JJG 856-2015 工作用辐射温度计

中华人民共和国国家计量检定规程

JJG856—2015

工作用辐射温度计

RadiationThermometers

2015-12-07发布2016-06-07实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJG856—2015

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和计量单位

3………………………(1)

术语

3.1…………………(1)

计量单位

3.2……………(4)

概述

4……………………(4)

计量性能要求

5…………(4)

固有误差

5.1……………(4)

重复性

5.2………………(4)

通用技术要求

6…………(5)

外观

6.1…………………(5)

光学系统

6.2……………(5)

绝缘电阻

6.3……………(5)

计量器具控制

7…………(5)

检定条件

7.1……………(5)

检定项目

7.2……………(8)

检定方法

7.3……………(8)

检定数据处理

7.4………………………(10)

检定结果的处理

7.5……………………(12)

检定周期

7.6……………(12)

附录检定距离的确定

A………………(13)

附录辐射温度计瞄准方法

B…………(15)

附录黑体辐射源发射率偏离引起的测量误差

C1…………………(16)

附录高温黑体辐射源玻璃窗口引入的窗口误差的修正

D…………(20)

附录辐射源尺寸效应

E………………(22)

附录检定记录参考格式

F……………(26)

附录检定数据处理举例

G……………(27)

附录检定证书检定结果通知书参考格式

H/………(29)

附录固有误差不确定度评定示例

J…………………(31)

Ⅰ

JJG856—2015

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之内的工作用辐射温度计的首次检定和

(-50~3000)℃

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的单波段辐射温度

。1

计和发射率比可设置为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

1,、

温度计

。

2引用文件

通用计量术语及定义

JJF1001—2011

温度计量名词术语及定义

JJF1007—2007

工业过程控制装置辐射温度计第部分辐射温度计

IEC/TS62492-1—20081:

的技术数据

(Industrialprocesscontroldevices—Radiationthermometers—Part1:

Technicaldataforradiationthermometers)

宽波段红外温度计校准和准确度检定标准操作方法

ASTME2847—2013

(StandardPracticeforCalibrationandAccuracyVerificationofWidebandInfraredTher-

mometers)

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

术语

3.1

以下术语和及中界定的其他术语适用于本规程

JJF1001—2011JJF1007—2007。

有效光谱亮度温度

3.1.1[][effective]spectralradiancetemperature

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:

表示有效光谱亮度温度时,应说明其波长。

1

在不引起混淆时,可简称光谱亮度温度或亮度温度。

2

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。

3

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

4

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

为亮度温度[—,]。在环境辐射可以忽略的情况下,有效光谱亮度温度

JJF100720075.20

即为经典亮度温度。

有效亮度温度

3.1.2[][effective]radiancetemperature

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

,。

1

JJG856—2015

注:

表示有效亮度温度时,应说明其波长范围。

1

在不引起混淆时,可简称亮度温度。

2

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。

3

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,称黑体的温度为热

4

辐射体的辐射温度[—,],有时也称为全辐射温度。在环境辐射可忽略

JJF100720075.23

时的全[有效]亮度温度与其对应。

有效亮度温度测量的有效波长

3.1.3[]effectivewavelength[ofeffectiveradiance

temperaturemeasurement]

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:

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。

1

发射率趋于时,有效波长的极限值称为极限有效波长。

21

测量高发射率辐射源时,有效波长可用极限有效波长近似。

3

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。

4

比色温度

3.1.4two-colortemperature

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:

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。

1

在—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

2JJF100720075.26

时,称黑体的温度为热辐射体的颜色[比色]温度。

法向光谱发射率

3.1.5[][normalspectral]emissivity

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

。

空腔黑体辐射源

3.1.6[][cavity]blackbodyradiationsource

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

[ASTME2847—2013,3.1.2]。

注:

通常由辐射腔体和控温系统等部分构成。

1

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

2

歧义的情况下可简称发射率。

平面辐射源

3.1.7[][flat]plateradiationsource

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

、

[ASTME2847—2013,3.1.8]。

注:

通常由平面辐射体(包括利用小尺度型槽等增加有效发射率的面辐射体)和控温系统等

1V

部分构成。

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。

2

热辐射源

3.1.8[][thermal]radiationsource

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

、

[ASTME2847—2013,3.1.12]。

2

JJG856—2015

包括空腔黑体辐射源简称黑体辐射源和平面辐射源

()[]。

参考辐射源

3.1.9referenceradiationsource

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

。

辐射源温度均匀性

3.1.10[][radiationsource]temperatureuniformity

辐射源有效辐射区域内各点相对于中心点的温差

。

参考温度计

3.1.11referencethermometer

用于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:

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

1

定要求的精密温度计。

有接触式温度计和辐射温度计两种类型。

2

辐射温度计的光谱范围

3.1.12[]spectralrange[ofradiationthermometer]

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

。

为其最大值的两点的波长为下限和上限的波长范围表示

50%。

注:

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

1

只说明中心波长。

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。

2

视场

3.1.13fieldofview

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:

辐射温度计的特性。

1

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,

290%

和。

95%99%

与测量距离有关。

3

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。

4

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。

5

测量距离

3.1.14measuringdistance

辐射温度计与目标之间的距离或距离范围

()。

注:

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。

1

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。

2

检定采用的测量距离,简称检定距离。

3

距离系数

3.1.15distanceratio

目标聚焦状态下测量距离与视场直径之比

,[IEC/TS62492-1—2008,3.1.6]。

注:

辐射温度计的特性。

1

距离系数的符号常用DS表示。

2∶

辐射源尺寸效应

3.1.16size-of-sourceeffect(SSE)

