20241231紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范(征求意見稿)

PAGEJJF中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJFXXXX-XXXX紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems（征求意見稿）XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJFXXXX-XXXXJJFXXXX-XXXX紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems歸口單位：全國光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會主要起草單位：中國測試技術(shù)研究院西南技術(shù)物理研究所中國計(jì)量科學(xué)研究院參加起草單位：中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所西安應(yīng)用光學(xué)研究所本規(guī)范委托全國光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：張憲亮（中國測試技術(shù)研究院）劉若凡（中國測試技術(shù)研究院）黃寶平（西南技術(shù)物理研究所）徐英瑩（中國計(jì)量科學(xué)研究院）參加起草人：蘇紅雨（中國測試技術(shù)研究院）劉紅元（中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所）王學(xué)新（西安應(yīng)用光學(xué)研究所）PAGEI目錄TOC\t"標(biāo)準(zhǔn)文件_章標(biāo)題,1,標(biāo)準(zhǔn)文件_一級條標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄標(biāo)識,1,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄章標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄一級條標(biāo)題,3,標(biāo)準(zhǔn)文件_引言標(biāo)題,1"引言 （II）1范圍 （1）2引用文件 （1）3術(shù)語 （1）3.1噪聲等效溫差 （1）3.2視場 （1）3.3瞬時視場 （1）4概述 （2）5計(jì)量特性 （2）5.1噪聲等效溫差 （2）6校準(zhǔn)條件 （2）6.1環(huán)境條件 （2）6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 （2）7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 （3）7.1外觀檢查 （3）7.2噪聲等效溫差 （3）8校準(zhǔn)結(jié)果 （6）9復(fù)校時間間隔 （7）附錄A原始記錄推薦格式 （8）附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式 （9）附錄C測量不確定度度評價示例 （10）引言JJF1001《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1032《光學(xué)輻射計(jì)量名詞術(shù)語及定義》、JJF1059.1《測量不確定評定與表示》和JJF1071《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范編訂的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差（NETD）的校準(zhǔn)，不包括電荷耦合器件或熱釋電攝像機(jī)的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了以下文件：GB/T12604.9-2021無損檢測術(shù)語紅外熱像儀GB/T19870-2018工業(yè)檢測型紅外熱像儀ISO18251-2:2023無損檢測紅外熱成像第2部分:系統(tǒng)和設(shè)備的綜合性能測試方法Non-destructivetesting-Infraredthermography-Part2：TestmethodforintegratedperformanceofsystemandequipmentASTME1543-14(2022)熱成像系統(tǒng)噪聲等效溫差的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程StandardPracticeforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)則；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)則。3術(shù)語3.1噪聲等效溫差，noiseequivalenttemperaturedifference；NETD紅外系統(tǒng)的信噪比為1時，目標(biāo)與背景之間的溫度差。它是評價紅外成像系統(tǒng)探測目標(biāo)靈敏程度和噪聲大小的一個客觀參數(shù)。3.2視場，fieldofview；fieldofvision；FOV 儀器接收全部輸入輻射能量的對向角。