《輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置校準(zhǔn)規(guī)范 紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置》

JJF

中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范

JJF××××××××

輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置校準(zhǔn)規(guī)范：

紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置

Calibrationspecificationforonlinemonitoringdevicesofpowerequipment：

Infraredthermalimageonlinemonitoringdevice

(征求意見稿初稿)

××××××××發(fā)布××××××××實(shí)施

國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布

JJFXXXX-XXXX

輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置校準(zhǔn)規(guī)范：

紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置

1范圍

本規(guī)范適用于輸變電設(shè)備紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置在-20℃~350℃溫度范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室

校準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。

本規(guī)范不適用于輸電線路紅外巡檢無人機(jī)、防山火紅外監(jiān)拍裝置的紅外成像相關(guān)性能

參數(shù)的校準(zhǔn)。

2引用文件

本規(guī)范引用了下列文件：

JJF1187-2008熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范

JJF（軍工）78-2014紅外熱像儀成像特性參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范

GB/T19870-2018工業(yè)檢測(cè)型紅外熱成像儀

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，

其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。

3術(shù)語和計(jì)量單位

3.1紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置infraredthermalimageonlinemonitoringdevice

采用“紅外熱成像原理”測(cè)量輸變電設(shè)備表面的溫度分布，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行狀態(tài)分析和預(yù)

警的在線監(jiān)測(cè)裝置。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置通常采取機(jī)器人、可移

動(dòng)導(dǎo)軌/吊軌、可旋轉(zhuǎn)云臺(tái)等多種載體形式。

3.2測(cè)試距離measuringdistance

監(jiān)測(cè)裝置與被測(cè)目標(biāo)之間的距離。

3.3示值誤差errorofindication

監(jiān)測(cè)裝置的溫度示值與被測(cè)黑體輻射源溫度的約定真值之間的差。

[JJF1187-2008,3.1.2]

3.4信號(hào)傳遞函數(shù)（SiTF）

信號(hào)傳遞函數(shù)是響應(yīng)度函數(shù)的線性部分的斜率；響應(yīng)度函數(shù)是目標(biāo)尺寸固定、輸出隨

目標(biāo)輸入強(qiáng)度變化的函數(shù)。信號(hào)傳遞函數(shù)準(zhǔn)確反映紅外成像裝置的增益及電平對(duì)其視頻圖

1

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像的控制作用。

3.5噪聲等效溫差（NETD）nosieequivalenttemperaturedifference

監(jiān)測(cè)裝置觀察一個(gè)低空間頻率的圓形或方形靶標(biāo)時(shí)，其視頻信號(hào)的信噪比（S/N）為1

時(shí)，目標(biāo)與背景之間的溫差。

[GB/T19870-2018,3.3]

3.6最小可分辨溫差（MRTD）minimumresolvabletemperaturedifference

在特定的空間頻率下，觀察者剛好能分辨出四桿靶時(shí)，目標(biāo)與背景間的溫差。

[GB/T19870-2018,3.13]

3.7測(cè)溫一致性measurementuniformity

監(jiān)測(cè)裝置視場(chǎng)內(nèi)不同區(qū)域溫度測(cè)量結(jié)果的一致性。

[GB/T19870-2018,3.9]

3.8特征空間頻率characterspatialfrequency

監(jiān)測(cè)裝置光學(xué)焦距與探測(cè)器像元中心間距之比的1/2。

[GB/T19870-2018,3.14]

3.9紅外成像裝置性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)performanceparametertestingsystemforinfrared

imagingdevice

對(duì)紅外成像裝置的信號(hào)傳遞函數(shù)、噪聲等效溫差、最小可辨溫差進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)的專

用測(cè)試系統(tǒng)，一般由紅外輻射溫差源、平行光管、靶標(biāo)盤、視頻采集系統(tǒng)、視頻監(jiān)視器/

顯示系統(tǒng)、控制軟件構(gòu)成。

3.10儀器常數(shù)instrumentconstant

紅外成像裝置性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際輻射溫差與其黑體輻射源控制系統(tǒng)顯示的溫

差的比值，體現(xiàn)了紅外成像裝置性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)出瞳的差分輻射量與其理論差分輻射量

的差異。儀器常數(shù)與其紅外差分輻射準(zhǔn)直系統(tǒng)的輻射傳輸比、黑體輻射源的發(fā)射率及靶標(biāo)

的發(fā)射率或反射率等因數(shù)有關(guān)，可通過經(jīng)校準(zhǔn)的紅外輻射計(jì)等儀器得到。

[JJF78-2014（軍工）,3.1]

4概述

監(jiān)測(cè)裝置通過對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行紅外成像和溫度測(cè)量，來實(shí)時(shí)反映輸變電設(shè)備的運(yùn)行

狀態(tài)。監(jiān)測(cè)裝置由光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)器、測(cè)量電路單元、供電單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、成像顯

