辐射温度计检定及数据处理实例
工作用全辐射温度计示值测量结果的不确定度评定
式中：一被 检全 辐射温度计测量黑体辐射 源温 度的测量 ｆ
值， ℃
一
参考标准测量黑体辐射源温度 的测量值 ， ℃
△ｆ 检 全 辐 射温 度计 的固有 误 差 ， 一被 ℃
２ 传播系数 ． ２
ｑ：
ｃ ２
标准 ０ ｌ２ １２ ０ ０ ５ ０６ ４ ４
１ ４ 眦 ５
ｌ２ Ｄ ２ ０ １ ２ ０４ ０ ８ ５
精度： ２ ０ １５ ￣ ℃， Ｃ±ｌ 制造 昆明特普瑞仪表有 限公司。 （） ４ 被测对象 。 红外测温仪： 型号： Ａ Ｒ １Ｒ ３ 、 Ｒ Ｙ ３ Ｌ Ｃ Ｕ 测量范 围： －３ ￣１０） 编号： ４ １、 （ ０ ２ ０℃、 ２ １Ｃ 制造 Ｒ Ｙ Ｅ 。 Ａ ＴＫ （） ５ 测量过程 。 本装置依据ＪＧ ７ ｏ ３ Ｊ ６ －２ ０ 工作用全辐射温
摘 要： 对工作用全辐射 温度计示值测量结果测量不确定度进行 了 详细的分析和 评定， 评定的方法符合Ｊ Ｇ１ ５ —９ ９ Ｊ ０ ９ １ ９ 和
ＪＦ ０ ３２ ０ 国家计量 技 术规 范的要 求 。 Ｊ １３ －０ １
关键词 ： 辐射温度计； 测量不确定度； 评定
中图分类号： Ｈ １ Ｔ ８１
（） 重复性条件下被 测全 辐射温度计 的测量重 复性引 １在
固有 误 差 ８４ —４ ．４ ．４ —４ ．５ —５ ．４ ．． —４ ． ８ ７ ８６ ８４ ８５ ８ ０ ８０ ８ ９ ８８ ８ ８ ６ ． ． ． ． ． ４
．
单次测量实验标准差为：
＝
起 的实验标准差， 采用Ａ 类评定方法， 并通过多组测量数据获得 合并样本标准差 Ｓ 进而获得一个 自由度较大的实验标准差。 ，
４ 输入量△ 的标准不确定度Ｕ Ａ ） ． １ ｆ （ ｔ的评定
工作用辐射温度计不确定度评定
王 珏 田 芬
（ 盘 水 市 质 量 技 术监 督 检 测 所 ， 六 贵州 六 盘 水 ５３０ ） ５０ １
擒 要 ： 要 介 绍 辐 射 温 度计 不 确定 的评 定 。 主 关键词 ： 射温度计 ； 确定度 ； 辐 不 评定
１ 概述
Ｕ： ３
：００ ５７：０ ５ ％其具 有 ２ ％ 的 不 可 靠 ．０ ７ ．８ ５
作归 在 “ 生产率 促进 ” 的旗 号 下 ， 明这 些 工作 以提 高和 说
促进 生产 率为 目的。在美 国、 国等 发达 国家 ， 德 计量 院 除
任何质 量特性 都 以一 定 的计 量特性 为表征 的。一切 要 用
数据说 话 ， 而数 据必 须准确 可靠 ， 就要 依靠 完善 的计 量 这
大 于 １服从 均匀分 布 ｋ ３ ， ＝√
其 标 准不确定 度
１
ｕｓ ＝
３ １ 红外 温度 计重 复性 引入 的不 确定度 ． 对红 外温 度计 在 ３ ℃点进 行重 复测量 ， ８ 测量 ｌ ０次
表 １
＝。． ８ ５
塑 堕 塑 ！ 墨 ： ： ！ ！ ： 塑 竺 苎： 塑 塑 ： ： ： ： ： ： ！
依据 Ｂ Ｆ一５ Ｃ型 黑 体 辐 射 源 的检 定 证 书 给 出的 不 ０
确定度 为 ００８ 其为 正态 分布 可得 ．０ 视
辐射温度计固有误差测量不确定度评定
辐射温度计固有误差测量不确定度评定辐射温度计是一种广泛应用于工业生产和科研领域的温度测量设备。
它通过接收目标物体发射出的红外辐射，从而测量目标物体的表面温度。
由于辐射温度计本身存在固有误差，因此需要对其测量不确定度进行评定，以保证其测量结果的可靠性和准确性。
一、辐射温度计固有误差的来源辐射温度计固有误差主要来源于以下几个方面：1. 仪器本身的设计和制造缺陷：例如光学系统的对准误差、检测器的非线性响应、滤波器的透过率不均等，都会导致辐射温度计的固有误差；2. 温度测量环境的影响：例如环境温度的变化、湿度的影响、气体浓度的不均等，都会对辐射温度计的测量产生影响；3. 目标物体表面的特性：例如目标物体的表面反射率、发射率、粗糙度等都会对辐射温度计的测量产生影响。
二、辐射温度计固有误差的评定方法对辐射温度计固有误差进行评定，需要采用有效的实验方法和数据处理手段，以确保评定结果的可靠性和准确性。
一般来说，可以采用以下几种方法进行评定：1. 校准实验：通过在不同温度下使用标准温度计和辐射温度计进行比较测量，得到辐射温度计的测量偏差，并进行修正；2. 稳态实验：通过在恒定环境温度下对辐射温度计进行稳态测量，得到其测量精度和稳定性；3. 动态实验：通过对不同温度下的目标物体进行动态测量，得到辐射温度计的动态响应特性，从而评定其固有误差。
四、辐射温度计固有误差的控制和修正针对辐射温度计固有误差的评定和不确定度的评定结果，可以采取以下控制和修正措施，以提高其测量结果的可靠性和准确性：1. 优化仪器设计和制造工艺，减小仪器固有误差；2. 提高环境温度、湿度等测量条件的控制和稳定性；3. 选择合适的目标物体表面特性和测量条件，以减小目标物体对测量的影响；4. 根据不确定度评定结果，对辐射温度计测量结果进行修正和调整。
工作用辐射温度计测量结果不确定度评定
144 工作用辐射温度计测量结果不确定度评定摘 要：由于JJG856-2015工作用辐射温度计检定规程的内容变化，新增了影响固有误差的多种因素，尤其是黑体辐射源发射率，一直被人们所忽视，本文按新规程的检定方法，细化了测量结果固有误差的处理方式，新规程增加了发射率修正要求，本文根据规程要求，给出了不确定新的测量模型分析步骤，分量的计算和结果分析，供大家在今后的计量检定辐射温度计时参考。
关键词：辐射温度计；固有误差；不确定分析；发射率1 概述采用二等标准铂铑10-铂热电偶为参考温度计，黑体辐射源发射率为0.995±0.003，被检温度计的光谱范围（8～14）μm 、温度分辨力1℃，最大允许误差±1%t ，t 为温度测量值。
