JJG 856-2015工作用辐射温度计-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程J J G8 5 62 0 1 5工作用辐射温度计R a d i a t i o nT h e r m o m e t e r s 2 0 1 5-1 2-0 7发布2 0 1 6-0 6-0 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布工作用辐射温度计检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fR a d i a t i o nT h e r m o m e t e r sJ J G8 5 62 0 1 5代替J J G8 5 61 9 9 4J J G4 1 52 0 0 1J J G6 7
2、2 0 0 3 归 口 单 位:全国温度计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院湖北省计量测试技术研究院 参加起草单位:上海工业自动化仪表研究院北京航天计量测试技术研究所北京市计量检测科学研究院 本规程委托全国温度计量技术委员会负责解释J J G8 5 62 0 1 5本规程主要起草人:原遵东(中国计量科学研究院)傅承玉(湖北省计量测试技术研究院)邢 波(中国计量科学研究院)柏成玉(中国计量科学研究院)参加起草人:范 铠(上海工业自动化仪表研究院)王文革(北京航天计量测试技术研究所)刘 芊(北京市计量检测科学研究院)J J G8 5 62 0 1 5目 录引言()1 范围(1)2 引用
3、文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 术语(1)3.2 计量单位(4)4 概述(4)5 计量性能要求(4)5.1 固有误差(4)5.2 重复性(4)6 通用技术要求(5)6.1 外观(5)6.2 光学系统(5)6.3 绝缘电阻(5)7 计量器具控制(5)7.1 检定条件(5)7.2 检定项目(8)7.3 检定方法(8)7.4 检定数据处理(1 0)7.5 检定结果的处理(1 2)7.6 检定周期(1 2)附录A 检定距离的确定(1 3)附录B 辐射温度计瞄准方法(1 5)附录C 黑体辐射源发射率偏离1引起的测量误差(1 6)附录D 高温黑体辐射源玻璃窗口引入的窗口误差的修正(2 0)附录E
4、 辐射源尺寸效应(2 2)附录F 检定记录参考格式(2 6)附录G 检定数据处理举例(2 7)附录H 检定证书/检定结果通知书参考格式(2 9)附录J 固有误差不确定度评定示例(3 1)J J G8 5 62 0 1 5引 言本规程参考I E C/T S6 2 4 9 2-12 0 0 8 工业过程控制装置 辐射温度计 第1部分:辐射温度计的技术数据(I n d u s t r i a lp r o c e s s c o n t r o l d e v i c e sR a d i a t i o nt h e r m o m e t e r sP a r t 1:T e c h n i c
5、 a l d a t a f o r r a d i a t i o n t h e r m o m e t e r s)、A S TME 2 8 4 72 0 1 3 宽波段红外温度 计 校 准 和 准 确 度 检 定 标 准 操 作 方 法(S t a n d a r dP r a c t i c ef o rC a l i b r a t i o na n dA c c u r a c yV e r i f i c a t i o no fW i d e b a n d I n f r a r e dT h e r m o m e t e r s)、A S TME 1 2 5 62 0
6、1 1 a 辐射温度计标准测试方法(单波段)(S t a n d a r dT e s tM e t h o d s f o rR a d i a t i o nT h e r m o m e-t e r s(S i n g l eW a v e b a n dT y p e)和O I MLD 2 4(1 9 9 6)全辐射高温计(T o t a lR a d i a-t i o nP y r o m e t e r s)进行制定。术语主要参考I E C/T S6 2 4 9 2-1和A S TM E 2 8 4 7,检定瞄准方式主要依据I E C/T S6 2 4 9 2-1的术语“仪表不确