示單元、數(shù)據(jù)分析單元組成，如圖1所示。部分監(jiān)測(cè)裝置還帶有底座、導(dǎo)軌、云臺(tái)、機(jī)器

2

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人等載體，實(shí)現(xiàn)裝置移動(dòng)或視場(chǎng)改變，完成對(duì)多個(gè)目標(biāo)、多個(gè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)。

紅外在線監(jiān)測(cè)裝置前端單元1

供電單元

有線/無線傳輸

探測(cè)器測(cè)量電路單元

紅外線

光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械底座

或云臺(tái)

紅外在線監(jiān)測(cè)裝置前端單元2

供電單元

輸紅外在線監(jiān)測(cè)裝置后臺(tái)處理系統(tǒng)

有線/無線傳輸

變探測(cè)器測(cè)量電路單元成像顯示單元數(shù)據(jù)分析單元

紅外線

電光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械底座

設(shè)或云臺(tái)

備

紅外在線監(jiān)測(cè)裝置前端單元n

供電單元

有線/無線傳輸

探測(cè)器測(cè)量電路單元

紅外線

光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械底座

或云臺(tái)

圖1監(jiān)測(cè)裝置工作原理和結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的差異，監(jiān)測(cè)裝置分為：一般巡檢型、精確診斷型。一

般巡檢型主要用于輸變電設(shè)備的例行巡視和普通監(jiān)測(cè)，精確診斷型主要用于對(duì)關(guān)鍵重點(diǎn)設(shè)

備的精確測(cè)溫和狀態(tài)診斷。

5計(jì)量特性

5.1測(cè)溫準(zhǔn)確度

監(jiān)測(cè)裝置在-20℃~+350℃測(cè)溫范圍內(nèi)，測(cè)溫最大允許誤差：±2℃/±2%讀數(shù)（取絕對(duì)

值大者）。

5.2測(cè)溫一致性

監(jiān)測(cè)裝置在0℃~100℃測(cè)溫范圍內(nèi)，測(cè)溫一致性要求如下：

a)一般巡檢型：±2℃；

b)精確診斷型：±0.5℃。

5.3噪聲等效溫差（NETD）

監(jiān)測(cè)裝置的NETD要求如下：

a)一般巡檢型：NETD值≤0.15℃；

b)精確診斷型：NETD值≤0.10℃。

3

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5.4最小可辨溫差（MRTD）

在選擇0.5倍特征空間頻率對(duì)應(yīng)的四桿靶，且監(jiān)測(cè)裝置處于與NETD校準(zhǔn)時(shí)一致的工

作模式下，監(jiān)測(cè)裝置的MRTD要求如下：

a)一般巡檢型：MRTD值≤0.8℃；

b)精確診斷型：MRTD值≤0.6℃。

5.5短時(shí)穩(wěn)定性

監(jiān)測(cè)裝置在連續(xù)通電工作的情況下，24小時(shí)內(nèi)的溫度示值的波動(dòng)量不超過±2℃/±2%

讀數(shù)（取絕對(duì)值大者）。

注：上述指標(biāo)不作合格性判定依據(jù)，僅供參考。

6校準(zhǔn)條件

6.1環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的環(huán)境條件應(yīng)滿足以下要求：

——電源電壓：（220±11）V；

——電源頻率：（50±0.5）Hz；

——環(huán)境溫度：（20±5）℃；

——相對(duì)濕度：不大于85%，無凝露；

——無強(qiáng)環(huán)境熱輻射。

現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)，被校紅外監(jiān)測(cè)裝置和標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源的供電電源條件、所處的環(huán)境條件

應(yīng)符合其使用要求；除此之外，現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的環(huán)境條件宜滿足以下要求：

——環(huán)境溫度：（5~40）℃；

——相對(duì)濕度：不大于85%，無凝露；

——風(fēng)速不大于5m/s（風(fēng)力等級(jí)3級(jí)及以下），且天氣晴朗，無雨、雪、霧等情況；

——被校紅外監(jiān)測(cè)裝置與黑體輻射源之間的空間區(qū)域內(nèi)無其他明顯熱輻射體（如運(yùn)行

中的變壓器、電抗器等）。

6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備

6.2.1標(biāo)準(zhǔn)裝置

使用黑體輻射源作為溫度示值誤差校準(zhǔn)、測(cè)溫一致性校準(zhǔn)、穩(wěn)定性校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，

使用紅外成像裝置性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)作為NETD、MRTD校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)裝置。標(biāo)準(zhǔn)裝置的計(jì)

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量性能應(yīng)滿足表1的要求。

表1標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要技術(shù)指標(biāo)

類型序號(hào)參數(shù)名稱主要技術(shù)指標(biāo)

