JJF 2415-2026 电力设备红外成像在线监测装置校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 2415—2026

电力设备红外成像在线监测装置

校准规范

2026‑06‑25 发布 2026‑12 ‑25 实施

国家 市场 监督 管理 总局 发布

电力设备红外成像

在线监测装置校准规范

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归口 单位： 全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会

主要起草单位： 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院国家高电压计量站

中国电力科学研究院有限公司参加起草单位： 国防科技工业光学一级计量站

广西电网有限责任公司电力科学研究院

国网青海省电力公司电力科学研究院

浙江大立科技股份有限公司

本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

贺家慧(国网湖北省电力有限公司电力科学研究院)汪泉(国家高电压计量站)

王峰(中国电力科学研究院有限公司)

参加起草人：

郭羽(国防科技工业光学一级计量站)

张玉波(广西电网有限责任公司电力科学研究院)包正红(国网青海省电力公司电力科学研究院)

陈红强(浙江大立科技股份有限公司)

引言

JJF 1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1001—2010 《通用计量术语及定义》 JJF 1059. 1—2012 《测量不确定度评定与表示》 共同构成本规范编制工作的基础性系列规范。

本规范为首次发布。

1 范围

本规范适用于电力设备红外成像在线监测装置在-20 ℃~+350 ℃温度测量范围内的实验室校准和现场校准。

本规范不适用于输电线路红外巡检无人机、 防山火红外监拍装置的红外成像相关性能参数的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF 1187—2008 热像仪校准规范

GB/T 19870—2018 工业检测型红外热像仪

凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本规范。

3 术语

3. 1 红外成像在线监测装置 infrared thermal imaging on-line monitoring device

采用 “ 红外热成像原理 ”测量电力设备表面的温度分布， 实现其运行状态分析和预警的在线监测装置。

注：本规范中简称 “ 监测装置”。

3. 2 测试距离 measuring distance

监测装置与被测目标之间的距离。

3. 3 信号传递函数 signal transfer function ; SiTF

监测装置输出电压相对于测量温差变化关系的线性段斜率。

3. 4 噪声等效温差 nosie equivalent temperature difference ;NETD

监测装置观察一个低空间频率的圆形或方形靶标时，其视频信号的信噪比(S/N)为 1 时， 目标与背景之间的温差。

[来源： GB/T 19870—2018， 3. 3，有修改]

3. 5 最小可分辨温差 minimum resolvable temperature difference ;MRTD

在特定的空间频率下， 观察者刚好能分辨出四杆靶时， 目标与背景间的温差。 [来源： GB/T 19870—2018， 3. 13，有修改]

3. 6 视场 field of view

监测装置可观测到的空间范围在水平和垂直方向的最大张角。

[来源： GB/T 19870—2018， 3. 4，有修改]

3. 7 测温一致性 measurement uniformity

监测装置视场内不同区域温度测量结果的一致性。

[来源： GB/T 19870—2018， 3. 9，有修改]

3. 8 特征空间频率 character spatial frequency

监测装置光学焦距与探测器像元中心间距之比的 1/2。 [来源： GB/T 19870—2018， 3. 14，有修改]

3. 9 红外成像装置性能参数测试系统 performance parameter testing system for infra- red thermal imaging device

对红外成像装置的信号传递函数、噪声等效温差、最小可辨温差进行测试和校准的专用测试系统。

注：

1 一般由红外辐射温差源、平行光管、靶标盘、视频采集系统、视频监视器/显示系统、控制软件构成。

2 本规范简称 “ 测试系统”。

3. 10 仪器常数 instrument constant

红外成像装置性能参数测试系统的实际辐射温差与其黑体辐射源控制系统显示的温差的比值， 体现了红外成像装置性能参数测试系统出瞳的差分辐射量与其理论差分辐射量的差异。

注：仪器常数与其红外差分辐射准直系统的辐射传输比、黑体辐射源的发射率及靶标的发射率或反射率等因数有关，可通过经校准的红外辐射计等仪器得到。

4 概述

监测装置通过对电力设备进行红外成像和温度测量， 来实时反映电力设备的运行状态。监测装置由光学系统、探测器、测量电路单元、供电单元、数据传输单元、成像显示单元、数据分析单元组成， 如图 1 所示。根据应用场景不同， 部分监测装置还带有底座、导轨、云台、机器人等多种形式的载体， 通过载体运动， 可实现监测装置的移动，完成对多个目标或多个区域的监测。