检定时被检温度计的发射率设置在1.00，环境温度为20℃。
计算在800℃的检定结果固有误差的不确定度。
2 测量模型固有误差为被检温度计测量理想黑体示值与理想黑体温度的差，按新规程的计算方法，测量模型为： Δt =(Δt T -Δt S )- Δt TS -(Δt T ε-Δt S ε) 式中：Δt ——被检温度计在检定点t N 处的固有误差，℃； Δt T ——被检温度计读数t T 相对于检定点t N 的温度差，℃； Δt S ——辐射源校准量t S 相对于检定点t N 的偏差，℃；Δt TS ——被检温度计瞄准区域与参考温度计测温区域之间的温度差，℃； Δt T ε——辐射源发射率偏离1引入的被检温度计示值误差，℃；Δt S ε——以参考辐射源校准量或参考温度计示值表示的辐射源实际温度因辐射源发射率偏离1引入的误差，℃；3 灵敏系数测量模型为温差的代数和公式，且各项系数的绝对值为1，而灵敏系数通常为输出量对各输入量的偏微分，所以与之对应的温度不确定度分量灵敏系数绝对值也为1，所以各不相关分量依据不确定度传播率计算合成标准不确定度：)]()([)()()()()(2222222εεS T OP T TS S t u t u t u t u t u t u t u ∆-∆+∆+∆+∆+∆=∆4 固有误差的不确定度主要来源4.1 计量标准——参考温度计和黑体辐射源引入的不确定度u(Δt S )，包括的分量为：145二等标准铂铑10-铂热电偶校准不确定u 1；二等标准铂铑10-铂热电偶在校准周期内的稳定性影响可忽略； 测量辐射源温度的重复性u 2； 辐射源控温稳定性(包括瞄准)u 3； 辐射源靶面的不均匀的影响u 4；辐射源发射率偏离1修正的不确定度对固有误差的影响u 5； 4.2 被检温度计引入的不确定度u(Δt T ) 辐射温度计测量重复性u 6； 示值分辨力u 7；4.3 检定操作引入的标准不确定度分量为： 数据修约u 8。
辐射式温度计的校准
辐射式温度计也是用比核法进行校淮。通常是采用黑体辐射源或光学温度灯泡作为恒温源，被校准的辐射式温度计和同类型的标准辐射式温度计同时测量这个位温源的温度，比较两者的读数就可以得到被校温度计的测量误差。在校淮低于1300℃的温度点时，也可使用标准铂诧-钠热电佃作为测量温度的标准仪表，用铂锗-铂热电偶测量出黑体炉膛的温度作为标准温度。
温度计的显示仪表，大多数是电气仪表，它们的校准方法和一般电气仪表相同，也都是通过比较法进行校准的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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由于各种辐射式温度计所测得的温度都和被测物体的[b]光谱[/b]发射率EX或者发射率E有关，所以在校准时必须设法避免发射串的影响.为此，都使用黑体辐射汲作为被测对象，黑体辐射源的技术要求及构造可参阅计量器具检定规程 JJcT309-83。在黑体辐射源内，靶心放在其中心部分，靶心的发射率通常都在0.99以上.标准辐射式温度计和被校辐射式湿度汁都瞄准靶心选取读数，两者之差即为误差.
工作用辐射温度计检定
MV_RR_CNG_0212 500o C以下工作用辐射温度计检定方法1. 500o C以下工作用辐射温度计检定规程说明编号 JJG856—1994名称（中文）500o C以下工作用辐射温度计检定规程（英文）Verification Regulation of the Working Radiation Thermometersbelow 500o C归口单位中国计量科学研究院起草单位中国计量科学研究院主要起草人张雅芬（中国计量科学研究院）李而明（中国计量科学研究院）批准日期 1993年11月27日实施日期 1994年6月1日替代规程号适用范围本规程适用于新制造、使用中和修理后的500o C以下工作用辐射温度计（亦称辐射测温仪）的检定。
主要技术要求1.温度计在不同温度范围内的基本误差应符合规定2.铭牌和说明书的要求3.温度计的光学系统4.温度计的电路连接处接触良好；接线端应有明确标记。
5.外壳6.温度计显示器应清晰7.绝缘电阻是否分级 否检定周期（年） 1附录数目 4出版单位中国计量出版社检定用标准物质相关技术文件备注2. 500o C以下工作用辐射温度计检定规程摘要一技术要求1 温度计在不同温度范围内的基本误差应符合下式规定：δ ＝ ±n％·t h式中 δ——基本误差限；n——可取0.5，1.0，1.5，2.5……；t h——测温上限值或测量值，用℃或K表示。
注：(1) 基本误差限也可用电流或电压表示。
(2) 温度计的基本误差限如不符合上式规定，在国家有关标准制定之前，可暂按制造厂相应技术条件处理。
2 温度计的铭牌上应标有产品名称、型号、测量范围、制造厂、产品编号和出厂年月。
3 说明书中应给出响应波段、设计距离和距离系数或视场角。
4 温度计的光学系统应清洁，无明显擦伤、霉斑、划痕等缺陷；调整部件应动作灵活，能清晰瞄准，分划板上的标记(圆圈或十字线)应处于视场中心。
5 温度计的电路连接处接触良好；接线端钮应有明确标记。
辐射计观测方法和数据使用分析报告
性能指标 <500K (所有天线) 1.0K 内置狄克开关和外部液氮 内置狄克开关和标准噪声 天空倾动定标 <0.05K <-30dB 0~350K -30°~45° 0~360° -90°~90° 8.20m <3KW 5KW
高度角的定义：水平方向观测时为 0°，向上转动辐射计的角度为正值，向 下为负值；方位角的定义：以大车车头方向为 0°，俯视图中的顺时针方向转动 角度增加(图 1-2)。
