JJF(京)106-2023 红外温度变送器校准规范-(高清正版).pdf
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1、 北 京 市 地 方 计 量 技 术 规 范 JJF(京)106-2023 红外温度变送器校准规范 Calibration Specification for Infrared Temperature Transmitter 2023-5-22 发布 2023-7-1 实施 北京市市场监督管理局 发布JJF(京)106-2023 红外温度变送器校准规范 Calibration Specification for Infrared Temperature Transmitter 归口单位:北京市市场监督管理局 主要起草单位:北京市计量检测科学研究院 本规范委托北京市计量检测科学研究院负责解释 本
2、规范主要起草人:郭 芳(北京市计量检测科学研究院)裴立宁(北京市计量检测科学研究院)张曦雯(北京市计量检测科学研究院)崔莉霞(北京市计量检测科学研究院)参加起草人:吴 健(北京市计量检测科学研究院)赵 霞(北京市计量检测科学研究院)余 颖(北京市计量检测科学研究院)目 录 引言.(II)1 范围.(1)2 引用文件.(1)3 术语与计量单位.(1)4 概述.(1)5 计量特性.(2)6 校准条件.(2)7 校准项目和校准方法.(4)8 校准结果表达.(8)9 复校时间间隔.(8)附录 A 红外温度变送器原始记录格式.(9)附录 B 校准证书参考格式.(10)附录 C 红外温度变送器发射率不可调
3、为 1 引入的修正值.(11)附录 D 示值误差的不确定度评定示例.(13)引 言 本规范依据 JJF 1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF 1001-2011通用计量术语及定义和 JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示的规定而制定。本规范参考了 JJG 856-2015工作用辐射温度计中测量标准的技术要求和校准方法,以及 JJF 1183-2007温度变送器校准规范中温度变送器的结构概述,并结合国内外各生产厂商的红外温度变送器技术参数和质量控制现状制定。本规范为首次发布。红外温度变送器校准规范 1 范围 本规范适用于采用红外温度探测器作为传感器的温度变送器的校准。
4、2 引用文件 本规范引用以下文件:JJG 856-2015 工作用辐射温度计 JJF 1183-2007 温度变送器校准规范 3 术语和计量单位 3.1 术语 以下术语和 JJG 856-2015 中界定的其他术语适用于本规范。3.1.1 温度变送器 temperature transmitter 一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,主要用于工业过程温度参数的测量和控制。3.1.2 红外温度变送器 infrared temperature transmitter 输出与红外温度探测器检测的温度成线性关系(即具有线性化功能)的温度变送器。3.2 计量单位 温度的计量单位为摄氏度()
5、或开尔文(K)。电流的计量单位为毫安(mA)。电压的计量单位为伏(V)。4 概述 红外温度变送器(以下简称变送器)采用红外温度探测器作为传感器。变送器通常由光学系统和探测器、测量单元、信号处理和转换单元、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,红外能量聚焦在探测器上并转变为相应的电信号,该信号经放大、换算转换为标准化电信号。具有显示单元的变送器可直接显示温度,具有现场总线功能的变送器可随时监控、记录和保存数据。图 1 为变送器的原理框图。图 1 红外温度变送器原理框图 变送器的标准化输出信号主要为(420)mA、(05)V、(010)V 等直流电信号,不排除具有特殊规定的其
6、他标准化输出信号。变送器的接线端子通常有六线制、四线制和二线制等形式。5 计量特性 5.1 示值误差 在变送器的测温范围内,应不超过最大允许误差。注:1 最大允许误差(或不确定度、准确度)应根据该型号的技术文件确定。2 最大允许误差技术指标应注明与之相对应的测量距离与视场直径。5.2 重复性 应不超过变送器技术指标中对重复性的要求,同时应不超过最大允许误差绝对值的1/2。6 校准条件 6.1 环境条件 6.1.1 环境温度:1825。6.1.2 相对湿度:85%。6.1.3 变送器周围除地磁场外,应无影响其正常工作的外磁场;校准过程中应避免强阳光和强辐射源对实验用辐射源和变送器的干扰;避免空气
7、对流及环境温度波动对校准结果产生不可忽略的影响。6.2 测量标准及其他设备 校准时所需要的标准仪器及配套设备可按变送器的规格参照表 2 进行选择。表 1 标准仪器及配套设备 序号 仪器设备名称 技术要求 用途 备注 测量单元 显示单元 现场总线 输出信号(mA 或 V)光学系统 和探测器 信号处理 和转换单元 1 黑体辐射源 有效发射率:10.005,温度稳定性不大于(0.1与 0.1%t 的大者)/10min,均匀性不大于(0.15与 0.15%t 的大者)与参考温度计组合使用提供辐射温度,或作为参考辐射源提供亮度温度 1.辐射源符合均匀性要求的辐射区域直径应不小于被校变送器目标直径的 1.