根据应用场景和关键技术指标的差异， 监测装置分为： 一般巡检型监测装置、精确诊断型监测装置。一般巡检型监测装置主要用于电力设备的例行巡视和普通监测，精确诊断型监测装置主要用于对关键重点设备的精确测温和状态诊断。

图 1 监测装置工作原理和结构示意图

5 计量特性

5. 1 测温示值误差

监测装置在-20 ℃~+100 ℃测温范围内，测温最大允许误差为±2 ℃。

监测 装置 在 +100 ℃ ~ +350 ℃ 测温 范围 内， 测温 最大 允许 误差 为 ±(2%×读数)。

5. 2 测温一致性

监测装置在 0 ℃~+100 ℃测温范围内，测温一致性要求如下：

a) 一般巡检型： ±2 ℃ ;

b) 精确诊断型： ±0 . 5 ℃。

5. 3 噪声等效温差(NETD)

监测装置的 NETD 要求如下：

a) 一般巡检型：NETD≤0 . 15 ℃ ;

b) 精确诊断型：NETD≤0 . 10 ℃。

5. 4 最小可分辨温差(MRTD)

在选择 0. 5 倍特征空间频率对应的四杆靶， 且监测装置处于与 NETD 校准时一致的工作模式下，监测装置的 MRTD 要求如下：

a) 一般巡检型： MRTD≤0 . 8 ℃ ;

b) 精确诊断型： MRTD≤0 . 6 ℃。

5. 5 短时稳定性

监测装置在连续通电工作的情况下， 24 h 内的温度示值的波动量不超过： ±2 ℃ (20 ℃~+100 ℃测温范围)、 ±(2%×读数)(+100 ℃~+350 ℃测温范围)。

注：上述指标不适用于符合性判定，仅供参考。

6 校准条件

6. 1 环境条件

6. 1. 1 实验室校准的环境条件应满足以下要求：

——电源电压：(220±11)V;

——电源频率：(50±0 . 5)Hz;

——环境温度：(20±5)℃ ;

——环境相对湿度： 不大于 85%，无凝露;

——无强环境热辐射。

6. 1. 2 现场校准的环境条件满足以下要求：

——电源电压： 监测装置和黑体辐射源的供电电压均符合其工作要求;

——电源频率： 监测装置和黑体辐射源的供电电源频率均符合其工作要求;

——环境温度： 5 ℃~40 ℃ ;

——风速不大于 5 m/s(风力等级 3 级及以下)， 无雨、雪、雾、太阳光直射等情

况，气象条件宜为阴天或晴天傍晚;

——被校红外监测装置与黑体辐射源之间的空间区域内无其他明显热辐射体(如运行中的变压器、 电抗器等)。

6. 2 测量标准及其他设备

6. 2. 1 测量标准

使用黑体辐射源作为温度示值误差校准、测温一致性校准、稳定性校准的测量标准， 使用红外成像装置性能参数测试系统作为 NETD、MRTD 校准的测量标准。测量标准的计量性能应满足表 1 的要求。

表 1 测量标准的主要技术指标

表 1(续)

6. 2. 2 校准所需支架

实验室校准时， 应采用合适的支架固定被校监测装置， 使被校监测装置的光轴与黑体辐射源的中心线对准，且相对距离可调节。

现场校准时， 由于被校监测装置安装后不易拆卸， 应采用合适的支架固定黑体辐射源 ; 支架应能调整黑体辐射源相对于监测装置的位置和角度， 使被校监测装置的光轴与黑体辐射源的中心线对准。

6. 2. 3 绝缘电阻测试仪

准确度等级不低于 5 级，额定电压不低于 500 V。

6. 2. 4 耐电压测试仪

准确度等级不低于 5 级，额定电压不低于 2 kV。

6. 2. 5 激光测距仪

测量范围为 0. 1 m~ 30 m，最大允许误差为±0 . 2 m。

6. 2. 6 风速计

风速测量范围为 1 m/s~30 m/s ;最大允许误差为±(3%vs +0 . 3)m/s，vs 为标准风速值。

6. 2. 7 温湿度计

温度测量范围-20 ℃~+100 ℃ , 最大允许误差为±2 ℃。

相对湿度测量范围 10%~95%，最大允许误差为±5%。

7 校准项目和校准方法

7. 1 校准项目

校准项目见表 2。

表 2 校准项目一览表

7. 2 校准方法

7. 2. 1 校准前准备

7. 2. 1. 1 外观及通电检查

实验室校准时，采用目测法进行外观及通电检查， 检查内容包括：

——监测装置本体工作是否正常、后台是否显示正常 ; 含云台或底座者， 云台或底座运动是否正常;

