不確定性來(lái)源

有多種不確定性因素會(huì)極大地影響紅外溫度計(jì)的校準(zhǔn)。這些來(lái)源總結(jié)如下:

輻射源發(fā)射率估算

測(cè)溫儀的視場(chǎng)

輻射源上的溫度變化梯度

測(cè)量準(zhǔn)直

輻射源的校準(zhǔn)溫度

環(huán)境溫度

反射溫度

必備校準(zhǔn)設(shè)備：

任何紅外溫度計(jì)校準(zhǔn)都必須使用以下設(shè)備。

熱輻射源

轉(zhuǎn)移標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境溫度溫度計(jì)

安裝裝置

測(cè)距裝置

熱輻射源是提供輻射的校準(zhǔn)溫度源。輻射強(qiáng)度取決于光源溫度。紅外線溫度計(jì)通過(guò)接受的輻射來(lái)確定目標(biāo)物體溫度。

輻射源的大小是一個(gè)首當(dāng)其沖的問(wèn)題。關(guān)注是紅外測(cè)溫儀的視場(chǎng)。對(duì)于Fluke Calibration紅外溫度計(jì)，對(duì)于所有型號(hào)，直徑均為5英寸(125毫米)的光源就足夠了。對(duì)于其他制造商的型號(hào)，此信息應(yīng)來(lái)自紅外溫度計(jì)制造商或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。

傳輸標(biāo)準(zhǔn)用于校準(zhǔn)熱輻射源。傳輸標(biāo)準(zhǔn)必須可通過(guò)國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)追溯到BIPM。傳輸標(biāo)準(zhǔn)可以是接觸式溫度計(jì)(PRT，熱敏電阻或熱電偶)或非接觸式溫度計(jì)(輻射溫度計(jì))。轉(zhuǎn)移標(biāo)準(zhǔn)可以在執(zhí)行紅外溫度計(jì)校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)備，也可以使用紅外溫度計(jì)校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室外部的第三方實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

環(huán)境溫度溫度計(jì)用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的環(huán)境溫度。這一點(diǎn)特別重要，因?yàn)閷?duì)于某些紅外溫度計(jì)，環(huán)境溫度在不確定性中起著重要作用，因?yàn)榄h(huán)境溫度會(huì)影響紅外溫度計(jì)的參考溫度。

在校準(zhǔn)過(guò)程中，安裝設(shè)備可固定紅外溫度計(jì)。在校準(zhǔn)過(guò)程中，安裝設(shè)備可保持紅外溫度計(jì)的測(cè)量距離和對(duì)齊方式。安裝設(shè)備可以是三腳架，固定裝置或手。

應(yīng)使用工具確定測(cè)量距離。測(cè)量距離是從輻射源到紅外溫度計(jì)的垂直距離。距離測(cè)量工具通常將是卷尺或測(cè)量桿。

非必備性設(shè)備

根據(jù)要校準(zhǔn)的紅外溫度計(jì)和校準(zhǔn)溫度，可能需要其他設(shè)備。一些紅外測(cè)溫儀將需要校準(zhǔn)一個(gè)孔徑。在這種情況下，應(yīng)在校準(zhǔn)報(bào)告中注明孔徑大小和測(cè)量距離。如果校準(zhǔn)點(diǎn)低于露點(diǎn)或霜點(diǎn)，則應(yīng)采取措施防止霜或濕氣在校準(zhǔn)器表面積聚。這可以通過(guò)使用干氣吹掃來(lái)完成。在這種情況下，吹掃氣體可以是干燥的空氣，氮?dú)饣驓鍤狻?