7、定度”的要求和A S TM E 2 8 4 7的方法。本规程替代J J G8 5 61 9 9 45 0 0 以下工作用辐射温度计、J J G4 1 52 0 0 1 工作用辐射温度计和J J G6 72 0 0 3 工作用全辐射温度计检定规程。与J J G8 5 61 9 9 4、J J G4 1 52 0 0 1和J J G6 72 0 0 3相比,主要技术变化如下:适用于工作用辐射温度计的全温区检定,对计量标准、检定方法提出统一要求;增加了新的术语,对部分术语重新进行定义,修改了部分已有术语的定义(3.1);将黑体辐射源或它与参考温度计的组合作为计量标准器,允许采用面辐射源,增加了红外波
8、长亮度温度溯源方法,规定了不同技术指标的黑体辐射源的适用使用条件(7.1);明确了检定距离的确定方法(附录A)和被检辐射温度计的瞄准方法(附录B);数据处理增加了发射率修正(7.3)要求,采用了适用于全部温度范围和光谱范围不局限于短波高温测量的修正方法(附录C);增加了辐射源尺寸效应修正方法和辐射源尺寸效应温度示值差测试方法(附录E);增加了检定数据处理示例(附录G);针对主要计量标准形式和被检辐射温度计类型,提供了适用于扩展后的计量标准和全温区检定的不确定度分析、评定方法和示例(附录J)。本规程的历次版本发布情况:J J G8 5 61 9 9 45 0 0以下工作用辐射温度计;J J G4
9、 1 58 6 工作用辐射温度计和J J G4 1 52 0 0 1 工作用辐射温度计;J J G6 78 5 工作用辐射感温器和J J G6 72 0 0 3 工作用全辐射温度计。J J G8 5 62 0 1 5工作用辐射温度计检定规程1 范围本规程适用于在测温范围(-5 030 0 0)之内的工作用辐射温度计的首次检定和后续检定。本规程的工作用辐射温度计是指发射率设定值可设置为1的单波段辐射温度计和发射率比可设置为1的比色温度计,不包括红外耳温计、红外额温计和接触式辐射温度计。2 引用文件J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义J J F1 0 0 72 0 0 7 温
10、度计量名词术语及定义I E C/T S6 2 4 9 2-12 0 0 8 工业过程控制装置 辐射温度计 第1部分:辐射温度计的 技 术 数 据(I n d u s t r i a lp r o c e s sc o n t r o ld e v i c e sR a d i a t i o nt h e r m o m e t e r sP a r t1:T e c h n i c a l d a t a f o r r a d i a t i o nt h e r m o m e t e r s)A S TM E 2 8 4 72 0 1 3 宽 波 段 红 外 温 度 计 校 准 和 准
11、 确 度 检 定 标 准 操 作 方 法(S t a n d a r dP r a c t i c e f o rC a l i b r a t i o na n dA c c u r a c yV e r i f i c a t i o no fW i d e b a n d I n f r a r e dT h e r-m o m e t e r s)凡是注明日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3 术语和计量单位3.1 术语以下术语和J J F1 0 0 12 0 1 1及J J F1 0 0 72 0 0 7中界
12、定的其他术语适用于本规程。3.1.1 有效光谱亮度温度 e f f e c t i v es p e c t r a l r a d i a n c e t e m p e r a t u r e在给定波长,光谱辐射亮度与被测热辐射体的有效光谱辐射亮度相等的黑体的温度。注:1 表示有效光谱亮度温度时,应说明其波长。2 在不引起混淆时,可简称光谱亮度温度或亮度温度。3 单波段辐射温度计实际测量的量可视为其有效波长下的有效光谱亮度温度。4 经典亮度温度的定义:热辐射体与黑体在同一波长的光谱辐射亮度相等时,称黑体的温度为热辐射体在该波长的亮度温度。在实际应用中,温度计在一有限光谱范围的测量结果,也称