——监测装置前端单元或后台处理系统是否明确标明名称、型号、测量范围、最

大允许误差、制造厂名称、出厂日期、出厂编号等信息;

——监测装置通电后，显示屏、指示灯是否正常，各单元是否正常工作;

——监测装置通电后的热机时间是否达到制造商的要求;

——监测装置光学镜头上是否有影响成像效果的遮蔽物 (如灰尘等)， 如有遮蔽物，应按使用说明书清洁镜头。

现场校准时， 监测装置处于通电运行状态， 采用目测法进行外观检查， 检查内容包括：

——监测装置本体工作是否正常、后台显示是否正常 ; 含云台或底座者， 云台或底座运动是否正常;

——监测装置前端单元或后台处理系统是否明确标明名称、型号、测量范围、最大允许误差、制造厂名称、出厂日期、出厂编号等信息;

——监测装置光学镜头上是否有影响成像效果的遮蔽物(如灰尘、落叶等)， 如有遮蔽物，应按使用说明书清洁镜头;

——监测装置前端单元与后台处理系统是否通信流畅， 成像画面有无卡顿现象 ;有云台操作功能的监测装置， 还应检查云台， 确保云台操作无卡顿或失控情况。

7. 2. 1. 2 绝缘电阻

实验室校准时， 采用交流电源供电的监测装置开展绝缘电阻试验。使用绝缘电阻表测量被校监测装置电源输入端与机壳之间的绝缘电阻， 试验电压 500 V， 绝缘电阻测量值应不小于 20 MΩ。

7. 2. 1. 3 介电强度

实验室校准时， 采用交流电源供电的监测装置开展介电强度试验。使用耐电压测试仪在被校监测装置的电源输入端与机壳之间， 施加工频电压 2 kV， 历时 1 min， 应无飞弧和击穿现象。

7. 2. 2 温度示值误差

7. 2. 2. 1 实验室校准

结合被校准监测装置的视场和焦距以及其安装位置距被监测电力设备之间的距离，在 1 m~ 15 m 之间选择 2~3 个距离点作为测试距离。推荐的测试距离见表 3。

表 3 校准时测试距离的选取建议

调节监测装置与黑体辐射源的相对距离， 使其处于选定的测试距离下。调节被校准监测装置的参数(辐射率、测试距离、环境温度、环境相对湿度)， 使其清晰成像，准确测温。

根据被校准监测装置的测量范围， 选择 3~5 个温度测试点， 必须包括被校准监测装置的测温上限、下限和中间点。分别读取监测装置后台分析系统上显示的温度示值，按公式(1) 或公式(2) 计算示值误差。

Δ t = tx - ts (tx ≤ 100 ℃ ) (1)

式中：

Δt——被校监测装置的温度示值绝对误差， ℃ ;

tx ——被校监测装置的温度示值， ℃ ;

ts ——黑体辐射源的实际温度， ℃ ;

θt ——被校监测装置的温度示值相对误差， ℃。

7. 2. 2. 2 现场校准

现场校准时， 由于被校监测装置处于安装固定状态， 只能通过支架调节黑体辐射源的位置(或倾角)， 使被校监测装置的光轴与黑体辐射源中心线对准。

注：判断监测装置的光轴与黑体辐射源中心线是否对准，可借助激光测距仪来实现，参考步骤如下：

1) 在监测装置的可见光成像画面上观察黑体辐射源的图像，判断黑体辐射源的辐射端面是否与监测装置镜头平行;

2) 将激光测距仪放置在黑体辐射源的上表面，光束指向监测装置的红外镜头，观测光束起点与黑体辐射源辐射面中心线的相对距离、光束终点与监测装置红外镜头中心线的相对距离， 两个距离之间的偏差控制在±5 cm 以内。

两个条件均满足的情况下，视作被校监测装置的光轴与黑体辐射源中心线已对准。

如被监测设备处于带电运行状态时， 支架宜布置在电力设备巡视通道上， 并确保黑体辐射源的固定与操作过程中， 操作人员、黑体辐射源、支架及其他辅助设备与被校监测装置周围可能存在的带电体保持足够的安全距离。 对变压器、 电抗器、套管、换流阀等电力设备附近安装的监测装置， 通常安装在防火墙或构架高处， 可采用高空作业平台或能调节俯仰角的支撑平台作为支架， 但应注意高空作业时与可能带电的物体在立体空间内均应保持安全距离。对于开关柜、二次屏柜等电力设备附近安装的监测装置， 可采用带滚轮的光学平台或能承受黑体辐射源重量的三脚架作为支架。