8、4 倍或 20mm,取大者。2.辐射源和参考温度计的适用范围参考 JJG 856-2015,7.1.1.1。2 面辐射源 有效发射率0.95,温度稳定性不大于(0.15与 0.15%t 的大者)/10min,均匀性不大于(0.2与 0.2%t 的大者)3 辐射温度计 不确定度(k=2)不大于变送器最大允许误差的绝对值的 1/3 作为参考温度计与辐射源组合使用,提供参考温度 4 标准铂电阻温度计 二等 5 标准热电偶 二等 6 电测仪器 电桥或可测量电阻的数字多用表,测量范围应与标准铂电阻的电阻值范围相适应,准确度等级不低于 0.005 级,分辨力不低于0.1m 测量标准铂电阻温度计的阻值 可用
9、满足准确度等级要求的其他电测仪器 数字多用表,(0100)mV 量程准确度等级不低于 0.005 级,分辨力不低于 0.1V 测量标准热电偶的热电动势 7 直流电流表(030)mA 0.01 级 变送器输出信号的测量标准/8 直流电压表(05)V、(050)V 0.01 级 直流电压表单独可以作为变送器电压输出信号的测量标准;与标准电阻组合取代直流电流表作为变送器电流输出信号的测量标准/9 标准电阻 100(250)不低于 0.05 级 10 零度恒温器 插入深度应不小于 200mm,工作区域温度不大于(00.1)为标准热电偶提供参考端温度补偿的恒温装置 可以满足要求的其它恒温装置代替 11
10、直流稳压源(1248)V,MPE:1%变送器的直流供电电源/12 测长工具/用于确定测量距离/13 校准工作台或支架/具有平移或旋转等功能/7 校准项目和校准方法 7.1 校准项目 变送器的示值误差和重复性。7.1.1 示值误差 校准温度点根据用户要求选择,一般不少于 3 个温度点。7.1.2 重复性 通常在示值误差的校准点中选择温度点进行测量,也可以由用户指定温度点。7.2 外观检查及工作正常性检查 7.2.1 变送器上应标有型号规格、制造厂家(或商标)和产品编号。7.2.2 变送器上或使用说明书应给出测量范围、允许误差限、光谱范围、距离系数、输出信号形式和工作电压等信息。7.2.3 变送器
11、的各接线端子的连接处应接触良好,并有明确的标记。有显示单元的变送器,数字显示应清晰完整。7.2.4 光学系统应洁净,无损伤,如果存在可移除的污染物,应进行清洁。零部件应完好无损,紧固件应无松动,可动部分应灵活可靠。7.3 校准方法 7.3.1 准备工作 7.3.1.1 根据说明书信息确定变送器的校准距离。7.3.1.2 根据说明书信息确认对辐射源直径的要求。说明书未直接给出此信息时,查出与校准距离相对应的视场直径,选用的黑体辐射源或面辐射源的直径一般应分别不小于被测对象视场直径的 1.4 倍或 1.7 倍。7.3.1.3 将参考辐射温度计(如果使用)和变送器的发射率设定值设为 1。若变送器发射
12、率为固定值(如 0.95),其校准结果应增加该项修正值。7.3.1.4 连接变送器接线端子和配套设备。注:六线制变送器一般是二根电压端,二根信号输出端和二根发射率输入端;四线制一般是二根电压端,二根信号输出端;二线制一般是电压和输入信号是同一个端子JJF 1183-2007,附录。7.3.1.5 需要预热的参考标准、变送器和电测设备,按预定时间进行预热;7.3.1.6 需要冷却的变送器,按照说明书要求接通冷却装置。7.3.2 瞄准要求 7.3.2.1 使被校变送器的光轴与辐射源的前方中心轴线重合。7.3.2.2 按说明书确认的校准距离进行被校变送器的瞄准。说明书没有明确校准距离的具体含义的,默
13、认瞄准辐射源空腔靶底。如果瞄准靶底时无法满足校准距离的要求,在可获得有效校准结果的前提下,允许将被校变送器的瞄准面从腔底向腔口方向移动。7.3.2.3 通过被校变送器的辅助瞄准光束(如果有)或根据温场的对称性确定瞄准靶面中心。7.3.2.4 如果测量标准采用参考辐射温度计,瞄准方法重复 7.3.2.1 至 7.3.2.3 的步骤,通过校准工作台或支架实现与被校变送器重复切换位置。7.3.3 示值误差 7.3.3.1 根据变送器的量程,将辐射源的温度调到第一个校准点,使稳定后的辐射源量值与校准点的偏差不超过变送器最大允许误差的 2 倍。7.3.3.2 对参考温度计或参考辐射源与被校变送器应尽量同
14、步地记录两次数据。不能同步测量时,可以按下列顺序进行。标准被校被校标准 注:1 应在被校变送器示值相对稳定后读数。如有漂移,先用挡光板遮挡辐射源不少于 30s,并在移开挡光板并启动测量后的若干秒(一般为响应时间的 3 倍)后读数。2 同步是相对于辐射源稳定性而言的,若辐射源稳定性足够好,则可依次校准多个变送器。7.3.3.3 改变校准点,稳定后重复 7.3.3.1 至 7.3.3.2 的步骤,完成其它校准点的测量。7.3.4 重复性 7.3.4.1 辐射源在重复性校准点稳定后,使被校变送器瞄准辐射源。7.3.4.2 用挡光板在变送器前遮挡不少于 30s,移开挡光板并启动测量,若干秒(一般为响应