1溫度范圍-20℃~+350℃

腔式黑體輻2空腔有效發(fā)射率0.99±0.01

射源

±0.05℃（100℃以下）；

3溫度穩(wěn)定性

±0.1℃（100℃~350℃）

焦距大于等于被校準(zhǔn)裝置焦距的3倍；

1平行光管

通光口徑大于監(jiān)測(cè)裝置接收口徑；

差分溫度范圍：-15℃~+35℃；

溫差不確定度：±0.025℃；

溫差穩(wěn)定性：≤0.05℃

2紅外輻射溫差源溫度均勻性：±0.05℃；

溫度調(diào)整率：≥10℃/min；

紅外成像裝發(fā)射率：≥0.95；

置性能參數(shù)溫度顯示分辨率：0.001℃

測(cè)試系統(tǒng)四桿靶：4個(gè)長(zhǎng)寬比為7:1等寬分布標(biāo)桿，與

監(jiān)測(cè)裝置的特征空間頻率對(duì)應(yīng)；

3靶標(biāo)

半月靶或圓形靶：張角不小于監(jiān)測(cè)裝置瞬時(shí)視

場(chǎng)30倍

數(shù)據(jù)傳輸支持常見視頻制式；

光學(xué)平臺(tái)及采集

4光學(xué)平臺(tái)可調(diào)節(jié)被校裝置與平行光管相對(duì)位

控制系統(tǒng)

置，使其中心同軸

5顯示器分辨率不低于1080P

6.2.2校準(zhǔn)所需支架

實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)，需采用支架將被校監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行固定。要求支架能調(diào)節(jié)被校監(jiān)測(cè)裝置

與黑體輻射源之間的相對(duì)位置，使得被校監(jiān)測(cè)裝置的視場(chǎng)面與黑體輻射源的輻射面一致。

現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)，由于被校監(jiān)測(cè)裝置已處于安裝運(yùn)行狀態(tài)、不易拆卸；且被監(jiān)測(cè)設(shè)備可能

處于帶電運(yùn)行狀態(tài)。因此，需采用合適的支架，將黑體輻射源固定，使被校監(jiān)測(cè)裝置的視

場(chǎng)面與黑體輻射源的輻射面一致。如被監(jiān)測(cè)設(shè)備處于帶電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，支架宜布置在電力

設(shè)備巡視通道上；同時(shí)，需確保黑體輻射源的固定與操作過程中，操作人員、黑體輻射源、

支架及其他輔助設(shè)備與被校監(jiān)測(cè)裝置周圍可能存在的帶電體保持足夠的安全距離。對(duì)變壓

器、電抗器、套管、換流閥等電力設(shè)備附近安裝的監(jiān)測(cè)裝置，通常安裝在防火墻或構(gòu)架高

處，可采用高空作業(yè)平臺(tái)或能調(diào)節(jié)俯仰角的支撐平臺(tái)作為支架；對(duì)于開關(guān)柜、二次屏柜等

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電力設(shè)備附近安裝的監(jiān)測(cè)裝置，可采用帶滾輪的光學(xué)平臺(tái)或能承受黑體輻射源重量的三腳

架作為支架。

6.2.3絕緣電阻測(cè)試儀

準(zhǔn)確度等級(jí)不低于5級(jí)，額定電壓不低于1kV。

6.2.4耐電壓測(cè)試儀

準(zhǔn)確度等級(jí)不低于5級(jí)，額定電壓不低于2kV。

6.2.5激光測(cè)距儀

測(cè)量范圍0~30m，測(cè)量誤差不超過±0.2m。

7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目

校準(zhǔn)項(xiàng)目見表2。

表2校準(zhǔn)項(xiàng)目

序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

1溫度示值誤差●●

2測(cè)溫一致性●●

3噪聲等效溫差●○

4最小可辨溫差●○

5短時(shí)穩(wěn)定性●○

注：“●”表示應(yīng)開展的校準(zhǔn)項(xiàng)目；“○”表示不作要求的校準(zhǔn)項(xiàng)目。

7.2校準(zhǔn)方法

7.2.1校準(zhǔn)前準(zhǔn)備

a）外觀及通電檢查

實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)，采用目測(cè)法進(jìn)行外觀及通電檢查，檢查內(nèi)容包括：

——監(jiān)測(cè)裝置本體工作正常、后臺(tái)顯示正常；含云臺(tái)或底座者，云臺(tái)或底座運(yùn)動(dòng)正常；

——監(jiān)測(cè)裝置前端單元或后臺(tái)處理系統(tǒng)明確標(biāo)明名稱、型號(hào)、測(cè)量范圍、最大允許誤

差、制造廠名稱、出廠日期、出廠編號(hào)等信息；

——監(jiān)測(cè)裝置通電后，顯示屏、指示燈應(yīng)正常，各單元應(yīng)正常工作；

——使監(jiān)測(cè)裝置通電后的熱機(jī)時(shí)間達(dá)到制造商的要求后，再進(jìn)行測(cè)量；

——監(jiān)測(cè)裝置光學(xué)鏡頭上有無影響成像效果的遮蔽物（如灰塵、落葉等）；如有遮蔽

物，應(yīng)按使用說明書清潔鏡頭。

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現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置處于通電運(yùn)行狀態(tài)，采用目測(cè)法進(jìn)行外觀檢查，檢查內(nèi)容包括：