13、为亮度温度 J J F1 0 0 72 0 0 7,5.2 0。在环境辐射可以忽略的情况下,有效光谱亮度温度即为经典亮度温度。3.1.2 有效亮度温度 e f f e c t i v er a d i a n c e t e m p e r a t u r e在给定波长范围,辐射亮度与被测热辐射体的有效辐射亮度相等的黑体的温度。1J J G8 5 62 0 1 5 注:1 表示有效亮度温度时,应说明其波长范围。2 在不引起混淆时,可简称亮度温度。3 单波段辐射温度计实际测量的量可近似视为与该温度计光谱范围对应的有效亮度温度。4 经典辐射温度的定义:热辐射体与黑体在全波长范围的辐射亮度相等时,称
14、黑体的温度为热辐射体的辐射温度 J J F1 0 0 72 0 0 7,5.2 3,有时也称为全辐射温度。在环境辐射可忽略时的全 有效亮度温度与其对应。3.1.3 有效亮度温度测量的有效波长 e f f e c t i v ew a v e l e n g t ho fe f f e c t i v er a d i a n c et e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t在单波段辐射温度计光谱范围内,使得被测热辐射体的有效光谱亮度温度等于该温度计示值的波长。注:1 与温度计光谱响应度、被测物体的光谱发射率以及环境辐射的光谱分布有关。2 发射率趋于1时
15、,有效波长的极限值称为极限有效波长。3 测量高发射率辐射源时,有效波长可用极限有效波长近似。4 窄波段辐射温度计的极限有效波长接近于温度计的中心波长。3.1.4 比色温度 t w o-c o l o r t e m p e r a t u r e与热辐射体在两个给定波长的光谱辐射亮度之比相等的黑体温度。注:1 根据热辐射体的光谱发射率与波长的关系特性,比色温度小于、等于或大于真实温度。2 在J J F1 0 0 72 0 0 75.2 6中的定义为:热辐射体与黑体在两个波长的光谱辐射亮度之比相等时,称黑体的温度为热辐射体的颜色 比色温度。3.1.5 法向光谱发射率 n o r m a l s
16、p e c t r a le m i s s i v i t y物体的法向光谱辐射亮度与同温度黑体的光谱辐射亮度之比。3.1.6 空腔黑体辐射源 c a v i t yb l a c k b o d yr a d i a t i o ns o u r c e用于检定或校准辐射温度计、具有稳定控制的温度和明确的发射率、且热辐射特性接近于黑体的凹形装置 A S TM E 2 8 4 72 0 1 3,3.1.2。注:1 通常由辐射腔体和控温系统等部分构成。2 用有效发射率表示其与同温度黑体的法向辐射亮度之比。黑体辐射源的有效发射率在不引起歧义的情况下可简称发射率。3.1.7 平面辐射源 f l a
17、 tp l a t er a d i a t i o ns o u r c e用于检定或校准辐射温度计、具有稳定控制的温度和明确的发射率的平表面A S TM E 2 8 4 72 0 1 3,3.1.8。注:1 通常由平面辐射体(包括利用小尺度V型槽等增加有效发射率的面辐射体)和控温系统等部分构成。2 主要用于具有较大视场或较低距离系数的辐射温度计的检定与校准。3.1.8 热辐射源 t h e r m a lr a d i a t i o ns o u r c e用于检定或校准辐射温度计、具有稳定控制的温度和明确的发射率的几何形状体A S TM E 2 8 4 72 0 1 3,3.1.1 2
18、。2J J G8 5 62 0 1 5包括空腔黑体辐射源(简称黑体辐射源)和 平面辐射源。3.1.9 参考辐射源 r e f e r e n c er a d i a t i o ns o u r c e具有检定所需亮度温度校准结果的辐射源。包括参考黑体辐射源和参考面辐射源。3.1.1 0 辐射源温度均匀性 r a d i a t i o ns o u r c et e m p e r a t u r eu n i f o r m i t y辐射源有效辐射区域内各点相对于中心点的温差。3.1.1 1 参考温度计 r e f e r e n c e t h e r m o m e t e r用于
19、确定辐射源温度或亮度温度,且不确定度满足检定要求的温度计。注:1 包括检定合格的标准温度计和校准不确定度与长期稳定性引起的不确定度的综合影响满足检定要求的精密温度计。2 有接触式温度计和辐射温度计两种类型。3.1.1 2 辐射温度计的光谱范围 s p e c t r a l r a n g eo f r a d i a t i o nt h e r m o m e t e r由辐射温度计工作波长范围的下限波长和上限波长表示的参数。通常以光谱响应率为其最大值5 0%的两点的波长为下限和上限的波长范围表示。注:1 另一种表示方式为光谱范围的中心波长和/或波长间隔。对于窄波段辐射温度计,常简化为只说