15、时间的 3 倍)后读数,尽量同步地记录参考温度和被校变送器的示值。7.3.4.3 重复 7.3.4.2 的测量过程,共进行 10 次。7.4 校准数据处理 7.4.1 输出直流电信号与温度值的换算 被校变送器输出的直流电信号,应换算为温度值 tT:()()112112T-tAAAAttt+=(1)式中:1t被校变送器的输入量程下限名义值,;2t被校变送器的输入量程上限名义值,;A 被校变送器的读数平均值;mA 或 V;1A被校变送器的输出的理论下限值,mA 或 V;2A被校变送器的输出的理论上限值,mA 或 V。7.4.2 示值误差 7.4.2.1 测量标准实测标准值对校准点的温度差St 测量
16、标准器采用参考温度计时,标准器实测示值相对于校准点 tN的示值差St为:SN2S1SS-)(21tttt+=(2)式中:tS1、tS2参考温度计测量辐射源的两次实际示值,;tSN由参考温度计证书确定的对应于校准点 tN的示值,。注:对于电量输出指示的参考温度计,可先将其换算为温度值。测量标准采用参考辐射源时,根据参考辐射源的亮度温度证书值,修正参考辐射源指示温度的实测值与证书值之差。辐射源实际亮度温度与校准点的示值差St为:+=)(21)(SIC2SI1SINSCStttttt (3)式中:tSC参考辐射源证书在对应校准点 tN的亮度温度值,;tSIC参考辐射源证书在对应校准点 tN的指示温度
17、,;tSI1、tSI2参考辐射源指示温度的两次实测值,。7.4.2.2 被校变送器的实际示值与校准点的温度差Tt为:NT2T1T)(21tttt+=(4)式中:tT1、tT2被校变送器两次读数的换算温度值,;tN校准温度点,。7.4.2.3 示值误差的计算 综合测量标准和被校变送器对校准温度点的温度差,修正辐射源和被校变送器发射率偏离 1、被校与参考温度计测量点温差等因素引入的不可忽略影响,示值误差t为:S-)(TTTBsTtttttt=(5)式中:Tt被校变送器在校准点 tN处的示值误差,;TBt辐射源发射率偏离 1 引入的误差,;Tt被校变送器的发射率不可调为 1 引入的误差,;STt被校
18、变送器的瞄准区域与参考温度计的测温区域之间的温度差,。注:1 辐射源发射率偏离 1 引入的误差TBt包含辐射源发射率偏离 1 引入的被校变送器的误差和辐射源实际温度因辐射源发射率偏离 1 引入的误差,计算方法见 JJG 856-2015 工作用辐射温度计附录 C。2 被校变送器的发射率不可调为 1 引入的误差Tt的计算方法见本规范附录 C。3 被校变送器瞄准区域与参考温度计测温区域之间的温度差STt根据标准装置的实际情况确定,必要时可采用多种计量标准形式进行验证。7.4.3 重复性 重复性通常表示为单次测量的实验标准偏差 s 的 2 倍。实验标准偏差 s 为:=niins12)(11 (6)式
19、中:n测量次数;i被校变送器单次测量结果与参考温度读数的差值,;i的平均值,。重复性 R 为:sR2=(7)8 校准结果表达 8.1 原始记录 原始记录格式参考附录 A。8.2 校准证书 校准证书由封面和校准数据组成,校准结果内容参考附录 B。9 复校时间间隔 建议复校时间间隔不超过一年,或由送校单位根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录 A 红外温度变送器原始记录格式 计量器具名称:委托方名称:证书编号:型号/规格:产品编号:制造厂:温度范围:()最大允许误差:红外温度变送器参数:发射率设置:;响应波长:m;D:S=;输出范围:计量标准:测量范围:不确定度或准确度等级或最大允许误差:技术
20、文件:本次测量所使用的主要计量器具:环境温度:;相对湿度:%校准员:核验员:校准日期:年月日 外观:符合要求 不符合要求 光学系统:符合要求 不符合要求 测量距离:m 视场直径:mm 1.4 倍/1.7 倍:mm 校准地点:校准温度点()参考温度计 被校变送器 辐射源发射率不为 1()变送器发射率不为1()测点温差()校准结果 证书值()实测值()偏差()测量值(mA/V/)换算温度()偏差()输出值(mA/V)示值误差()U(k=2,)名义温度 证书示值 1 2 平均值 1 2 平均值 校准温度点()参考辐射源 被校变送器 辐射源发射率不为 1()变送器发射率不为1()测点温差()校准结果
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