——監(jiān)測(cè)裝置本體工作正常、后臺(tái)顯示正常；含云臺(tái)或底座者，云臺(tái)或底座運(yùn)動(dòng)正常；

——監(jiān)測(cè)裝置前端單元或后臺(tái)處理系統(tǒng)明確標(biāo)明名稱、型號(hào)、測(cè)量范圍、最大允許誤

差、制造廠名稱、出廠日期、出廠編號(hào)等信息；

——監(jiān)測(cè)裝置光學(xué)鏡頭上有無影響成像效果的遮蔽物（如灰塵、落葉等）；如有遮蔽

物，應(yīng)按使用說明書清潔鏡頭；

——監(jiān)測(cè)裝置前端單元與后臺(tái)處理系統(tǒng)通訊流暢，成像畫面無卡頓現(xiàn)象；有云臺(tái)操作

功能的監(jiān)測(cè)裝置，還應(yīng)檢查云臺(tái)，確保云臺(tái)操作無卡頓或失控情況。

b）絕緣電阻

實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)，采用交流電源供電的監(jiān)測(cè)裝置開展絕緣電阻試驗(yàn)。使用絕緣電阻表測(cè)

量被校監(jiān)測(cè)裝置電源輸入端與機(jī)殼之間的絕緣電阻，試驗(yàn)電壓500V，絕緣電阻測(cè)量值應(yīng)不

小于20MΩ。

c）介電強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)，采用交流電源供電的監(jiān)測(cè)裝置開展介電強(qiáng)度試驗(yàn)。使用耐電壓測(cè)試儀

在被校監(jiān)測(cè)裝置的電源輸入端與機(jī)殼之間，施加工頻電壓2kV，歷時(shí)1min，應(yīng)無飛弧和擊

穿現(xiàn)象。

7.2.2溫度示值誤差

（1）實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)

結(jié)合被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的視場(chǎng)和焦距、以及其安裝位置距被監(jiān)測(cè)電力設(shè)備之間的距離，

在1m~15m之間選擇2~3個(gè)距離點(diǎn)作為測(cè)試距離。調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)裝置與黑體輻射源的相對(duì)距離，

使其處于規(guī)定的測(cè)試距離下。調(diào)節(jié)被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的參數(shù)（輻射率、測(cè)試距離、環(huán)境溫度、

環(huán)境相對(duì)濕度），使其清晰成像，準(zhǔn)確測(cè)溫。

根據(jù)被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量范圍，選擇3~5個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)，必須包括被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置

的測(cè)溫上限、下限和中間點(diǎn)。分別讀取監(jiān)測(cè)裝置后臺(tái)分析系統(tǒng)上顯示的溫度示值，按公式

（1）計(jì)算示值誤差。

Δt=tx—ts（1）

式中：

Δt——被校監(jiān)測(cè)裝置的示值絕對(duì)誤差，℃；

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tx——被校監(jiān)測(cè)裝置的示值，℃；

ts——黑體輻射源的實(shí)際溫度，℃。

（2）現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

結(jié)合被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的視場(chǎng)和焦距、以及其安裝位置距被監(jiān)測(cè)電力設(shè)備之間的距離，

在1m~15m之間選擇2~3個(gè)距離點(diǎn)作為測(cè)試距離。由于被校監(jiān)測(cè)裝置處于安裝固定狀態(tài)，

只能調(diào)節(jié)黑體輻射源的位置，使被校監(jiān)測(cè)裝置與黑體輻射源視場(chǎng)同軸、且處于合規(guī)定的測(cè)

試距離下，同時(shí)應(yīng)確保黑體輻射源的輻射靶面在被校監(jiān)測(cè)裝置上成像畫面占其視場(chǎng)區(qū)域的

1/20以上。確定黑體輻射源的位置后，用激光測(cè)距儀測(cè)量黑體輻射源與被校監(jiān)測(cè)裝置光學(xué)

鏡頭之間的直線距離，作為測(cè)試距離。

調(diào)節(jié)被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的參數(shù)（輻射率、測(cè)試距離、環(huán)境溫度、環(huán)境相對(duì)濕度，帶大氣

透射率修正功能的監(jiān)測(cè)裝置還應(yīng)根據(jù)校準(zhǔn)時(shí)的大氣條件設(shè)定大氣透射率），使其清晰成像，

準(zhǔn)確測(cè)溫。在40℃~120℃范圍內(nèi)選取2-3個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)，分別讀取監(jiān)測(cè)裝置后臺(tái)分析系統(tǒng)

上顯示的溫度示值，按公式（1）計(jì)算示值誤差。

7.2.3測(cè)溫一致性

測(cè)溫一致性的校準(zhǔn)應(yīng)在示值誤差校準(zhǔn)之后開展，實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的方法一致。