图 1-6 水面微波亮温实测与模拟对比结果（图中蓝色线为模拟值，虚线为 V 极 化模拟值，实线为 H 极化模拟值；红色方形为 V 极化测量值，红色圆圈为 H 极 化测量值）
2 车载微波辐射计观测标准
以往利用辐射计进行微波辐射特征观测试验时， 均采用的是单次观测的方法。 卡车和辐射计位置不变获取地表辐射亮温， 然后平均得到辐射计的观测亮温数据。 但是在这种观测方法存在很大的偶然性，观测得到的数据说服力不够。与测量其 它地表参数一样， 采用多次测量取平均的方法能够减小这种偶然性，从而更好的 表现观测目标的微波辐射特征。基于以上考虑，制定了辐射计的观测方法如下：
2.3 注意事项
1) 打开辐射计前，一定先要确认已经将 UPS 打开。以保证外部电源断开后，能 够临时用 UPS 供电，从而避免仪器因为突然断电而损伤。 2) 当设置辐射计转动至某一高度角和方位角时，一定注意观察辐射计的转动方 向，以防止由于人为设置的错误而使辐射计转动到非常规的角度。当出现转 动角度错误时，请立即关闭辐射计的电源开关，重新检查设置的角度。 3) 升高辐射计时，注意观察辐射计液压平台周围情况，保证一切安全后才可操
8m
Footprint 1
20m RADIOMETER
Footprint 2
工作用辐射温度计检定规程
工作用辐射温度计检定规程嘿，朋友们！今天咱来聊聊工作用辐射温度计检定规程这档子事儿。
你说这辐射温度计啊，就像是咱工作中的一把秘密武器！它能帮咱准确测量温度，那可太重要啦！但要是这武器不精准，那不就跟拿了把钝刀上阵一样嘛！所以啊，这个检定规程就好比是给这武器磨磨刀、校校准。
想象一下，要是没有这个检定规程，那不同的温度计测出来的温度五花八门的，那不乱套啦！咱得知道，这工作用辐射温度计可不是随便玩玩的，它得靠谱呀！就像咱出门得知道路怎么走，不然不就瞎转悠啦！这检定规程呢，就详细规定了怎么去检测这温度计是不是准确的。
比如说，得在特定的环境下，用特定的标准去对照，看看它测得准不准。
这就好像是给温度计来一场考试，看看它能不能及格。
咱可别小瞧了这些规定，这都是专家们经过深思熟虑才定下来的。
就跟咱做饭得按照菜谱来一样，不能乱了套。
而且啊，这检定还得定期做呢，不能说测一次就完事儿了。
就像咱车子还得定期保养呢，不然哪天在路上抛锚了咋办？你说要是温度计不准，那在一些对温度要求特别高的工作中，不就出大乱子啦？比如炼钢的时候，温度差一点，那炼出来的钢质量可能就大打折扣了。
这可都是真金白银的损失呀！所以啊，严格按照检定规程来，那是必须的！每次做检定的时候，都得认真仔细，不能马虎。
这可不是闹着玩的，一个小疏忽可能就导致大问题。
这就跟走钢丝一样，得小心翼翼的。
而且，做检定的人也得专业呀，不能随便找个人就来干，那能行吗？咱再想想，要是所有使用辐射温度计的地方都能严格遵守这个检定规程，那得多好呀！大家都能得到准确的温度数据，工作起来也更放心，更有效率。
这不就是我们想要的嘛！总之呢，工作用辐射温度计检定规程那可是相当重要的，咱可不能不当回事儿。
得把它当成宝贝一样对待，严格按照要求来执行。
只有这样，我们才能让这些温度计发挥出最大的作用，为我们的工作保驾护航！这就是我的看法，你们觉得呢？。
标准辐射温度计示值误差测量不确定度评定
学术论坛标准辐射温度计示值误差测量不确定度评定栾海峰，伊露璐（江苏省计量科学研究院，江苏 南京 210023）摘要：本文依据NIM-ZY-RG-FS-021《辐射温度计校准实施细则》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》，分析了利用工作基准级光电高温计分度标准辐射温度计的测量不确定度来源，并详细介绍了评定方法，给出了0.9μm 被校辐射温度计（600～2000）℃的测量不确定度评定结果。
关键词：计量；辐射测温；标准辐射温度计；测量不确定度 1 概述 测量依据：NIM-ZY-RG-FS-021《辐射温度计校准实施细则》。
测量环境：温度：（20±2）℃；相对湿度：≤80%。
参考标准：工作基准级光电高温计，温度范围（600～3000）℃，中心波长0.9μm，发射率设定值1.00，测量距离0.75m，目标直径1.5mm。
被测对象：标准辐射温度计，温度范围（600～2000）℃，中心波长0.9μm，分辨力0.001℃，距离0.7m 时的目标直径1mm。
测量方法：比对法，利用高温黑体炉为比较源，与上一级相同或相近波长的参考光电高温计进行比较测量。
2 测量模型 示值误差为被校温度计测量黑体的示值与黑体实际温度之差，数学模型为： T S T S ()()t t t t t εε∆=∆-∆-∆-∆ 式中：Δt —被校温度计在温度点t N 处的示值误差；Δt T —被校温度计读数t T 相对于校准点t N 的温度偏差；Δt S —参考高温计读数t S 相对于校准点t N 的偏差；Δt T ε —黑体辐射源发射率偏离1引入的被校温度计示值误差；Δt S ε—以参考高温计示值表示的辐射源实际温度因发射率偏离1引入的误差。
3 灵敏系数 11=∆∂∆∂=T t t c ，12-=∆∂∆∂=S t t c ，13-=∆∂∆∂=εT t t c ，14=∆∂∆∂=εS t t c同一辐射源发射率对工作基准高温计与被校温度计示值的影响，应按照完全相关的分量处理，采用算术相减方法合成，其他分量各不相关依据不确定度传播率计算合成标准不确定度：[])()()()()(2222T S T S ct u t u t u t u t u ∆+∆-∆+∆=∆εε对于Δt T ε和Δt S ε两个分量来说，其不确定度来源为高温黑体辐射源，定义)()()(εεS T H t u t u t u ∆-∆=∆，上式可简化为：)()()()(2222T H S c t u t u t u t u ∆+∆+∆=∆4 标准不确定度的评定[1]示值误差的测量不确定度来自工作基准高温计、高温黑体辐射源、被检辐射温度计等三个方面，以1000℃为例进行不确定度评定： 4.1 工作基准高温计引入的标准不确定度u (Δt S )（1）量值溯源引入的标准不确定度u (Δt S1)工作基准高温计使用多固定点法进行分度，在测量范围（600～2000）℃的不确定度为(0.16～0.60)℃(k=2)[2]。
