岡（廣州颯特電力紅外技術(shù)有限公司）目錄1范圍（1）2引用文獻(xiàn)（1）3術(shù)語和計量單位（1）3.1術(shù)語（1）3.2計量單位（1）4概述（1）5計量特性（1）5.1外觀（1）5.2顯示（2）5.3示值誤差（2）5.4測溫一致性（2）6校準(zhǔn)條件（2）6.1環(huán)境條件（2）6.2標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備（2）7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法（3）7.1校準(zhǔn)項目（3）7.2校準(zhǔn)方法（3）8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)（5）9復(fù)校時間間隔（6）附錄A熱像儀示值誤差校準(zhǔn)不確定度評定（7）附錄B校準(zhǔn)結(jié)果記錄格式（9）附錄C熱像儀校準(zhǔn)證書數(shù)據(jù)頁格式（10）熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于具有溫度測量功能的熱像儀在-202000范圍內(nèi)的校準(zhǔn)。2引

3、用文獻(xiàn)本規(guī)范引用下列文獻(xiàn)：JJF1001-1998通用計量術(shù)語及定義JJG1007-2007溫度計量名詞術(shù)語及定義GB/T19870-2005工業(yè)檢測型紅外熱像儀JJF1059-1999測量不確定度評定與表示使用本規(guī)范時，應(yīng)注意使用上述引用文獻(xiàn)的現(xiàn)行有效版本。3術(shù)語和計量單位3.1術(shù)語3.1.1GB/T19870-2005工業(yè)檢測型紅外熱像儀術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1.2示值誤差errorofindication熱像儀的示值誤差是熱像儀的溫度示值與被測黑體輻射源溫度的約定真值之間的差。3.2計量單位溫度單位為攝氏度()或開爾文(K)4概述熱像儀可以將物體表面熱輻射轉(zhuǎn)換成可見圖像，并通過對發(fā)

4、射率、反射率和透過率等因素進(jìn)行修正，準(zhǔn)確測量物體表面溫度和表面溫度分布。根據(jù)應(yīng)用方式，熱像儀可分為離線型和在線型；根據(jù)成像方式，熱像儀可分為光機(jī)掃描成像型和凝視型，根據(jù)探測器的工作溫度可分為制冷型和非制冷型。為準(zhǔn)確測量物體表面溫度分布，通常熱像儀具有修正功能。修正因素一般包括被測物體發(fā)射率、目標(biāo)距離、環(huán)境溫度、大氣環(huán)境對被測目標(biāo)熱輻射衰減、環(huán)境熱輻射、光學(xué)及電測系統(tǒng)等。熱像儀一般具有多種熱圖像顯示模式，并具有被測物體熱圖象凍結(jié)、存儲、分析和視頻信號輸出等功能。5計量特性5.1外觀5.1.1熱像儀的外殼、機(jī)械調(diào)節(jié)部件、外露光學(xué)元件、按鍵、電器連接件等不應(yīng)有影響熱像儀校準(zhǔn)的缺陷。5.1.2熱像儀應(yīng)

5、標(biāo)有制造商(或商標(biāo))、型號、編號等標(biāo)識。5.2顯示熱像儀的顯示效果不應(yīng)有影響校準(zhǔn)的缺陷。5.3示值誤差熱像儀的溫度示值誤差在校準(zhǔn)實驗室條件下確定。5.4測溫一致性在熱像儀視場內(nèi)不同區(qū)域溫度測量結(jié)果的一致性，是熱像儀準(zhǔn)確反映被測物體表面溫度分布的能力。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1校準(zhǔn)實驗室環(huán)境溫度應(yīng)為(235)，濕度應(yīng)不大于85%RH(無結(jié)露)。6.1.2校準(zhǔn)實驗室環(huán)境條件應(yīng)滿足校準(zhǔn)設(shè)備和被校熱像儀的使用環(huán)境條件要求。6.1.3校準(zhǔn)環(huán)境應(yīng)無強(qiáng)環(huán)境熱輻射。6.2標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1標(biāo)準(zhǔn)器通常采用鉑電阻溫度計、熱電偶(配相應(yīng)的電測設(shè)備)或輻射溫度計作為標(biāo)準(zhǔn)器測量黑體輻射源溫度。6.2.2輻