設(shè)置測(cè)試距離為被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的常用測(cè)試距離。將黑體輻射源設(shè)置為50℃，將監(jiān)測(cè)裝置

的視場(chǎng)區(qū)域劃分為均勻的9個(gè)區(qū)域，使黑體輻射源依次在9個(gè)區(qū)域中心，并清晰成像。讀

取每個(gè)視場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，監(jiān)測(cè)裝置后臺(tái)分析系統(tǒng)上顯示的黑體輻射源中心點(diǎn)溫度，與標(biāo)準(zhǔn)黑體

輻射源的溫度值進(jìn)行對(duì)比，按公式（2）計(jì)算9個(gè)區(qū)域的測(cè)溫一致性。

（2）

式中：

n——第1~9區(qū)域；

φn——測(cè)溫一致性，℃；

tn——各區(qū)域的測(cè)溫讀數(shù)，℃；

t5——中心區(qū)域測(cè)溫讀數(shù)，℃。

7.2.4噪聲等效溫差（NETD）

在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)條件下，開展本項(xiàng)目。

8

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數(shù)據(jù)采

平

集模塊

行溫

被校紅外監(jiān)

光差

測(cè)裝置

管源視頻監(jiān)

紅外線視模塊

監(jiān)測(cè)裝置

控制單元紅外成像裝置性能參數(shù)系統(tǒng)

可升降平臺(tái)

數(shù)據(jù)傳輸線

圖2紅外成像性能參數(shù)系統(tǒng)校準(zhǔn)示意圖

按照?qǐng)D2所示連接紅外成像裝置性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)紅外監(jiān)測(cè)裝置，首先對(duì)被校

紅外監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)傳遞函數(shù)（SiTF）進(jìn)行檢測(cè)。

SiTF的檢測(cè)方法為：選擇刀口靶或者其他合適靶標(biāo)，調(diào)節(jié)被校紅外監(jiān)測(cè)裝置的位置，

使靶標(biāo)成像在視場(chǎng)中心、且圖像清晰；同時(shí)將被校紅外監(jiān)測(cè)裝置增益設(shè)置為最高值，電平

設(shè)置為中間值。在紅外成像性能參數(shù)系統(tǒng)上設(shè)置溫差范圍、變化步長(zhǎng)、被校紅外監(jiān)測(cè)裝置

的視頻制式和幀頻；從負(fù)溫差開始按設(shè)定的溫差步長(zhǎng)逐漸增加溫差，連續(xù)采集并存儲(chǔ)被校

紅外監(jiān)測(cè)裝置對(duì)靶標(biāo)在一系列溫差下的圖像。

以紅外成像性能參數(shù)系統(tǒng)輸出的溫差為橫坐標(biāo)，被校紅外監(jiān)測(cè)裝置的差分視頻電壓的

多幀平均值為縱坐標(biāo)，繪制曲線；取該曲線中間的線性段部分，按公式（3）計(jì)算SiTF：

（3）

式中：

SiTF——被校監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)傳遞函數(shù)，mV/℃；

——被校監(jiān)測(cè)裝置輸出的差分視頻電壓，mV；

φ——紅外成像性能參數(shù)系統(tǒng)的儀器常數(shù)；

——靶標(biāo)上目標(biāo)與其均勻背景之間的溫差，℃。

將紅外成像性能參數(shù)系統(tǒng)的溫差設(shè)置為零，輸入被校紅外監(jiān)測(cè)裝置的幀頻；按采樣的

視頻圖像幀數(shù)，連續(xù)采集并存儲(chǔ)被校紅外監(jiān)測(cè)裝置的視頻圖像，計(jì)算噪聲電壓S，按公式

（4）計(jì)算NETD：

（4）

式中：

9

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NETD——噪聲等效溫差，℃；

S——噪聲電壓值，mV；

SiTF——信號(hào)傳遞函數(shù)，mV/℃。

7.2.5最小可辨溫差（MRTD）

如圖2所示，將被校紅外監(jiān)測(cè)裝置固定，使其視軸與試驗(yàn)設(shè)備的主光軸同軸；選擇0.5

倍空間頻率（0.5f0）對(duì)應(yīng)的四桿靶為靶標(biāo)；調(diào)整被校紅外監(jiān)測(cè)裝置的顯示亮度和對(duì)比度至

最佳觀測(cè)狀態(tài)。

調(diào)整黑體溫差，使黑體溫度高于靶標(biāo)溫度，使四桿靶能清晰分辨，然后緩慢調(diào)節(jié)黑體

降溫，直至剛好能分辨四桿靶圖像，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫差為正溫差△T1。

調(diào)整黑體溫差，使黑體溫度低于靶標(biāo)溫度，使四桿靶能清晰分辨，然后緩慢調(diào)節(jié)黑體

升溫，直至剛好能分辨四桿靶圖像，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫差為負(fù)溫差△T2。