工作用辐射温度计测量结果不确定度评定
工作用辐射温度计测量结果不确定度评定摘 要：由于JJG856—2015工作用辐射温度计检定规程的内容变化，新增了影响固有误差的多种因素，尤其是黑体辐射源发射率，一直被人们所忽视，本文按新规程的检定方法，细化了测量结果固有误差的处理方式，新规程增加了发射率修正要求,本文根据规程要求，给出了不确定新的测量模型分析步骤,分量的计算和结果分析，供大家在今后的计量检定辐射温度计时参考。
关键词：辐射温度计;固有误差；不确定分析；发射率1 概述采用二等标准铂铑10—铂热电偶为参考温度计,黑体辐射源发射率为0。
995±0。
003，被检温度计的光谱范围(8～14）μm 、温度分辨力1℃,最大允许误差±1%t ，t 为温度测量值。
检定时被检温度计的发射率设置在1。
00，环境温度为20℃。
计算在800℃的检定结果固有误差的不确定度。
2 测量模型固有误差为被检温度计测量理想黑体示值与理想黑体温度的差，按新规程的计算方法，测量模型为： Δt =（Δt T —Δt S )— Δt TS -（Δt T ε—Δt S ε) 式中：Δt ——被检温度计在检定点t N 处的固有误差，℃； Δt T ——被检温度计读数t T 相对于检定点t N 的温度差，℃； Δt S ——辐射源校准量t S 相对于检定点t N 的偏差，℃；Δt TS ——被检温度计瞄准区域与参考温度计测温区域之间的温度差，℃； Δt T ε-—辐射源发射率偏离1引入的被检温度计示值误差,℃；Δt S ε-—以参考辐射源校准量或参考温度计示值表示的辐射源实际温度因辐射源发射率偏离1引入的误差，℃；3 灵敏系数测量模型为温差的代数和公式，且各项系数的绝对值为1，而灵敏系数通常为输出量对各输入量的偏微分，所以与之对应的温度不确定度分量灵敏系数绝对值也为1,所以各不相关分量依据不确定度传播率计算合成标准不确定度：)]()([)()()()()(2222222εεS T O P T TS S t u t u t u t u t u t u t u ∆-∆+∆+∆+∆+∆=∆4 固有误差的不确定度主要来源4。
辐射温度计固有误差测量不确定度评定
辐射温度计固有误差测量不确定度评定辐射温度计是一种常用的测量高温物体表面温度的仪器，其工作原理是通过探测器感受热辐射能量，从而测量物体表面的温度。
然而，辐射温度计本身存在固有误差，其测量结果与真实温度存在偏差，因此需要对其固有误差进行评估和校准。
辐射温度计的固有误差包括两部分：系统误差和随机误差。
系统误差是由仪器本身测量规定和构造上的不精确导致的误差，而随机误差则是由一系列随机因素引起的误差。
因此，对于辐射温度计的固有误差测量不确定度进行评定时，需要考虑仪器的系统误差和随机误差的贡献。
评估辐射温度计的系统误差的方法主要有以下几种：1.比对法：将辐射温度计与一个精度更高的标准器进行比对，计算其误差值。
这种方法需要使用比对装置和标准器，成本较高。
2.自校法：利用仪器自身的校准功能，通过仪器自检来确定其测量误差。
这种方法简便易行，但有一定的限制，因为自校时也存在误差。
3.计算法：通过仔细考虑仪器构造和测量原理，结合样品物理特性和测量条件等，利用错误理论和数据分析方法对仪器的系统误差进行估计。
这种方法比较灵活和经济实惠。
1.重复测量法：在相同条件下对同一个样品进行多次测量，通过对结果数据的统计分析，计算随机误差的标准差和置信区间。
2.加法型误差分析法：将随机误差看成一系列独立的加法型误差源，通过统计分析，计算它们的标准差和置信区间。
3.方差分析法：将变异来源分解成各个不同来源的方差，通过方差分析估计随机误差的贡献和置信区间。
1.确定测量目的和要求。
3.选择合适的不确定度评定方法，如直接法、间接法或加权平均法等。
4.计算辐射温度计的测量不确定度，并与目标要求进行比较和分析。
例：一台辐射温度计用于测量高温金属表面温度，要求温度测量值的不确定度应小于±1%。
通过比对法和重复测量法，分别得到该仪器的固有误差为±0.5% 和±0.8% ，且两种误差来源独立。
则该辐射温度计测量不确定度为（0.5% ^2 + 0.8% ^2）^0.5 = ±0.95% ，符合测量要求。
辐射温度计的标定及计算方法
辐射温度计的标定及计算方法
辐射温度计的标定就是检测计量学家相对于一个标准温度的测试结果来度量温
度计的精确性。
测量时，计量学家会将温度计与标准温度相结合，并将已知的温度值应用于仪器中，并将温度计量读出来与标准比较，然后确定问题。
此外，计量人员还必须对测试过程中使用的任何环境因素进行测量和调整以保证温度计
的精度。
标定完成后，计量学家首先需要验证每台仪器都满足标准温度范围，这通常是给定的温度或温度渐变范围，然后可以根据温度测量读数计算出温度大小的具体值。
温度大小的计算可以使用公式解决，即：
计算温度(T) = (测量度值-空白值) / 标定值。
辐射测温和检定(校准)技术
2020/9/27
3
一 国内检定现状