6、射源黑體輻射源的溫度范圍應(yīng)滿足被校熱像儀的校準(zhǔn)要求。黑體輻射源技術(shù)要求參見表1。表1輻射源技術(shù)要求輻射源種類用途溫度范圍空腔有效發(fā)射率（靶面有效發(fā)射率）溫度穩(wěn)定性腔式黑體輻射源示值誤差校準(zhǔn)測溫一致性校準(zhǔn)100以下(0.991.00)0.010.051001000(0.991.00)0.010.110002000(0.991.00)0.010.1%面輻射源測溫一致性校準(zhǔn)100以下0.970.020.05黑體輻射源溫度通常采用接觸溫度計或輻射溫度計測量，如鉑電阻溫度計或熱電偶等（配相應(yīng)電測設(shè)備）。6.2.3顯示熱像儀測量結(jié)果的外接顯示器應(yīng)滿足被校熱像儀測量信號輸出指標(biāo)要求(如被校熱像儀要求外接顯示

7、器)6.2.4熱像儀校準(zhǔn)所需儀器支架。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目7.1.1外觀熱像儀的外殼、機(jī)械調(diào)節(jié)部件、外露光學(xué)元件、按鍵、電器連接件等不應(yīng)有影響熱像儀測量功能的缺陷。熱像儀應(yīng)標(biāo)有制造商(或商標(biāo))、型號、編號等標(biāo)識。7.1.2顯示熱像儀顯示效果不應(yīng)有影響正常使用的缺陷。7.1.3示值誤差在實驗室環(huán)境條件下進(jìn)行熱像儀示值誤差校準(zhǔn)。7.1.4測溫一致性熱像儀在實驗室環(huán)境溫、濕度條件下進(jìn)行測溫一致性測試。7.2校準(zhǔn)方法7.2.1外觀手動、目視檢查，被校熱像儀外觀須滿足7.1.1的要求。7.2.2顯示手動、目視檢查，被校熱像儀顯示器件須滿足7.1.2的要求。7.2.3示值誤差7.2.3.1校

8、準(zhǔn)溫度點選擇。校準(zhǔn)溫度點的選擇為量程的上、下限及量程中間值。對于有多個量程的熱像儀，在量程重疊的溫度區(qū)域，應(yīng)選擇在不同量程分別校準(zhǔn)。同時也可根據(jù)用戶要求設(shè)定校準(zhǔn)溫度。7.2.3.2根據(jù)熱像儀使用說明書要求清潔熱像儀光學(xué)外露元件。7.2.3.3根據(jù)用戶要求安裝附加光學(xué)鏡頭或衰減片等光學(xué)元件。7.2.3.4根據(jù)用戶要求或根據(jù)熱像儀的聚焦范圍要求、光學(xué)分辨力和黑體輻射源目標(biāo)直徑確定測量距離。調(diào)整熱像儀位置，使熱像儀沿黑體輻射源的軸向方向瞄準(zhǔn)被測黑體輻射源目標(biāo)中心，并且使被測目標(biāo)清晰成像。7.2.3.5根據(jù)熱像儀使用說明書要求，測量前將熱像儀預(yù)先開機(jī)一定時間(如被校熱像儀有要求)。7.2.3.6根據(jù)熱

9、像儀使用說明書要求，輸入量程和校準(zhǔn)條件數(shù)據(jù)，如環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、測量距離參數(shù)。校準(zhǔn)時，被校熱像儀發(fā)射率參數(shù)設(shè)置為1或等于黑體輻射源發(fā)射率。7.2.3.7在進(jìn)行示值誤差校準(zhǔn)之前，應(yīng)完成熱像儀使用說明書要求的對測量結(jié)果有影響的其他操作，如清零等(如被校熱像儀有要求)。7.2.3.8參考使用說明書將被校熱像儀置于點溫度測量模式，測量黑體輻射源目標(biāo)中心溫度。在每一個校準(zhǔn)溫度點，進(jìn)行不少于4次測量。測量時，同時記錄黑體輻射源參考標(biāo)準(zhǔn)的測量值、被校熱像儀示值和被校量熱像儀當(dāng)前量程。采用以鉑電阻溫度計為標(biāo)準(zhǔn)器的黑體輻射源校準(zhǔn)發(fā)射率設(shè)置為1的熱像儀的記錄格式見附錄表B。7.2.3.9計算黑體輻射源輻射溫度平