结合被校准监测装置的视场和焦距以及其安装位置距被监测电力设备之间的距离，在 1 m~ 15 m 之间选择 1~2 个距离点作为测试距离。校准时， 应确保黑体辐射源的辐射面在被校监测装置上成像画面占其视场区域的 1/20 以上。黑体辐射源的位置和角度调节好后， 用激光测距仪测量黑体辐射源与被校监测装置光学镜头之间的直线距离，作为测试距离。

调节被校准监测装置的参数(辐射率、测试距离、环境温度、环境相对湿度， 带大气透射率修正功能的监测装置还应根据校准时的大气条件设定大气透射率)， 使其清晰成像， 准确测温。在 40 ℃~120 ℃范围内选取 2~3 个温度测试点， 分别读取监测装置后台分析系统上显示的温度示值，按公式(1) 或公式(2) 计算示值误差。

7. 2. 3 测温一致性

测温一致性的校准应在示值误差校准之后开展， 实验室校准和现场校准的方法一致。在示值误差校准时选定的测试距离中， 选取距离黑体辐射源最近的测试距离开展测温一致性的校准。

将黑体辐射源设置为 50 ℃ , 将监测装置的视场区域划分为均匀的 9 个区域， 使黑体辐射源依次在 9 个区域中心，并清晰成像。读取每个视场区域内监测装置后台分析系统上显示的黑体辐射源中心点温度， 与视场中心区域的温度值进行对比， 按公式(3)计算 9 个区域的测温一致性。

φ n = tn - t5 (3)

φn——测温一致性， ℃ , n= 1， 2， … , 9;

tn ——各区域的测温读数， ℃ , n= 1， 2， … , 9;

t5 ——中心区域测温读数， ℃。

7. 2. 4 噪声等效温差(NETD)

在实验室校准条件下， 开展本项目。

数据传输线

图 2 NETD 和 MRTD 校准示意图

按照图 2 所示， 连接测试系统与被校监测装置， 首先对被校监测装置的信号传递函数(SiTF) 进行检测。

SiTF 的检测方法为： 选择刀口靶或者其他合适靶标， 调节被校监测装置的位置，使靶标成像在视场中心且图像清晰， 同时将被校监测装置增益设置为最高值， 电平设置为中间值。在测试系统上设置温差范围、变化步长、被校监测装置的视频制式和帧频，从负温差开始按设定的温差步长逐渐增加温差， 连续采集并存储被校红外监测装置对靶标在一系列温差下的图像。

以测试系统输出的温差为横坐标， 被校监测装置的差分视频电压的多帧平均值为纵坐标，绘制曲线 ;取该曲线中间的线性段部分，按公式(4) 计算 SiTF 的检测结果：

SiTF——信号传递函数，mV/℃ ;

ΔU ——被校监测装置输出的差分视频电压，mV;

k ——测试系统的仪器常数;

Δt ——靶标上目标与其均匀背景之间的温差， ℃。

将测试系统的温差设置为零，输入被校监测装置的帧频 ;按采样的视频图像帧数，连续采集并存储被校监测装置的视频图像， 计算整个图像区域矩阵、所有采集视频帧序列下的噪声电压平均值 UN，按公式(5) 计算 NETD 的校准结果：

NETD——噪声等效温差， ℃ ;

UN ——整个图像区域内的噪声电压平均值，mV;

SiTF ——信号传递函数，mV/℃。

7. 2. 5 最小可分辨温差(MRTD)

在实验室校准条件下， 开展本项目。如图 2 所示， 固定被校监测装置， 使其视轴与试验设备的主光轴同轴 ; 选择 0. 5 倍空间频率(0 . 5f0) 对应的四杆靶为靶标 ; 调整被校监测装置的显示亮度和对比度至最佳观测状态。

调整黑体温度， 使黑体温度高于靶标温度， 使四杆靶能清晰分辨， 然后缓慢降低黑体温度， 直至刚好能分辨四杆靶图像(该试验需要至少 3 位观测者， 至少 2 位观测者认为能恰好分辨四杆靶图像)， 此时对应的温差为正温差 Δt+。