20世纪90年代，国防系统建立红外温度计的检定标准 20世纪90年代，铁路系统建立红外温度计的检定标准 近5年来，省级计量机构建立了红外温度计传递标准 近5年来，钢铁企业都开始建立红外温度计传递标准 近5年来，地市级计量机构和大中型企业开始建立辐射 温度计
2020/9/27
7
第二节 关于辐射温度计检定中应该注意 的问题
一 黑体问题 二 聚焦问题 三 黑体发射率问题 四 目前检定设备状况 五 被检辐射温度计固定测量发射率而不是1 六 面源黑体的问题
2020/9/27
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一 黑体问题
使用黑体炉或其刚改进产品检定红外温度计 不同工作波长的红外温度显示的温度不一样 距离的远近、聚焦、位置微小的变化，红外温度计的 温度示值不同，并且没有重复性 产生该问题的原因在于黑体炉不是按照黑体设计和不 等温等
辐射测温和检定（校准）技术
第四章 辐射温度计检定
2020/9/27
1
目录
第一节 目前国内外辐射温度计检定现状 第二节 关于辐射温度计检定中应该注意的问题 第三节 工作用辐射温度计检定系统框图 第四节 辐射温度计检定装置 第五节 热像仪的校准 第六节 辐射温度计检定的发展趋势
2020/9/27
2
第一节 目前国内外辐射温度计检定现状
2020/9/27
5
三 目前国内红外温度计检定情况
红外温度计的开始检定时，红外温度计，尤其是廉价 的手持式红外温度计，不合格率高达60%以上。 开展检定工作后，迫使国内红外温度计生产厂家开始 重视产品质量。近2年来，产品的不合格率有所下降。
辐射温度计校准示范
唐山港陆钢铁有限公司测量设备校准规范GLJJF 0006—2017辐射温度计校准规范Calibration Specification ForStandard Sample Of The radiation thermometer 2016年12月5日发布2017年1月1日实施唐山港陆钢铁有限公司发布GLJJF 0006—2017本规范经唐山港陆钢铁有限公司2016年12月5日批准并自2017年1月1日施行。
归口单位：设备机动部起草单位：炼铁厂批准人签字：本规范由起草单位负责解释GLJJF 0006—2017本规范主要起草人：唐山港陆钢铁有限公司炼铁厂本规范参加起草人：唐山港陆钢铁有限公司设备机动部本规范审核人：唐山港陆钢铁有限公司炼铁厂GLJJF 0006—2017目录1．范围 12．术语和计量单位 13．计量特性 14．校准条件 25．校准项目和校准方法 2 6. 校准结果处理 47．确认间隔 48．校准记录 5GLJJF 0006—2017辐射温度计校准规范1、适用范围1.1本规范适用于唐山港陆钢铁（焦化）有限公司使用的UT301A/B/C辐射温度计的校准，准确度±1.8% 或(1.8℃/4°F。
(温度≤0℃时，在原精度基础上增加1℃2°F) 2、术语和计量单位2.1 UT301C辐射温度计维护手册、2.2炼铁厂生产计划管理标准2.3炼铁厂工艺操作规程2.4计量单位温度单位为摄氏度（℃）或开尔文（K）2.5示值误差辐射温度计的示值误差是辐射温度计的温度示值与被测黑体辐射源温度的约定真值之间的差。
3、计量特性3.1测量范围型号：UT301A 测量范围：（-18-350）℃（0-662）°F型号：UT301B 测量范围：（-18-450）℃（0-842）°F型号：UT301C 测量范围：（-18-550）℃（0-1022）°F3.2技术参数激光照射不要直视输出﹤1mW 波长630-670nm不要让测温仪一直开着或靠近高温物体3.2允许误差或准确度等级（见下页）示值误差温度示值误差在校准实验条件下确定，GLJJF 0006—20174、校准条件4.1环境条件环境温度（23±5）℃;相对湿度≤85%RH（无结露）；校准实验室环境条件应满足校准设备和被校准设备的使用环境条件。
辐射温度计固有误差测量不确定度评定
辐射温度计固有误差测量不确定度评定【摘要】本文针对辐射温度计固有误差测量不确定度评定展开研究。
在首先介绍了辐射温度计固有误差的背景及研究目的，强调了对其研究的重要性。
接着在详细介绍了辐射温度计固有误差测量方法和不确定度评定模型，描述了实验设计及数据处理过程，并对结果进行了深入分析。
在总结了辐射温度计固有误差的测量不确定度评定结论，并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究，可以为提高辐射温度计的测量精度提供重要参考，为相关领域的研究工作提供基础支持。
【关键词】辐射温度计、固有误差、测量不确定度、评定、引言、正文、结论、实验设计、数据处理、结果分析、展望未来、总结、研究目的、研究意义1. 引言1.1 背景介绍辐射温度计是一种常用的测量温度的设备，它通过测量物体发射的辐射能量来确定其温度。
辐射温度计在实际应用中存在固有误差，这些误差会影响温度测量的准确性和可靠性。
对辐射温度计固有误差的准确测量和评定具有重要意义。
本文旨在探讨辐射温度计固有误差的测量方法和不确定度评定模型，通过实验设计和数据处理来验证评定模型的有效性。
通过对实验结果的分析，我们将得出关于辐射温度计固有误差的测量不确定度评定结论，为今后的温度测量工作提供参考和指导。
本研究的意义在于提高辐射温度计温度测量的准确性和可靠性，为工农业生产和科研实验等领域提供更准确的温度数据。
本研究也为未来进一步深入研究辐射温度计固有误差提供了基础和方向。
通过对这一关键技术的探讨和研究，可以推动温度测量技术的发展，为社会进步和科学研究提供更加可靠的数据支持。
1.2 研究目的研究目的是通过对辐射温度计固有误差测量不确定度的评定，揭示其在实际应用中存在的问题和局限性，为准确测量温度提供可靠的参考依据。