由于光学系统不理想当测量距离一定时辐射温度计输出依赖于被测物大小的效

,,

3

JJG856—2015

应

[JJF1007—2007,5.41]。

注:

辐射温度计的特性。

1

函数是特性的函数表达(见附录)。

2SSESSEE.2

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

3

异,是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

SSE℃

辐射温度计温度示值的差异(见附录)。

E.3

计量单位

3.2

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

:

c

LλT=1

b(,)c(1)

λ52-

π[exp(λT)1]

式中

:

T温度

———,K;

λ波长

———,m;

LλT黑体的光谱辐射亮度-3-1

b(,)———,W·m·sr;

c第一辐射常数数值为-162

1———,3.7418×10,W·m;

c第二辐射常数数值为-2

2———,1.4388×10,m·K。

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

固有误差

5.1

在工作用辐射温度计以下简称被检温度计的全部测温范围内均应不超过最大

(),

允许误差

。

注:

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。

1

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

2

距离与辐射源直径。

温度计在不同的测温段可能存在不同的最大允许误差。

3

重复性

5.2

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。

4

JJG856—2015

6通用技术要求

外观

6.1

被检温度计上应标有型号规格制造厂或商标和出厂编号

6.1.1、()。

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

6.1.2、(、

式以及光谱范围信息

)。

按键功能完好指示屏显示正常无可见缺损

6.1.3,,。

光学系统

6.2

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

。

绝缘电阻

6.3

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

20MΩ。

7计量器具控制

包括首次检定和后续检定

。

检定条件

7.1

计量标准

7.1.1

可采用下列两类形式之一

:

参考温度计与辐射源的组合

a);

参考辐射源

b)。

适用范围

7.1.1.1

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

、

源辐射源限在表规定的适用范围内使用

,1。

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

与参考温度计组合

1±0.005,

推荐指标检定各种工作用辐射温度计

参考黑体辐射源

1±0.002

检定中心波长不超过的单波段

配参考接触式温1.2μm

辐射温度计

度计;

与参考温检定比色温度计

黑体辐射源2.

度计组合检定单波段辐射温度计并以相近波

配参考辐射温1.,

长或光谱范围的亮度温度作为参考

1±0.01度计()

值亮度温度参考值可用不同波长的亮

;

度温度参考值内插

;

参考黑体辐射源检定比色温度计并以不超过

2.,2μm

的亮度温度作为参考值

与参考辐射温度计组合检定单波段辐射温度计并以相近波长

面辐射源,

≥0.95参考面辐射源或光谱范围的亮度温度作为参考值

()

5

JJG856—2015

参考温度计与辐射源的组合

7.1.1.2

参考温度计

a)

不具有亮度温度校准结果的辐射源必须配备参考温度计

,。

应根据所用辐射源结构及检定需要选择能准确表征辐射源被瞄准区域的温度或亮

,

度温度的参考温度计

。

注:可选择铂电阻温度计、热电偶、辐射温度计等。优先选择适用的标准温度计。

测温范围应满足检定所需的温度范围

1)。

参考辐射温度计的不确定度k不大于被检温度计最大允许误差绝对值的

2)(=2)

参考接触式温度计的不确定度k不大于被检温度计最大允许误差绝对值的

1/3,(=2)

1/5。

例如对于最大允许误差为温度示值的被检温度计的检定可选用符

,(±1%×),

合表的参考温度计

2。

表2可采用的参考温度计

测温范围

参考温度计种类不确定度k

(=2)

℃

铂电阻温度计以上温度示值以下

-50~600100℃,≤0.1%;100℃,≤0.1℃

标准热电偶以上温度示值以下

0~1600100℃,≤0.2%;100℃,≤0.2℃

辐射温度计以上温度示值以下

-50~3000100℃,≤0.3%;100℃,≤0.3℃

辐射源

b)

包括黑体辐射源和面辐射源

。

测温范围应满足检定所需的温度范围

1)。

稳定性与均匀性应满足表的相应要求

2)2。

注:符合均匀性要求的辐射区域直径应不小于被检温度计目标直径的倍或,取大者。

1.420mm

辐射源(特别是面辐射源)产品的均匀性技术指标所指的有效辐射区域通常大于某一检定

要求的均匀辐射区域,含义不同。

发射率应满足表的相应要求并在表限定的适用范围内使用

3)3,1。

早期的带有玻璃窗口的高温辐射源只适用于检定光谱范围处于窗口玻璃光谱透

4)

射比平坦区域之内的被检温度计

。

在露点温度以下使用的辐射源应具备有效的防结露防结霜或防止形成雾的

5),、

措施有防氧化专门要求的高温辐射源应按其说明书的技术要求采取防氧化措施

;,。

表3辐射源技术要求

温度范围稳定性

类别均匀性发射率

℃1/10min

不大于与不大于1±0.002,

黑体辐射源(0.1℃±(0.15℃或

-50~3000t的大者与t的大者1±0.005,

0.1%)0.15%)或

1±0.01

不大于与不大于与

面辐射源(0.15℃(0.2℃

-50~500t的大者t的大者≥0.95

0.15%)0.2%)

注:t为黑体辐射源温度或亮度温度,或面辐射源亮度温度。

6

JJG856—2015

参考辐射源

7.1.1.3

应满足中的各项要求并在表限定的适用范围内使用

a)7.1.1.2b),1。

亮度温度的校准不确定度及校准周期内稳定性引起的不确定度的综合影响

b)

k不大于被检温度计最大允许误差绝对值的

(=2)1/3。

配套设备

7.1.2

电测仪器

7.1.2.1

供标准器使用的电测仪表