调整黑体温度， 使黑体温度低于靶标温度， 使四杆靶能清晰分辨， 然后缓慢升高黑体温度， 直至刚好能分辨四杆靶图像(该试验需要至少 3 位观测者， 至少 2 位观测者认为能恰好分辨四杆靶图像)， 此时对应的温差为负温差 Δt-。

按公式(6) 计算 MRTD 的校准结果：

MRTD——最小可分辨温差， ℃ ;

Δt+ ——热杆温差， ℃ ;

Δt- ——冷杆温差， ℃。

7. 2. 6 短时稳定性

在实验室校准条件下， 开展本项目。短时稳定性校准与示值误差试验同时进行，在相同测试距离下， 不操作被校准监测装置， 在 24 h 内， 重复读取被校准监测装置的示值， 测量次数不小于 10 次 ;计算最大值和最小值之间的温度差异， 作为短时稳定性的校准结果。

8 校准结果表达

8. 1 校准证书

校准结果应在校准证书(报告) 上反映， 校准证书(报告) 应至少包括以下信息：

a) 标题， 如“ 校准证书”;

b) 实验室名称和地址;

c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

d) 证书或报告的唯一性标识(如编号)， 每页及总页数的标识;

e) 客户的名称和地址;

f) 被校对象的描述和明确标识;

g) 进行校准的日期， 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期;

h) 如果与校准结果的有效性或应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明;

i) 对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

k) 校准环境的描述;

l) 校准结果及其测量不确定度的说明;

m) 对校准规范的偏离的说明;

n) 校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

o) 校准结果仅对被校对象有效的声明;

p) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。

校准原始记录格式见附录 C， 校准证书(报告) 内页格式见附录 D。

8. 2 数据处理

校准数据结果末位应与测量结果扩展不确定度的末位对齐。

9 复校时间间隔

建议复校时间间隔为 2 年。送校单位也可根据监测装置的工作状态和被监测主设备检修计划自主决定复校时间间隔。

附录 A

校准不确定度评定示例(实验室校准)

A . 1 概述

红外监测装置的实验室校准项目有 5 项， 其中温度示值误差、测温一致性、短时稳定性的校准方法、所用仪器设备均相同， 测量不确定度分析和评定的方法也相同。 NETD、MRTD 的校准方法不同， 需分别进行测量不确定度评定分析。 因此， 本附录中以温度、NETD、MRTD 为例， 说明红外监测装置实验室校准的测量不确定度评定程序。

A . 2 温度的测量不确定度评定示例

A . 2. 1 测量模型

温度示值误差校准的测量模型为

Δ t = tx - ts (A .1)

Δt ——被校监测装置的示值误差， ℃ ;

tx ——被校监测装置的示值， ℃ ;

ts ——黑体辐射源的实际温度值， ℃。

A . 2. 2 合成标准不确定度计算公式

合成标准不确定度计算公式为

u ( Δt) = c u2 ( tx ) + c u2 ( ts ) (A .2)

灵敏系数：

A . 2. 3 测量不确定度来源

测量不确定度的主要来源包括：

a) 被校监测装置测量重复性;

b) 黑体辐射源温度准确度;

c) 黑体辐射源控温稳定性;

d) 黑体辐射源温度均匀性;

e) 被校监测装置示值分辨力和人员定焦误差。

A . 2. 4 测量不确定度评定

A . 2. 4. 1 由被校准监测装置测量重复性引入的标准不确定度 u(txa)

由测量重复性引入的标准不确定度采用 A 类方法进行评定， 即重复测量 10 次， 用贝塞尔公式计算样本的实验标准偏差作为 u(txa)。

重复测量 10 次，得到测试数据，见表 A . 1。

表 A. 1 温度重复性测量数据

单位： ℃

A . 2. 4. 2 由黑体辐射源温度准确度引入的标准不确定度 u(tsa)

由黑体辐射源温度准确度引入的标准不确定度， 用 B 类方法评定。上级溯源机构

出具的校准证书给出的扩展不确定度为 U= 0. 4 ℃ , k= 2，得到 u(tsa) 见表 A . 2。

表 A. 2 黑体辐射源引入的标准不确定度

A . 2. 4. 3 由黑体辐射源控温稳定性引入的标准不确定度 u(tsb)

由黑体辐射源控温稳定性引入的标准不确定度， 用 B 类方法评定。根据黑体辐射

源的产品说明书上得到控温稳定性为 0. 05 ℃ , 按均匀分布考虑，得到 u(tsb) 见表 A . 3。

表 A. 3 黑体辐射源控温稳定性引入的标准不确定度

A . 2. 4. 4 由黑体辐射源温度均匀性引入的标准不确定度 u(tsc)