具体来说，我们旨在探讨不同辐射温度计固有误差的来源和特征，建立相应的测量方法与评定模型，为对该误差进行有效的识别和消除提供技术支持。
通过本研究，希望能够提高辐射温度计的测量精度和可靠性，使其在工业生产、科学研究等领域中得以更广泛地应用和推广。
辐射温度计测量结果不确定度CMC
(50～600)℃辐射温度计测量结果的不确定度评定1.概述1.1环境条件：温度：20.2 ℃ 湿度：52%RH1.2测量标准：黑体辐射源 型号：E-06 测量范围：(50～600)℃ 1.3被测对象：辐射温度计: 型号：FLUKE-621.4测量方法：用参考黑体炉升置需检定的温度点，待稳定后用被测辐射温度计瞄准黑体炉靶面读取数值。
用参考黑体炉亮度温度的证书值与被校温度计显示值，进行比较。
2.数学模型依据JJG856-2015《工作用辐射温度计检定规程》中基本误差定义,故得 数学模型为:Δt -----被校温度计在校准点t N 处的固有误差，℃ Δt T ----被校温度计实际示值与校准点的温度差，℃Δt S -----辐射源实际亮度与校准点t N 的差，℃ t T -----被校温度计示值，℃ t N -----校准点温度值，℃t SC -----由参考辐射源证书确定的对应于校准点t N 的亮度温度值，℃3.标准不确定度评定3.1参考黑体辐射源引入的不确定度分量： 参考黑体辐射源引入的不确定度，包括的分量为：3.1.1计量标准用黑体辐射源作为参考辐射源，校准引入的不确定度分量u 1，从证书中引用；证书给出600℃时的扩展不确定度U =2.0℃（k =2），数据大致为正态分布，得：u 11 = U /2 =2.0/2=1.0℃SCT N SC N T S T t t t t t t t t t -=---=∆-∆=∆)()(131211u u u ++3.1.2短期稳定性引入的不确定度分量u 12，引用规程辐射源技术要求，见表1，数据大致为均匀性分布，得：u 12 = 0.1%t /3=0.1%×600/3=0.346℃3.1.3辐射源均匀性对瞄准的影响引入的不确定度分量u 13，引用规程辐射源技术要求，见表1，数据大致为均匀性分布，得：u 13 = 0.15%t /3 =0.15%×600/3=0.520℃表1 黑体辐射源各分量的合成不确定度 ：u 1 = =1.18℃3.2被校温度计引入的不确定度分量：3.2.1测量重复性引入的不确定度分量u 21，以600℃为例，在600℃进行10次重复性测量，数据为600.7,600.5,600.4,600.6,600.5,600.8,600.8,600.4,600.7，600.5按照实验标准差计算23.01)(12=--=∑=n x x s nk ℃21u =0.15℃3.2.2分辨率引入的的不确定度分量u 22红外温度计的分辨率为0.1℃，取半区间为0.05℃，服从均匀分布U 22 = 0.1 /3 =0.029℃由于分辨力引入的的不确定度分量小于测量重复性引入的不确定度分量，则不考虑该分量。
辐射温度计瞄准方法及检定距离的确定
于环境 中存在 的中间介质吸收辐射能 ，使感温器接收 的 ２ 检 定 距 离 的 确 定 辐 射温 度计 是通 过 测定 辐射 能求 得被 测 对 象温 度 辐射 能减 少 了 ，导 致辐 射温度 计 的示 值偏 低 ，引起 误 差 。通 常空气对辐射能的吸收是很小 的 ，随着 空气 中的
根 据 本方 法 确 定 的 检 定 距 离 ，在 瞄 准辐 射 源 操 作 有 困难 时 ．在 可获 得有 效 检 定 结 果 的前 提 下 ，允 许 适 当调
整 瞄 准位 置 。
３ 确 定 方 法 实 例
（ ５ ）对 于不超过 ２ ｍ的短波段 辐射温度 计和 比色
温 区 的前 提 下 ，允 许 将 被 检 温 度 计 的 瞄 准 面 从 腔 底 向 腔 口方 向移 动
水 蒸 气 及 二 氧 化 碳 含 量 的增 加 ，辐 射 温 度 计 的 示 值 误 差 也 会 增 大 ．因 此 辐 射 温 度 计 在 检 定 过 程 中 的 瞄 准 方 法 和
的．如果被测对象太小或太远 ，则被测 物体 的像不 能完
全 覆 盖 受 热 片 ，使 测 得 的 温 度 低 于 被 测 物 体 的 真 实 温 度 。为 了准 确 测 出物 体 的温 度 ，必 须 保 证 被 测 物 体 的像
首 先将 辐射 温 度计 安 装 在 辐 射 源 前 方 中心 轴 线 的 延
长 线 上 ，然后 再 进 行 瞄 准 。
１ ． １ 轴 向 瞄 准
辐射温度计检定数据处理
左 月 高福 生 （辽 宁省 计量 科学 研究 院 ，辽 宁沈 阳 １１０００４）
摘 要 ：通 过 具 体 实例 介 绍 了辐 射 温度 计 采 用 不 同 的 标 准 器检 定 所 得 到 的 数 据 ， 并 对数 据 结 果 进 行 处 理 ，得 到 辐射 温 度 计检 定 的 真 实测 量 结 果 。
辐 射 源 所 带 温 度 计 两 次 读 数 平 均 值 为 ４０１．１０℃ ．被 检
２．１ 计 算 Ａｔ △ 按 下 式 计 算 ：
温 度 计 两 次 读 数 平 均 值 为 ３９７．６５℃ 。 计 算 检 定 点 处 被 检 温 度 计 的 固有 误 差 ， 已知 辐 射 源 证 书值 为 ：辐 射 温 度
Ｃ
铂 电阻温度计 与黑体辐射 源的组合 ；标准光 电高温计 与 黑 体 辐 射 源 的组 合 ；标 准 器 为 参 考 黑 体 辐 射 源 。本 文 通 过 具 体 实 例 对 这 ３种 方 法 进 行 介 绍 。
＋
ｅｘｐ （— 一 ）一１ ｅｘｐ （—
—
一
－ Ｉ－１】 ）一１