10、均值。式中：在第i個校準(zhǔn)溫度點，標(biāo)準(zhǔn)器的第j個黑體輻射源溫度測量值；在第i個校準(zhǔn)溫度點的測量次數(shù)，。7.2.3.10計算被校熱像儀示值平均值。式中：在第i個校準(zhǔn)溫度點被校熱像儀第j個示值；在第i個校準(zhǔn)溫度點的測量次數(shù)，。7.2.3.11計算在該量程下，第i個校準(zhǔn)溫度點，被校熱像儀示值誤差。（i=1，2，n）測溫一致性根據(jù)熱像儀實際使用情況或根據(jù)用戶要求設(shè)定黑體輻射源溫度，通常為1007.2.4.2根據(jù)熱像儀使用說明書要求清潔熱像儀光學(xué)外露元件。7.2.4.3根據(jù)用戶要求安裝附加光學(xué)鏡頭或衰減片。7.2.4.4根據(jù)熱像儀使用說明書要求，測量前將熱像儀預(yù)先開機(jī)一定時間(如被校熱像儀有要求)。7.2

11、.4.5根據(jù)熱像儀使用說明書要求，輸入量程和校準(zhǔn)條件數(shù)據(jù)，如環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、測量距離等參數(shù)。校準(zhǔn)時，被測熱像儀發(fā)射率參數(shù)設(shè)置為1或等于輻射源發(fā)射率。7.2.4.6根據(jù)用戶要求或根據(jù)熱像儀的聚焦范圍要求、光學(xué)分辨力和黑體輻射源目標(biāo)直徑確定測試距離。調(diào)整熱像儀方位，使熱像儀光學(xué)系統(tǒng)光軸與沿黑體輻射源軸向方向重合（使用面輻射源進(jìn)行校準(zhǔn)時，應(yīng)使熱像儀光學(xué)系統(tǒng)光軸與經(jīng)過面輻射源中心的法線重合），并且使被測目標(biāo)清晰成像。在進(jìn)行測溫一致性測試時，不允許使用熱像儀的數(shù)字變焦功能。7.2.4.7在進(jìn)行測溫一致性校準(zhǔn)之前，應(yīng)完成熱像儀使用說明書要求的對測量結(jié)果有影響的其他操作，如清零等(如被校熱像儀有要求)。

12、7.2.4.8如圖1所示，將被校熱像儀顯示器畫面等分為9個區(qū)域，在9個區(qū)域的中心點分別標(biāo)記。如用戶要求，可增加標(biāo)記點。+1+2+3+4+5+6+7+8+9圖1測溫一致性實驗測溫點分布7.2.4.9在實驗條件下，當(dāng)黑體輻射源的尺寸不能完全覆蓋熱像儀視場時，采用方法一進(jìn)行測溫一致性測試實驗；當(dāng)黑體輻射源的尺寸能夠完全覆蓋熱像儀視場時，采用方法二進(jìn)行測溫一致性測試實驗。方法一：使用腔式黑體輻射源進(jìn)行測溫一致性測試調(diào)整熱像儀或黑體輻射源位置，使黑體輻射源中心分別成像于標(biāo)記點，使用熱像儀測量黑體輻射源中心溫度，記錄標(biāo)記點示值和，測量順序如下：5i5（i=1，2，9，i5）。方法二：使用面輻射源進(jìn)行測溫一

13、致性測試。調(diào)整熱像儀或黑體輻射源位置，使面輻射源清晰成像，將熱像儀發(fā)射率參數(shù)設(shè)置為面輻射源發(fā)射率，分別測量并記錄標(biāo)記點溫度和，測量順序如下：5i5（i=1，2，9，i5）。計算被校熱像儀測溫一致性的值。（i=1，2，9，i5）式中：在第i個標(biāo)記點，被校熱像儀示值的平均值。8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告上反映。校準(zhǔn)結(jié)果中應(yīng)注明對測量結(jié)果有影響的被校熱像儀參數(shù)設(shè)置，包括濾光片、鏡頭、測量距離等。對于示值誤差校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)結(jié)果中應(yīng)注明校準(zhǔn)溫度點、被校熱像儀測量值、量程和校準(zhǔn)不確定度。對測溫一致性校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)結(jié)果中應(yīng)注明校準(zhǔn)溫度點、測溫一致性的值、標(biāo)記點分布條件和量程。校準(zhǔn)證書數(shù)據(jù)頁格式