由黑体辐射源温度均匀性引入的标准不确定度， 用 B 类方法评定。根据黑体辐射

源的产品说明书上得到温度均匀性为 0. 05 ℃ , 按均匀分布考虑，得到 u(tsc) 见表 A . 4。

表 A. 4 黑体辐射源温度均匀性引入的标准不确定度

A . 2. 4. 5 由被校监测装置示值分辨力和人员定焦误差引入的标准不确定度 u(txb)

由被 校监 测装 置示 值分 辨力 为 0. 1 ℃ , 人员 定焦 误差 可能 引起 的示 值波 动为

0. 1 ℃ , 两者叠加导致的温度示值的波动为 0. 2 ℃ , 该分量用 B 类方法评定， 按均匀分

布考虑，得到 u(txb) 见表 A . 5。

表 A. 5 被校监测装置示值分辨力和人员定焦误差引入的标准不确定度

A . 2. 5 合成标准不确定度

温度示值误差测量不确定度一览表如表 A . 6 所示。

表 A. 6 各测试点温度示值误差的测量不确定度一览表

上述不确定度分量互不相关，按式(A . 3) 计算 uc：

A . 2. 6 扩展不确定度

取包含因子 k= 2，按式(A . 4) 计算扩展不确定度：

U = ku c (k= 2) (A .4)

A . 2. 7 测量结果表述

监测装置温度示值误差的扩展不确定度如表 A . 7 所示。

表 A. 7 测量结果表达

A . 3 NETD 的测量不确定度评定示例

A . 3. 1 测量模型

NETD 校准的测量模型为：

NETD (A .5)

A . 3. 2 合成标准不确定度计算公式

u = c u2 (UN )+ c u2 ( SiTF )+ c u2 ( tS )+ c u2 ( tN ) (A .6)灵敏系数：

SiTF ——信号传递函数，mV/℃ ;

NETD ——噪声等效温差， ℃ ;

u(UN) ——测试系统测量差分视频电压引入的标准不确定度，mV;

u(SiTF)——测试系统测量 SiTF 引入的标准不确定度，mV/℃ ;

u(tS) ——测试系统黑体温度不稳定及非均匀性引入的标准不确定度， ℃ ;

u(tN) ——测量重复性引入的标准不确定度， ℃。

A . 3. 3 测量不确定度来源

根据校准过程分析其测量不确定度，其主要来源如下：

a) 测试系统测量差分视频电压;

b) 测试系统测量 SiTF;

c) 测试系统中黑体温度不稳定及非均匀性;

d) 测量重复性。

A . 3. 4 测量不确定度评定

A . 3. 4. 1 测试系统测量差分视频电压引入的标准不确定度 u(UN)

该不确定度由测试系统视频电压的溯源结果得到。本示例中， 测试系统的视频电压的相对扩展不确定度为： Urel(U)= 0. 3%， k= 2。取 SiTF=100 mV/℃ , 视频电压100 mV，测试系统的差分视频电压引入的标准不确定度 u(UN)= 0. 15%×100 = 0. 15 mV。灵敏系数 c1 = 1/SiTF=0 . 01 ℃/mV。

A . 3. 4. 2 测试系统测量 SiTF 引入的标准不确定度 u(SiTF)

该不确定度由测试系统的标称参数或溯源结果得到。本示例中， 测试系统测量SiTF 的相对扩展不确定度为 Urel(SiTF)=4%， k= 2。 因此测试系统测量 SiTF 引入的标准不确定度 u(SiTF)= 2%×100 mV/℃=2 mV/℃。本示例中， 被校红外成像在线监测 装置 NETD 测试 结果 为 0. 037 ℃ , SiTF=100 mV/℃ , 灵敏 系数 c2 =-NETD/ SiTF=-0 . 000 37 ℃ 2 /mV。

A . 3. 4. 3 测试系统的黑体温度不稳定及非均匀性引入的标准不确定度 u(tS)

该不确定度由测试系统的温差源黑体的计量特性得到。查阅测试系统的说明书，黑体温度稳定性 Ustb≤0 . 003 ℃ , k= 2 ; 黑体温度均匀性 Uuni≤0 . 010 ℃ , k= 2。 因此，测试系统的黑体温度不稳定及非均匀性引入的标准不确定度为

A . 3. 4. 4 测量重复性引入的标准不确定度 u(tN)