采 用 有 效 波 长 ０．６６ ｔｘｍ 的标 准 光 电 高 温 计 和 发 射 率 为 ０．９９６的黑 体 辐 射 源 ，辐 射 温 度 计 检 定 显 示 分 辨 力 为 ｌ℃ ， 中 心 波 长 ０．９ ｍ；检 定 时 ，发 射 率 设 置 于 １．ｏｏ
１＿３ 计 算 △
＝ １００．６—１００＝０．６ ℃
Ａ ｔｎ＝ ＡＤ—ＺＴＢＲ
· ３８ · 《轻 １１２标 准 与 质 量 》 ２０１８车第 ７期
检 温 度 计 的 固有 误 差 。 已 知 标 准 光 电 高 温 计 的 证 书 值 ： 测 量 距 离 为 ０．４ ｍ，环 境 温 度 ２１．０℃ 。在 ４００℃检 定 点 ．
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第四章辐射温度计检定第一节目前国内外辐射温度计检定现状一国内检定现状10年前，红外温度计的使用较少，辐射温度计（主要是对红外温度计，下同）的检定工作在省级计量机构和工业企业中，实际上没有开展。
由于红外温度计使用数量的增加，红外温度计的检定工作才开始重视。
尤其是近5年来，省级计量机构都已经建立了辐射温度计传递标准，极少数暂时没有建立的也在准备之中。
省级计量机构建立的标准温度范围为：-30～1600℃，基本上满足了目前辐射温度计检定和校准的需求。
在经济发展较好的省份，地级和县级计量机构甚至先于一些省级计量建立起辐射温度计传递标准。
所以准确地说，红外温度计的检定工作，经过近5年的发展，在国内已经逐步展开。
辐射温度计在钢铁企业使用较多，不少钢铁企业早期都已经建立了光学高温计的传递标准。
尤其是近几年，钢铁企业质量意识的提高，在轧钢生产线上普遍采用红外温度计在线测量和控制，因此近5年来，钢铁企业都开始重新建立辐射温度计传递标准或改造和更换老的检定设备。
目前大型钢铁企业都已经建立了新的辐射温度计传递标准，暂时没有建立的也在准备之中。
对于辐射温度计检定工作的开展，钢铁企业在国内大型企业中走在前面。
20世纪90年代，铁路系统已开始利用红外测温仪检测轴温，现在列车提速，检测轴温更显重要。
对于列车提速，安全运行是铁路系统首要工作，为了监察列车运行中轴温情况，铁路部门普遍采用红外温度计进行现场快速测量检查，并且已经配备一定数量的红外温度计。
因此，红外温度计的检定工作，早在15年前在铁路系统就已经开展。
目前铁路路局级计量部门，已经有60%以上建立了红外温度计检定装置。
根据近几年每年的检定数量和在使用中红外温度计的数量对比，仍然有相当多的辐射温度计在使用而没有检定或校准。
随着地市级计量机构和大中型企业开始建立辐射温度计传递标准，红外温度计的检定工作已开始重视。
二国外检定现状国外主要在欧洲和北美，因为辐射温度计的使用比国内早，因此检定工作也开展的早。
首先是生产辐射温度计的厂家，由于自身生产的需要，必须建立对辐射温度计的标定装置，对所生产的产品进行标定。
随着使用量的增加，检测机构也同时建立辐射温度计的标准，开展对辐射温度计的校准工作。
三目前国内红外温度计检定情况在开展了红外温度计的检定工作后，根据作者的调查，目前使用的红外温度计不合格率较高，尤其是廉价的手持式红外温度计，严格地说不合格率高达60%以上。
正因为开展了检定工作，才起到了对产品质量监督的作用。
开展检定工作后，迫使国内红外温度计生产厂家开始重视产品质量，尤其是开始重视生产检验中使用的辐射温度标准。
近2年来，根据作者的再次调查，产品的质量确有所提高，不合格率开始下降，但是还不够，我希望通过我们不懈的努力，促使红外温度计生产厂家，生产出100%的合格产品。
四目前检定设备状况红外温度计的检定设备主要为黑体和主标准器（标准辐射温度计、标准热电偶温度计或标准热电阻温度计等）。
黑体是红外温度计检定中的重要设备，黑体的质量如何，直接影响辐射温度计的检定结果。
据调查，目前国内检定辐射温度计的主标准器大部分使用接触式标准。
因为标准光电高温计的工作波长在0.665μm,工作温度的下限为900℃，对常用的温度范围下限偏高。
国外的一些温度计生产厂家，针对国内市场的需求，研制出精度为0.3%、重复性为0.1%的高精度红外温度计，工作温度范围为250～3000℃，性能价格比满足目前国内的需求，在没有更高精度的辐射温度计时，暂时代替标准辐射温度计作为量值传递。
有些单位开始采用这类的辐射温度计当标准，但目前数量较少。
国外使用检定设备，大体上和国内相似，主标准器既有接触式，也有非接触式。
相对来说使用高精度辐射温度计当标准的数量要多一些。
但作为辐射源的黑体，国外基本上是改进的黑体炉较多，按照本文中介绍发射率设计的黑体较少。
虽然发现使用黑体炉存在的问题，但是从理论上和实验上有没有对此进行深入的研究，没有见到报道。
只是生产辐射温度计的厂家，由于自身生产的需要，在原黑体炉的基础上进行产品的改进（注：目前国外黑体在国内销售的产品，基本上是这些10年改进的产品）。
根据作者调查，既然是使用黑体炉的改进产品，那又如何生产出合格的产品？实际上对于这些生产厂家很简单，他们对于现有的产品，专门做出一个特性一样但稳定性和重复性较好的产品，每年通过计量部门的校准，以此当标准来检验和标定同类产品，这就类似前面分析的用标准光学高温计在黑体炉上检定光学高温计一样。
作为计量机构和企业质量部门，这就做不到，因为这是对使用中各种不同型号、不同工作波长和不同工作范围的温度计进行检定，同时检定或校准要达到国家的有关规程或规范，这就要求作为辐射源的黑体，提出更高的要求。
第二节关于辐射温度计检定中应该注意的问题前面我们已经叙述，国内辐射温度计的检定工作是近几年才普遍开展，需要一个熟悉和完善的过程。
根据作者长期从事辐射温度计检定和科研工作的经验，以及近几年来广泛与国内从事辐射温度计检定同行们交流，归纳起来应该注意如下几个问题。