14、見附錄C。除上述校準(zhǔn)結(jié)果信息，校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)證書或報告還應(yīng)包含（但不限于）以下信息：標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”或“校準(zhǔn)報告”；實驗室名稱和地址；進(jìn)行校準(zhǔn)的地點（如不在實驗室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)）；證書或報告的唯一性標(biāo)識（如證書編號），頁碼及總頁數(shù)的標(biāo)識；送校單位的名稱和地址；被校對象的描述和明確標(biāo)識；進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的接受日期；如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對抽樣程序進(jìn)行說明；校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性說明；校準(zhǔn)環(huán)境的描述；校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明；校準(zhǔn)證書或報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識，以及簽發(fā)日

15、期；校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制校準(zhǔn)證書或報告的聲明。9復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔由用戶根據(jù)使用情況確定，建議為1年，使用特別頻繁時應(yīng)適當(dāng)縮短。附錄A熱像儀示值誤差校準(zhǔn)不確定度評定A.1熱像儀示值誤差校準(zhǔn)不確定度分析A.1.1校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型熱像儀示值誤差的校準(zhǔn)采用腔式黑體輻射源進(jìn)行。熱像儀示值誤差校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型為（i=1，2，n）（A.1）式中：第i個校準(zhǔn)溫度點，被校熱像儀的示值誤差；第i個校準(zhǔn)溫度點，被校熱像儀示值；黑體溫度。A.1.2校準(zhǔn)不確定度評定對熱像儀校準(zhǔn)結(jié)果不確定度有影響的輸入量為被校熱像儀示值和黑體輻射溫度。這兩個輸入量彼此獨立，熱像儀示值誤差合

16、成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（A.2）式中：由輸入量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；由輸入量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；由測量數(shù)學(xué)模型確定的輸入量的靈敏系數(shù)，根據(jù)式（A.1）得由測量數(shù)學(xué)模型確定的輸入量的靈敏系數(shù)，根據(jù)式（A.1）得輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。A.2熱像儀示值誤差校準(zhǔn)不確定度評定實例以使用腔式熱管黑體輻射源校準(zhǔn)熱像儀為例，實驗條件如下：環(huán)境溫度：25校準(zhǔn)溫度：100黑體輻射源：在校準(zhǔn)溫度點，空腔有效發(fā)射率為0.99850.0015，控溫穩(wěn)定性為0.1/10min。A.2.1各輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定A.2.1.1輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定黑體輻射源控溫不穩(wěn)定引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量黑體輻射源

17、控溫穩(wěn)定性為0.1/10min，以均勻分布評定，。黑體輻射源發(fā)射率修正引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量在100，黑體輻射源發(fā)射率為0.99850.0015，以0.9985為參考值對被校熱像儀的示值受輻射源發(fā)射率偏離1影響進(jìn)行修正，輻射源發(fā)射率的不確定度0.0015引起的黑體輻射源輻射溫度不確定度為0.1，以均勻分布評定，黑體輻射源發(fā)射率修正引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。參考標(biāo)準(zhǔn)傳遞引入的不確定度分量根據(jù)檢定證書，精密鉑電阻溫度計引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。電測設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量采用數(shù)字多用表、標(biāo)準(zhǔn)電阻和低熱電式四線制轉(zhuǎn)換開關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)溫度計電阻，以Kerthley2000為例，電測設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。輻射源靶面溫度與標(biāo)準(zhǔn)器測量點之間溫差引起的不確定度分量輻射源靶面溫度與標(biāo)準(zhǔn)器測量點之間的溫差由輻射源溫場特性決定，輻射源靶面溫度與標(biāo)準(zhǔn)器測量點之間的最大溫差為0.05，以均勻分