20、明中心波长。2 比色温度计具有两个光谱范围。常简化为只说明其两个光谱范围的中心波长。3.1.1 3 视场 f i e l do fv i e w发射辐射温度计所接收的辐射的被测区域,通常为圆型平面被测目标。注:1 辐射温度计的特性。2 与声称的相对于半球视场(无限大辐射源)下的信号百分数有关。典型的百分数值为9 0%,9 5%和9 9%。3 与测量距离有关。4 常使用图形、表格或公式表示辐射温度计的测量距离与视场直径的关系。5 与使用者通过辐射温度计的瞄准系统观测到的区域是不同概念。3.1.1 4 测量距离 m e a s u r i n gd i s t a n c e辐射温度计与目标之间的
21、距离(或距离范围)。注:1 辐射温度计的设计测量距离常为一个范围,其中某一距离为设计最佳测量距离。2 应用中所采用的实际测量距离应在辐射温度计的设计测量距离范围内。3 检定采用的测量距离,简称检定距离。3.1.1 5 距离系数 d i s t a n c er a t i o目标聚焦状态下,测量距离与视场直径之比 I E C/T S6 2 4 9 2-12 0 0 8,3.1.6。注:1 辐射温度计的特性。2 距离系数的符号常用DS表示。3.1.1 6 辐射源尺寸效应 s i z e-o f-s o u r c ee f f e c t(S S E)由于光学系统不理想,当测量距离一定时,辐射温
22、度计输出依赖于被测物大小的效3J J G8 5 62 0 1 5应 J J F1 0 0 72 0 0 7,5.4 1。注:1 辐射温度计的特性。2 S S E函数是S S E特性的函数表达(见附录E.2)。3 辐射源尺寸效应温度示值差是在特定温度下,不同辐射源直径下辐射温度计温度示值的差异,是S S E特性的一种以为单位的直观表达。一种简化表达是在两个规定辐射源直径下辐射温度计温度示值的差异(见附录E.3)。3.2 计量单位计量单位为摄氏度()或开尔文(K)。4 概述普朗克黑体辐射定律给出黑体的光谱辐射亮度与温度和波长的关系:Lb(,T)=c15e x p(c2 T)-1(1)式中:T 温度
23、,K;波长,m;Lb(,T)黑体的光谱辐射亮度,Wm-3s r-1;c1 第一辐射常数,数值为3.7 4 181 0-1 6,Wm2;c2 第二辐射常数,数值为1.4 3 881 0-2,mK。辐射温度计是利用普朗克黑体辐射定律,根据热辐射体辐射特性与其温度之间的函数关系测量表观温度的仪表。通常由光学系统、探测器和信号处理单元及输出指示装置四部分组成。输出类型为模拟量或数字量,使用方式有手持式和固定安装式两种。按工作波段主要分为:单波段辐射温度计和比色温度计。单波段辐射温度计分为宽波段辐射温度计和窄波段辐射温度计。5 计量性能要求5.1 固有误差在工作用辐射温度计(以下简称被检温度计)的全部测
24、温范围内,均应不超过最大允许误差。注:1 最大允许误差(或仪表不确定度、准确度)应根据该型号说明书确定。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辐射源直径,或检定(校准)的测量距离与辐射源直径。3 温度计在不同的测温段可能存在不同的最大允许误差。5.2 重复性应不超过被检温度计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。4J J G8 5 62 0 1 56 通用技术要求6.1 外观6.1.1 被检温度计上应标有型号规格、制造厂(或商标)和出厂编号。6.1.2 被检温度计上或说明书中应有测温范围、视场或距离系数的数值(或图表、公式)以及光谱范围信息。6.1.3
25、 按键功能完好,指示屏显示正常,无可见缺损。6.2 光学系统光学系统应清洁、无损伤和松动等现象。目视瞄准系统或辅助瞄准装置能正常引导测温视场。6.3 绝缘电阻采用交流电源供电的被检温度计,电源端子、外壳与信号输出端子相互间的绝缘电阻均应大于2 0M。7 计量器具控制包括首次检定和后续检定。7.1 检定条件7.1.1 计量标准可采用下列两类形式之一:a)参考温度计与辐射源的组合;b)参考辐射源。7.1.1.1 适用范围根据辐射源的空腔和面源的不同类型、发射率指标的差异以及是否为亮度温度溯源,辐射源限在表1规定的适用范围内使用。表1 对不同发射率的辐射源的适用范围辐射源类型发射率适用检定范围黑体辐
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