按公式（5）計(jì)算MRTD的校準(zhǔn)結(jié)果：

（5）

式中：

MRTD——最小可辨溫差，℃；

φ——紅外成像性能參數(shù)系統(tǒng)的儀器常數(shù)；

△T1——正溫差，℃；

△T2——負(fù)溫差，℃。

7.2.6穩(wěn)定性

24小時(shí)內(nèi)溫度的穩(wěn)定性可與示值誤差試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，在相同測(cè)試距離下，不操作被校

準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置，在24小時(shí)內(nèi)，重復(fù)讀取被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置的示值，測(cè)量次數(shù)不小于10次；計(jì)

算最大值和最小值之間的溫度差異，作為24小時(shí)內(nèi)溫度的穩(wěn)定性的校準(zhǔn)結(jié)果。

8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

8.1校準(zhǔn)證書

校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書（報(bào)告）上反應(yīng)，校準(zhǔn)證書（報(bào)告）應(yīng)至少包括以下信息：

a)標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”；

b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；

c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；

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d)證書或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)（如編號(hào)），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；

e)客戶的名稱和地址；

f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；

g)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(shí)，應(yīng)說明被校對(duì)象的接收

日期；

h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明；

i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；

j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；

k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；

l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明；

m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；

n)校準(zhǔn)證書和校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；

o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；

p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書或報(bào)告的聲明。

校準(zhǔn)原始記錄格式見附錄C，校準(zhǔn)證書（報(bào)告）內(nèi)頁格式見附錄D。

8.2數(shù)據(jù)處理

校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果末位應(yīng)與測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度的末位對(duì)齊。

9復(fù)校時(shí)間間隔

監(jiān)測(cè)裝置投運(yùn)后的復(fù)校時(shí)間間隔，可結(jié)合監(jiān)測(cè)裝置的工作狀態(tài)和被監(jiān)測(cè)主設(shè)備檢修計(jì)

劃綜合確定，建議復(fù)校時(shí)間間隔為1~2年。

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附錄A

測(cè)量不確定度評(píng)定示例（實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)）

A.1引言

紅外監(jiān)測(cè)裝置的實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)項(xiàng)目有5項(xiàng)，其中溫度示值誤差、測(cè)溫一致性、穩(wěn)定性的

校準(zhǔn)方法、所用儀器設(shè)備均相同，測(cè)量不確定度分析和評(píng)定的方法也相同。NETD、MRTD

的校準(zhǔn)方法不同，需分開進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定分析。因此，本附錄中以溫度示值誤差、

NETD、MRTD校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定為例，說明紅外監(jiān)測(cè)裝置校準(zhǔn)項(xiàng)目的測(cè)量不

確定度評(píng)定程序。

A.2溫度示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定

A.2.1測(cè)量模型

紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置的溫度校準(zhǔn)采用絕對(duì)誤差表達(dá)式作為參考模型，如公式（A.1）。

ΔT=Tx—Ts（A.1）

式中：

ΔT——被校監(jiān)測(cè)裝置的示值誤差，℃；

Tx——被校監(jiān)測(cè)裝置的示值，℃；

Ts——標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源的實(shí)際溫度值，℃。

A.2.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)學(xué)模型

計(jì)算測(cè)量紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置溫度示值誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uc公式為：

（A.2）

A.2.3測(cè)量不確定度來源

根據(jù)校準(zhǔn)過程分析其測(cè)量不確定度，其主要來源如下：

（1）由被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u1；

（2）由標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源引入的不確定度分量u2；

（3）由被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置示值分辨力引入的不確定度分量u3；

（4）由人員定焦等操作誤差引入的不確定度分量u4。

A.2.4測(cè)量不確定度評(píng)定

（1）由被校準(zhǔn)監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u1：

對(duì)該分量可以按照A類方法進(jìn)行評(píng)定，即重復(fù)測(cè)量10次，按貝塞爾公式計(jì)算樣本的

估算標(biāo)準(zhǔn)偏差作為u1。

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重復(fù)測(cè)量10次，得到測(cè)試數(shù)據(jù)，如下：

表A.1溫度重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)值（℃）4080120160200

140.980.0121162199

240.880.0121162198

340.979.9121162198

440.979.9121162198

540.979.9121162198

示值（℃）

640.980.0122162198

740.979.9121162198

840.980.0121161198

940.880.0122161198

1040.980.2121161198

標(biāo)準(zhǔn)偏差（℃）0.0400.0870.4000.4580.300

u1（℃）0.0400.0870.4000.4580.300

（2）由標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源引入的不確定度分量u2

由標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源溫度準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，為B類不確定度。按校準(zhǔn)證