一 黑体问题在国内刚开始开展红外辐射温度计检定工作时，由于大家对所使用的黑体不太了解，有不少使用黑体炉或黑体炉刚改进产品作为检定红外温度计的辐射源，造成不同工作波长的红外温度显示的温度不一样，距离的远近、聚焦、位置微小的变化，都使红外温度计的温度示值不同，并且没有重复性。
产生该问题的原因在于黑体炉，在第三章第一节已经从理论上进行了说明，这里不在重复。
二 聚焦问题（一）聚焦位置根据有关辐射温度计的检定规程，要求检定或校准时辐射温度计光路应该聚焦到黑体的靶底。
对于老式的黑体炉，其结构是在加热管中放置一个圆形的靶子。
所以原先的检定规程是在当时没有太多的黑体产品，只有黑体炉的情况下编写的。
同时，由于当时红外温度计的检定工作刚刚开展，对于辐射温度计的种类也没有太多的时间进行研究，对于聚焦位置没有过多的解释，因此成为了检定操作者的难题。
对于目前使用较多的黑体，按照检定规程的本意，应该聚焦到黑体腔的腔底，正确的聚焦光路如图4-1所示。
在图4-1中，a 、c 两种情况为不调焦的辐射温度计，光路为调焦到腔底；b 为可调焦，聚焦到腔底。
根据作者的检定经验，对于南奇星黑体，只要将辐射温度计聚焦到腔口，检定的结果和聚焦到腔底是一样的。
因此对于聚焦位置的确定应该为：来自黑体的辐射，能充满辐射温度计的视场，该位置就可以作为聚焦位置，也就是辐射温度计的检定位置。
对于南奇星黑体，在形成密闭空腔时，腔底的尺寸大于腔口的尺寸，在保证辐射温度计聚焦到腔口时，来自腔底的辐射都能充满视场。
即使不是腔底的辐射充满视场，对于南奇星黑体，腔口的辐射是黑体的辐射，其结果也是一样的。
作者对一台用于电力检测小目标远距离的辐射温度计进行校准试验，使用HZ-3南奇星黑图4-1辐射温度计检定和校准正确的聚焦光路体，在300℃下，离黑体腔口15m 、10m 、5m 位置进行检定，其结果基本一致。
目前使用的红外温度计不少视角比较大，按照上述的方法和图4-1的光路，大部分在温度计镜头距腔口较近处才能满足要求。
（二）聚焦位置的确定聚焦位置的确定，也就是如何确定辐射温度计的检定或校准距离。
检定或校准位置的确定，与辐射温度计的最小测量目标、距离系数、测量光路和黑体腔口直径有关，下面我们将以具体的事例来说明。
(1) 可调焦(远焦距)例1：图4-2是美国爱光M402可调焦红外温度计，带可视目镜，具体的参数为：距离系数：D/50(注：同1/50)使用镜头XZ-1:400mm ～∞。
如果我们使用腔口直径为Φ40mm 的南奇星黑体进行检定，因为镜头为远焦距，最小距离为400mm ，因此将红外温度计放在距腔底为600mm 处看是否合适。
首先我们定义从镜头到腔底（对于南奇星黑体可以到腔口）的距离为D ，焦距为F ，测量目标的直径为d ，计算如下：mm F D d 1250600=== 因为d=12mm ＜40mm （腔口直径），满足检定要求。
在检定时要将调焦位置，置于600mm 处。
例2：美国爱光5G-2024可调焦红外温度计(光路图同图4-2)，带可视目镜，具体的参数为：距离系数：D/240(注：同1/240)聚焦范围:330mm ～∞。
如果我们使用腔口直径为Φ30mm 的南奇星黑体进行检定，将红外温度计放在距腔底为600mm （大于330mm ）处看是否合适。
计算测量目标的直径为mm F D d 5.2240600=== 因为d=2.5mm ＜30mm （腔口直径），满足检定要求。
在检定时要将调焦位置，置于600mm 处。
图4-2 变焦距红外温度计（远焦距）如果将例1、例2聚焦到腔口，计算方法一样，只是D 为从温度计镜头到腔口的距离。
对于远焦距，从光路图中可以看出，光路为梯形，目标直径为从小到大。
因此通过腔口直径判断就可以了。
注意：对于可调焦的辐射温度计，在定好了检定位置后，一定要调焦，将辐射温度计的瞄准点聚焦到测量位置上。
（2）可调焦（近距离）例3：图4-3是美国爱光M402可调焦（近距离）红外温度计，带可视目镜，具体的参数为：距离系数：D/50(注：同1/50)使用近焦镜头XZ-2:聚焦范围210mm ～380mm ，镜头直径为25mm 。
如果我们使用腔口直径为Φ40mm 的南奇星黑体进行检定，腔口到腔底距离为80mm 。
因为镜头为近距离，测量距离为210mm ～380mm ，因此将红外温度计放在距腔底为300mm 处看是否合适。
计算测量目标的直径为mm F D d 650300=== 当距腔底为300mm 时，距腔口的距离为300-80=220mm ，当光路通过腔口时的光路直径为mm d 116)625(300801≈+-⨯= 几何计算见图4-4所示。
因为d=2.5mm ＜40mm 同时d1=11mm ＜40mm （腔口直径），满足检定要求。
值得注意的是，对于近距离辐射温度计，其光路图为倒梯形，也就是说在光路中，测量目标的直径最小，其余的位置直径均大于目标直径，因此需要计算在整个的光路中，有无遮拦光路的地方，包括黑体腔口。
图4-3 变焦距红外温度计（近焦距） 图4-4近距离红外温度计光路几何计算图比较快捷的判断，只要镜头直径小于黑体腔口的直径，就一定能符合，例3就是如此。
如果镜头直径大于黑体腔口直径，则不能忽视。
和前面叙述相同，对于可调焦的辐射温度计，在定好了检定位置后，一定要调焦，将辐射温度计的调焦聚焦到测量位置上。
(3) 不调焦不调焦就是焦距固定不可再调焦聚焦。
常见的不调焦辐射温度计的光路也有几种形式，一种类似可调焦中的远焦距，见图4-5所示。
一种是在图4-5上变化，前一段视角要小一点，到一定距离后，视角变大，见图4-6所示。
第三种为有一个聚焦点，从聚焦点到温度计部分类似近焦距，聚焦点到目标类似于远焦距，见图4-7所示。