視場的大小直接影響圖像的分辨率。在相同檢測距離的條件下，視場越大，檢測面積越大。在相同檢測距離和相同像素?cái)?shù)的條件下，視場越大，空間分辨率越低。注1：用度或者弧度表示矩形或者方形對向角的每條邊；直接用度或者弧度表示圓形對向角。注2：視場決定了紅外成像系統(tǒng)的成像大小或總視場。注3：視場是在任何給定時刻可觀察的角度范圍。3.3瞬時視場，instantaneousfieldofview；IFOV 探測器單元對應(yīng)的物空間的對向角。取決于鏡頭和像素間距的大小。IFOVh=式中，Φh,Φv分別為水平視場角度Nh，N4概述紅外成像系統(tǒng)的目標(biāo)探測距離取決于系統(tǒng)的探測靈敏度，而系統(tǒng)的靈敏度取決于系統(tǒng)的NETD，因此系統(tǒng)的目標(biāo)探測距離可以通過系統(tǒng)NETD來進(jìn)行評估。噪聲等效溫差是在視場中產(chǎn)生的輸出信號值等于噪聲均方根值時的目標(biāo)和背景之間溫度差，也就是系統(tǒng)能夠識別的最小信號值。對噪聲等效溫差進(jìn)行精確測量，能夠同時獲得系統(tǒng)的溫度分辨特性，噪聲特性以及增益、線性度、動態(tài)范圍、飽和特性及均勻性等。NETD測量系統(tǒng)框圖如圖1所示，其中平行光管用于將目標(biāo)靶的紅外光束轉(zhuǎn)換為平行光束，它的使用是可選的。黑體輻射源黑體輻射源刀口靶平行光管紅外成像系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理圖1.NETD測量系統(tǒng)組成框圖5計(jì)量特性5.1噪聲等效溫差NETD環(huán)境溫度在18C～25致冷型紅外成像系統(tǒng)：≤60mK；非致冷型紅外成像系統(tǒng)：≤150mK。注：以上指標(biāo)不是用于儀器的合格性判別，僅提供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：18C～25C，環(huán)境溫度變化控制在±16.1.2相對濕度：≤80％。6.1.3電源電壓：（220±22）V，頻率（50±0.5）Hz。6.1.4儀器應(yīng)安放在穩(wěn)固的實(shí)驗(yàn)平臺上，并調(diào)節(jié)至水平狀態(tài)，儀器應(yīng)防止沖擊、振動、外部電磁場或影響測量儀器讀數(shù)的外部輻射源的影響。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1黑體輻射源a）黑體輻射源通常用于在進(jìn)行參數(shù)測試時提供均勻的溫度背景。 b）黑體輻射源應(yīng)為帶小孔的矩形或圓形平面空腔，以確保高發(fā)射率。 c）溫度范圍應(yīng)涵蓋紅外成像系統(tǒng)的溫度測量范圍。 d）溫度穩(wěn)定性：≤±0.05℃。 e）溫度均勻性：≤±0.05℃。f）發(fā)射率：≥0.95。6.2.2靶標(biāo)靶標(biāo)形成目標(biāo)背景，黑體輻射源穿過靶標(biāo)時，孔徑就變成了目標(biāo)。靶標(biāo)的背面是高反射的金屬表面有助于最大限度地減少黑體輻射源對目標(biāo)背景溫度的影響，靶標(biāo)的前表面是用高發(fā)射率涂料或涂層涂覆觀察的表面，與黑體輻射源的發(fā)射率保持一致。注：噪聲等效溫差靶常見包括刀口靶、圓形靶、方靶等。6.2.3平行光管 a）用于將目標(biāo)的紅外光束轉(zhuǎn)換為平行光束，它的使用是可選的。 b）焦距應(yīng)至少為被測紅外成像系統(tǒng)焦距的3倍。 c）光學(xué)孔徑應(yīng)大于被測紅外成像系統(tǒng)的接收孔徑。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1外觀檢查被校紅外成像儀器的功能狀態(tài)正常，其受光面的表面應(yīng)清潔無劃痕、斑點(diǎn)或指紋，主機(jī)及其各種配件的殼體不應(yīng)出現(xiàn)明顯的劃傷、凹陷、變形、脫漆。殼體應(yīng)清潔無污跡。7.2噪聲等效溫差NETD7.2.1調(diào)節(jié)溫差黑體輻射源溫度設(shè)置，通常為2℃（如熱像儀輸出信號處于飽和狀態(tài)，可降低設(shè)定溫差），使目標(biāo)圖像占全視場1/10以上。7.2.2根據(jù)圖1所示，將紅外成像系統(tǒng)放在工作臺上，調(diào)節(jié)使其光軸與檢測設(shè)備的主光軸同軸，并將刀口靶安裝在黑體輻射源上，將熱成像系統(tǒng)最佳地直接聚焦在刀口靶上，且確保黑體輻射源覆蓋紅外成像系統(tǒng)的整個視場。如有必要，可以在紅外成像系統(tǒng)和刀口靶之間放置平行光管。7.2.3調(diào)整好測量系統(tǒng)后，給被測紅外成像系統(tǒng)加上規(guī)定電壓，使其處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。7.2.4根據(jù)圖1所示的測量系統(tǒng)，分別在黑體溫度T和靶標(biāo)溫度T0下，連續(xù)采集數(shù)據(jù)（推薦取F≥100），得到如圖2所示的2組F幀兩維數(shù)組。在溫度T、T0條件下，分別測量得到F幀兩維數(shù)組為VV溫度f=Ff=2f=1V溫度f=Ff=2f=1圖2.響應(yīng)電壓測量7.2.5計(jì)算像元響應(yīng)電壓靶標(biāo)溫度T0時，像元信號電壓按式（VDS式中，VDSi,j,T0為在靶標(biāo)溫度T0條件下，第VDS[i,j,T0,f]為在靶標(biāo)溫度TF為采樣總幀數(shù)，≥100。