对该分量可以按照 A 类方法进行评定， 即重复测量 10 次， 按贝塞尔公式计算样本的实验标准偏差。

重复测量 10 次，得到测试数据，见表 A . 8。

表 A. 8 NETD 的重复性测量数据

根据表 A . 8 的数据，计算 u(tN) 如下：

u(tN)= 0. 002 ℃/10 = 0. 001 ℃

A . 3. 5 合成标准不确定度

NETD 测量不确定度一览表如表 A . 9 所示。

表 A. 9 NETD 测量不确定度一览表

上述不确定度分量互不相关，得到

A . 3. 6 扩展不确定度

取包含因子 k= 2，得到扩展不确定度为

U = ku c = 0. 014 ℃

A . 3. 7 测量结果表述

监测装置 NETD 的扩展不确定度为

U= 0. 014 ℃ (k= 2)

A . 4 MRTD 校准结果的不确定度评定

A . 4. 1 测量模型

MRTD 校准的测量模型如下：

Δt- ——冷杆温差， ℃ ;

K ——测试系统的仪器常数。

A . 4. 2 合成标准不确定度计算公式

合成标准不确定度计算公式如下：

u = c u2 ( Δt )+ c u2 ( K )+ c u2 ( tMO )+ c u2 ( tM ) (A .8)灵敏系数：

K ——测试系统的仪器常数;

u (Δt) ——测试系统温差的标准不确定度， ℃ ;

u(K) ——测试系统仪器常数引入的标准不确定度;

MRTDAve ——被校准监测装置 MRTD 的测量平均值， ℃ ;

N ——MRTD 测量人员人数;

u(tMO) ——MRTD 测量人员主观性造成的相对误差引入的标准不确定度， % ;

u(tM) ——测量重复性引入的标准不确定度， ℃。

A . 4. 3 测量不确定度来源

a) 测试系统温差;

b) 测试系统仪器常数;

c) 测量人员主观性;

A . 4. 4 测量不确定度评定

A . 4. 4. 1 测试系统温差引入的标准不确定度 u (Δt)

测量 监测 装置 MRTD 过程 中， 校准 装置 温差 引入 的标 准不 确定 度 u(t)按下 式计算：

u ( Δt ) = u (Δt+) + u (Δt- ) (A .9)

由于热杆温差和冷杆温差使用同一测量仪器实现量值溯源， 因此， 在监测装置MRTD 测量中， 这两项温差引入的不确定度分量完全相关。 已知测试系统冷杆温差、热杆温差扩展不确定度为： U(Δt)= 0. 025 ℃ , k= 2。 由此得到冷杆温差、热杆温差的标准不确定度 u (Δt+)=u (Δt- )= U (Δt)/2 = 0. 012 5 ℃ , K= 95%。测试系统温差引入的标准不确定度为 u ( Δt ) = u (Δt+) + u(Δt- ) = 0. 025 ℃。灵敏系数 c1 =K/2≈ 0. 5。

A . 4. 4. 2 测试系统仪器常数引入的标准不确定度 u(K)

根据测试系统的使用说明书或出厂测试报告得到仪器常数的测量不确定度 u(K)= 1. 5%， 测试 系统 仪器 常数 引入 的标 准不 确定 度为 u(K)= 1. 5%。 取 Δt+ = 0. 40 ℃ , Δt- =-0 . 40 ℃ , 灵敏系数 c2 = 0. 4 ℃。

A . 4. 4. 3 测量人员主观性引入的标准不确定度 u(tMO)

根据经验， 测量人员测量 MRTD 的扩展不确定度 U(tMO)(k= 2) 可取值为 10%。由此得到监测装置 MRTD 测量人员主观性引入的测量标准不确定度为 5%。 因此， 测量人员引入的标准不确定度为 u(tMO)= 5%。

灵敏系数 c3 按下式计算：

c (A .10)

MRTDAve ——0. 5f0 下 MRTD 的测量平均值， 根据实测结果，取值为 0. 356 ℃ ;

N ——测量人员数量， 根据测试时观测者数量要求，一般取 4。

因此计算可得 c3 = 0. 178 ℃。

A . 4. 4. 4 测量重复性引入的标准不确定度 u(tM)