書中引用，如下表：

表A.2標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源引入的不確定度分量計(jì)算數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)值（℃）4080120160200

u20.4℃0.4℃0.4℃0.4℃0.4℃

（3）由被校監(jiān)測(cè)裝置示值分辨力引入的不確定度分量u3

由被校監(jiān)測(cè)裝置示值分辨力引入的不確定度分量，為B類不確定度，屬于均勻分布，

計(jì)算如下：

表A.3示值分辨率引入的不確定度分量計(jì)算數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)值（℃）4080120160200

℃

u30.029℃0.0290.289℃0.289℃0.289℃

（4）由人員操作誤差引入的不確定度分量u4

在校準(zhǔn)紅外監(jiān)測(cè)裝置的過程中，可能由于人員調(diào)焦等操作引起測(cè)量誤差。通過不同的

4名檢測(cè)人員，在同等的測(cè)試條件下，對(duì)同一臺(tái)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試；根據(jù)4名檢測(cè)人員操作調(diào)

節(jié)導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果的差異，對(duì)人員操作引入的不確定度分量進(jìn)行定量評(píng)定。在（0-100）℃

范圍內(nèi)人員操作引入誤差取0.2℃，在100℃以上取0.3℃。按均勻分布考慮，得到u4如下

13

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表：

表A.4人員操作誤差引入的不確定度分量計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)值（℃）4080120160200

℃

u40.029℃0.0290.087℃0.087℃0.087℃

A.2.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

溫度示值誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源、量值、靈敏度系數(shù)，評(píng)定方法及分布如下

表所示：

表A.5溫度示值誤差的測(cè)量不確定度一覽表

靈敏度靈敏度不確定度分量值（℃）

分量分類不確定度來源分布系數(shù)表系數(shù)量

達(dá)式值4080120160200

由被校準(zhǔn)裝置測(cè)量

u1A類重復(fù)性引入的不確正態(tài)110.0400.0870.4000.4580.300

定度分量

由標(biāo)準(zhǔn)裝置的溫度

u2B類準(zhǔn)確度引入的不確均勻-1-10.40.40.40.40.4

定度分量

由試品示值分辨力

u3B類引入的不確定度分均勻110.0290.0290.2890.2890.289

量

由人員操作誤差引

uB類均勻110.0290.0290.0870.0870.087

4入的不確定度分量

經(jīng)過分析不確定度的來源，其各分量互為獨(dú)立量，按下式計(jì)算Uc：

n

22222（）

Uc=Uk=u1u2u3u4A.3

k1

A.2.6擴(kuò)展測(cè)量不確定度

按下式計(jì)算擴(kuò)展不確定度，取包含因子k=2。

U=k*Uc（k=2）（A.4）

A.2.7測(cè)量結(jié)果的表述

計(jì)算可得，紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置溫度示值誤差校準(zhǔn)，擴(kuò)展不確定度為：

表A.6擴(kuò)展不確定度的表達(dá)

測(cè)量點(diǎn)40℃80℃120℃160℃200℃

擴(kuò)展不確定度0.81℃0.83℃1.4℃1.5℃1.3℃

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U（k=2）

A.3NETD校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定

A.3.1測(cè)量模型

計(jì)算被測(cè)量紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置在某一空間頻率f下的最小可分辨溫差NETD（f）

公式如下：

U

NETDN（A.5）

SiTF

式中：

NETD──一組被分析像素（或整個(gè)熱圖像）的噪聲等效溫差，單位為℃；

UN──被分析像素（或整個(gè)熱圖像）的噪聲電壓，單位為mV；

SiTF──在與測(cè)量噪聲時(shí)相同增益、電平及背景溫度設(shè)置下紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)傳遞函數(shù)，

單位為mV/℃。

A.3.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)學(xué)模型

計(jì)算測(cè)量紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置NETD的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc公式為：

2

1

222（A.6）

ucuNNETDuSiTF1uTu4

SiTF

式中：

uc──測(cè)量的紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置NETD的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，℃；

SiTF──紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置信號(hào)傳遞函數(shù)，mV/℃；

uN──校準(zhǔn)裝置測(cè)量視頻電壓的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，mV；

NETD──紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置噪聲等效溫差，℃；

u℃

SiTF──紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置信號(hào)傳遞函數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，；

uT──校準(zhǔn)裝置中黑體溫度穩(wěn)定性及非均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，℃；

u4──測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量，℃。

A.3.3測(cè)量不確定度來源

根據(jù)校準(zhǔn)過程分析其測(cè)量不確定度，其主要來源如下：

（1）校準(zhǔn)裝置測(cè)量差分視頻電壓引入的不確定度分量u1；

（2）校準(zhǔn)裝置測(cè)量SiTF引入的不確定度分量u2；

（3）測(cè)量裝置中黑體溫度不穩(wěn)定及非均勻性引入的不確定度u3；

15

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（4）測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u4。

A.3.4測(cè)量不確定度評(píng)定

（1）校準(zhǔn)裝置測(cè)量差分視頻電壓引入的不確定度分量u1

由于校準(zhǔn)裝置中測(cè)量視頻電壓的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為0.3%，置信因子k=2，因此校準(zhǔn)