黑體溫度T時，像元信號電壓按式（2）計(jì)算：VDS式中，VDSi,j,T為在黑體溫度T條件下，第i行第jVDS[i,j,T,f]為在黑體溫度T條件下，第i行第像元響應(yīng)電壓像元響應(yīng)電壓按式（3）計(jì)算：VS式中，K為系統(tǒng)增益（測量中放大器的放大倍數(shù)）。 上述式（1）、式（2）和式（3）的運(yùn)算，用圖3表示。VV溫度f=Ff=2f=1V溫度f=Ff=2f=111式（式（-V=式（圖3.像元響應(yīng)電壓運(yùn)算7.2.6平均響應(yīng)電壓平均響應(yīng)電壓按式（4）計(jì)算：VS式中，M為像元的總行數(shù)； N為像元的總列數(shù)； d為死像元； h為過熱像元。7.2.7像元噪聲電壓在靶標(biāo)溫度T0條件下采集的F幀兩維數(shù)組VDS[i,j,T0VN式（5）的運(yùn)算，由圖4表示。式（式（式（V溫度f=Ff=2f=1VV圖4.像元噪聲電壓運(yùn)算7.2.8平均噪聲電壓平均響應(yīng)電壓按式（6）計(jì)算： VN7.2.9像元噪聲等效溫差根據(jù)測量的像元響應(yīng)電壓VSi,j和像元噪聲電壓NETDi,j式中，?T=T-T7.2.10平均噪聲等效溫差平均噪聲等效溫差按式（8）計(jì)算：NETD=18校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息：標(biāo)題：“校準(zhǔn)證書”；實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；證書的唯一性標(biāo)識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；客戶的名稱和地址；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)說明被校對象的接收日期；如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(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)的溯源性及有效性說明；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；對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識；校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校準(zhǔn)對象有效的聲明；未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。9復(fù)校時間間隔 建議復(fù)校周期不超過1年。由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。附錄A紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差NETD校準(zhǔn)原始記錄推薦格式原始記錄編號證書編號儀器名稱型號/規(guī)格制造廠出廠編號送校單位電話地址聯(lián)系人校準(zhǔn)依據(jù)受樣日期年月日校準(zhǔn)地點(diǎn)校準(zhǔn)日期年月日校準(zhǔn)使用的器具編號標(biāo)準(zhǔn)器具證書號標(biāo)準(zhǔn)器具有效期至年月日實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件溫度：℃濕度：%RH1.平均噪聲電壓VN靶標(biāo)溫度T0（平均噪聲電壓2.平均響應(yīng)電壓V黑體溫度T（K平均響應(yīng)電壓3.噪聲等效溫差(NETD=校準(zhǔn)不確定度：U=(k=2)備注：校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式校準(zhǔn)結(jié)果1.噪聲等效溫差(NETD=校準(zhǔn)不確定度：U=(k=2)

附錄C紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差測量結(jié)果的不確定度評定本附錄對采用黑體輻射源標(biāo)準(zhǔn)器和刀口靶校準(zhǔn)紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差NETD的測量結(jié)果不確定度評定進(jìn)行實(shí)例分析。C.1測量方法按照本校準(zhǔn)規(guī)范的要求和步驟，用黑體輻射源和刀口靶標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差NETD進(jìn)行校準(zhǔn)。C.2測量模型建立測量模型

NETD=?TVS/VN式中：?T為黑體輻射源和靶標(biāo)之間的溫度差；VS、VN分別為C.3影響校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度來源C.3.1紅外成像系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置中黑體輻射源溫度的穩(wěn)定性和均勻性u1C.3.2校準(zhǔn)裝置中測量紅外成像系統(tǒng)的信號電壓u2C.3.3校準(zhǔn)裝置中測量紅外成像系統(tǒng)的噪聲電壓均方根u3；C.3.4測量