对该分量可以按照 A 类方法进行评定， 即重复测量 10 次， 按贝塞尔公式计算样本的实验标准偏差作为 u(tM)。

重复测量 10 次，得到测试数据， 如表 A . 10 所示。

表 A. 10 MRTD 重复性测量数据

表 A.10(续)

u(tM)= 0. 002 ℃/10 ≈ 0. 001 ℃。

A . 4. 5 合成标准不确定度

MRTD 测量不确定度一览表如表 A . 11 所示。

表 A. 11 MRTD 测量不确定度一览表

上述不确定度分量互不相关，得到 uc：

A . 4. 6 扩展不确定度

U = ku c = 0. 034 ℃

A . 4. 7 测量结果表述

监测装置的 MRTD 扩展不确定度为

U= 0. 034 ℃ (k= 2)

附录 B

校准不确定度评定示例(现场校准)

B . 1 引言

监测装置现场校准时， 开展温度示值误差、测温一致性的校准， 校准方法、所用仪器设备均相同， 测量不确定度分析和评定的方法也相同， 本附录中以温度示值误差为例，说明监测装置现场校准的测量不确定度评定过程，其余参量可参照评定。

B . 2 温度示值误差校准结果的不确定度评定

B . 2. 1 测量模型

Δ t = tx - ts (B .1)

Δt ——被校监测装置的温度示值误差， ℃ ;

B . 2. 2 合成标准不确定度

u ( Δt ) = c u2 ( tx ) + c u2 ( ts ) (B .2)灵敏系数：

B . 2. 3 测量不确定度来源

e) 被校监测装置示值分辨力和人员定焦误差;

f) 现场环境条件。

B . 2. 4 测量不确定度评定

B . 2. 4. 1 由被校监测装置测量重复性引入的标准不确定度 u(txa)

按照 A 类方法进行评定， 即重复测量 10 次， 按贝塞尔公式计算样本的实验标准偏差作为 u(txa)。

重复测量 10 次，得到测试数据，见表 B . 1。

表 B. 1 温度重复性测量数据

B . 2. 4. 2 由黑体辐射源温度准确度引入的标准不确定度 u(tsa)

出具的校准证书给出的扩展不确定度为 U= 0. 4 ℃ , k= 2，得到 u(tsa) 见表 B . 2。

表 B. 2 黑体辐射源引入的标准不确定度

B . 2. 4. 3 由黑体辐射源控温稳定性引入的标准不确定度 u(tsb)

源的产品说明书上得到控温稳定性为 0. 05 ℃ , 按均匀分布考虑，得到 u(tsb) 见表 B . 3。

表 B. 3 黑体辐射源引入的标准不确定度

B . 2. 4. 4 由黑体辐射源温度均匀性引入的标准不确定度 u(tsc)

源的产品说明书上得到温度均匀性为 0. 05 ℃ , 按均匀分布考虑，得到 u(tsc)见表 B . 4。

表 B. 4 黑体辐射源引入的标准不确定度

B . 2. 4. 5 由被校监测装置示值分辨力和人员定焦误差引入的标准不确定度 u(txb)

由被 校监 测装 置示 值分 辨力 为 0. 1 ℃ , 人员 定焦 误差 可能 引起 的示 数波 动为

0. 1 ℃ , 两者叠加导致的温度示值的波动为 0. 2 ℃ , 该分量为 B 类不确定度， 按均匀分布考虑，得到 u(txb)见表 B . 5。

表 B. 5 试品示值分辨率引入的标准不确定度

B . 2. 4. 6 由现场环境条件引入的标准不确定度 u(txc)

在校准监测装置的过程中， 由于现场环境条件(温度、相对湿度、风速) 与实验室条件不一致，会引入测量误差。根据调研和试验数据分析， 在 0~100 ℃范围内环境条件引入的误差取 0 . 5 ℃ , 按均匀分布考虑，得到 u(txc)见表 B . 6。

表 B. 6 现场校准环境引入的标准不确定度

B . 2. 5 合成标准不确定度

温度示值误差的测量不确定度一览表见表 B . 7。

表 B. 7 温度示值误差的测量不确定度一览表

上述不确定度分量互不相关，按式(B . 3) 计算 uc：

u c = c u2 ( txa ) + c u2 ( tsa ) + c u2 ( tsb ) + c u2 ( tsc ) + c u2 ( txb ) + c u2 ( txc ) (B .3)

B . 2. 6 扩展不确定度

取包含因子 k= 2，按式(B . 4) 计算扩展不确定度：

U = k × u c(k= 2) (B .4)

B . 2. 7 测量结果表述

监测装置现场校准温度示值误差的扩展不确定度见表 B . 8。

表 B. 8 测量结果表述

附录 C

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校准员： 核验员：

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