裝置測(cè)量差分視頻電壓標(biāo)準(zhǔn)不確定度UN=0.15%。取SiTF=100mV/℃，視頻電壓100mV。

由式（A.6）可知，校準(zhǔn)裝置測(cè)量差分視頻電壓標(biāo)準(zhǔn)不確定度的靈敏度系數(shù)為1/SiTF，

則由于校準(zhǔn)裝置測(cè)量差分視頻電壓不準(zhǔn)而引入的不確定度分量u1：

1

uu=0.002℃

1SiTFN

（2）校準(zhǔn)裝置測(cè)量SiTF引入的不確定度分量u2

校準(zhǔn)裝置測(cè)量SiTF的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為4%。置信因子k=2，得到校準(zhǔn)裝置測(cè)量SiTF

的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uSiTF=2.0%。紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置NETD取0.037℃。

由式（A.6）可知，校準(zhǔn)裝置測(cè)量視頻電壓標(biāo)準(zhǔn)不確定度的靈敏度系數(shù)為NETD。則由

測(cè)量紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置SiTF不準(zhǔn)而引入的NETD測(cè)量不確定度分量u2：

u2NETDuSiTF=0.001℃

（3）校準(zhǔn)裝置中黑體溫度不穩(wěn)定及非均勻性引入的不確定度u3

在測(cè)量NETD時(shí)，不使用任何紅外靶標(biāo)，只有目標(biāo)黑體中心區(qū)域輻射經(jīng)主鏡和次鏡的

反射后充滿被校準(zhǔn)紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置NETD測(cè)量的準(zhǔn)確性。

已知目標(biāo)黑體溫度穩(wěn)定性Ustb≤0.003℃，置信因子k=2，由此得到：

Ustb/2≤0.0015℃

已知目標(biāo)黑體溫度均勻性不確定度Uuni≤0.010℃，置信因子k=2，由此得到：

Uuni/2≤0.005℃

因此，校準(zhǔn)裝置中黑體溫度穩(wěn)定性均勻性合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

U2U2

stbuni℃

uT=0.006

22

由式（A.6）可知，此靈敏度系數(shù)為1。則由黑體溫度不穩(wěn)定及非均勻性引入而引入的

NETD測(cè)量不確定度分量u3：

u3=1×0.006℃=0.006℃

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（4）測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u4

對(duì)該分量可以按照A類方法進(jìn)行評(píng)定，即重復(fù)測(cè)量10次，按貝塞爾公式計(jì)算樣本的

估算標(biāo)準(zhǔn)偏差作為u4。

重復(fù)測(cè)量10次，得到測(cè)試數(shù)據(jù)，如下：

表A.7NETD重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)

序號(hào)NETD（℃）

10.037

20.039

30.039

40.035

50.034

60.038

70.036

80.036

90.038

100.041

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差（℃）0.002

u4=0.002℃/10=0.001℃。

A.3.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

NETD合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源、量值、靈敏度系數(shù)，評(píng)定方法及分布如表下表所示。

表A.8NETD測(cè)量不確定度一覽表

靈敏度系數(shù)靈敏度系不確定度

分量分類不確定度來源分布

表達(dá)式數(shù)量值分量值

標(biāo)準(zhǔn)裝置溫差引入的不確0.01℃/m

uB類正態(tài)1/SiTF0.002℃

1定度分量V

標(biāo)準(zhǔn)裝置儀器常數(shù)引入的

u2B類正態(tài)NETD0.037℃0.001℃

不確定度分量

測(cè)量人員主觀性引入的不

uB類正態(tài)110.006℃

3確定度分量

被校裝置測(cè)量重復(fù)性引入

uA類正態(tài)110.001℃

4的不確定度分量

由于各分量之間獨(dú)立不相關(guān)，所以，測(cè)量NETD合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc：

17

JJFXXXX-XXXX

2222

ucu1u2u3u4=0.007℃

A.3.6擴(kuò)展不確定度

在置信水平95%情況下，取k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

U=kuc=2×0.007℃=0.014℃

A.3.7測(cè)量結(jié)果的表述

該紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置的NETD擴(kuò)展不確定度為：

U=0.014℃（k=2）

A.4MRTD校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定

A.4.1測(cè)量模型

計(jì)算被測(cè)量紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置在某一空間頻率f下的最小可分辨溫差MRTD（f）

公式如下：

T-T

MRTD(f)（A.7）

2

式中：

T──熱桿溫差，℃；

T──冷桿溫差，℃；

──紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置參數(shù)校準(zhǔn)裝置的儀器常數(shù)，無量綱。

A.4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)學(xué)模型

測(cè)量紅外成像在線監(jiān)測(cè)裝置MRTD的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc模型為：

222

T-TMRTDAve2

ucuTuTuuObserveru4（）

22N