露點(diǎn)/露點(diǎn)溫度Td，在空氣中水汽含量不變， 保持氣壓一定的情況下， 使空氣冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度稱(chēng)露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱(chēng)露點(diǎn)，單位用℃或℉表示

霜點(diǎn)也稱(chēng)露點(diǎn)，指空氣等壓冷卻到0℃以下， 使空氣中的水汽[對(duì)冰面]達(dá)到飽和時(shí)的溫度，也指水蒸氣凝華成霜的溫度。

可追溯的歷史方案

有兩種可追溯性方案，方案I和方案II。通過(guò)確定校準(zhǔn)源的真實(shí)溫度的方式對(duì)這兩種方案進(jìn)行分類(lèi)。在方案I中，真實(shí)溫度通過(guò)接觸測(cè)溫法確定。在方案II中，源的真實(shí)溫度通過(guò)輻射測(cè)溫法確定。方案I似乎是最好的使用方法。但是，事實(shí)并非如此。使用方案I時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不確定性：發(fā)射率不確定性和源熱交換不確定性。使用方案II可以解決這些錯(cuò)誤。4180和4181精密紅外校準(zhǔn)器出廠時(shí)已進(jìn)行Scheme II校準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置

為了以最小的不確定性和最小的誤差執(zhí)行紅外溫度計(jì)校準(zhǔn)，應(yīng)注意正確的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置。

實(shí)驗(yàn)室溫度應(yīng)保持在合理范圍內(nèi)。校準(zhǔn)報(bào)告中應(yīng)標(biāo)明校準(zhǔn)過(guò)程中的環(huán)境溫度或?qū)嶒?yàn)室的溫度極限。這很重要，因?yàn)樗鼮榭蛻?hù)提供了校準(zhǔn)紅外溫度計(jì)的環(huán)境信息。

設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室中的位置至關(guān)重要。最大的擔(dān)憂之一是反射溫度。在較低溫度下進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，這尤其值得關(guān)注。為了正確考慮反射溫度，應(yīng)制定以下規(guī)定。首先，切勿建立實(shí)驗(yàn)室，以使熱源面對(duì)輻射源。其次，確保面對(duì)輻射源的墻壁的溫度是實(shí)驗(yàn)室的溫度。如果面對(duì)輻射源的壁是外壁或外窗，這尤其令人擔(dān)憂。第三，應(yīng)該考慮執(zhí)行校準(zhǔn)的技術(shù)人員的位置，因?yàn)樗?她會(huì)影響反射溫度。對(duì)于低于50°C的溫度進(jìn)行校準(zhǔn)，

實(shí)驗(yàn)室設(shè)置中的另一個(gè)問(wèn)題是環(huán)境空氣對(duì)流。在任何情況下都不得在輻射源表面附近有任何強(qiáng)制空氣。這意味著應(yīng)注意不要在任何HVAC通風(fēng)口和門(mén)口附近(或下方)設(shè)置輻射源。

正確和不正確的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置示例如圖6所示。

校準(zhǔn)流程

制備

校準(zhǔn)前，應(yīng)讓紅外溫度計(jì)有足夠的時(shí)間達(dá)到實(shí)驗(yàn)室溫度，通常為15分鐘。從外面帶入溫度計(jì)時(shí)，這是一個(gè)特別重要的考慮因素。

對(duì)于大多數(shù)校準(zhǔn)，不建議清潔紅外溫度計(jì)的透鏡。進(jìn)行的所有鏡頭清潔均應(yīng)在客戶(hù)許可下并根據(jù)紅外測(cè)溫儀的制造商的建議進(jìn)行。

輻射源應(yīng)設(shè)置為所需的校準(zhǔn)溫度，并應(yīng)使其穩(wěn)定。如果要使用干氣吹掃進(jìn)行校準(zhǔn)，則應(yīng)在輻射源穩(wěn)定之前進(jìn)行吹掃。

校準(zhǔn)點(diǎn)

客戶(hù)應(yīng)確定所使用的校準(zhǔn)點(diǎn)。它們應(yīng)基于客戶(hù)的需求。如果客戶(hù)不知道他/她想要什么校準(zhǔn)點(diǎn)，則校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室可以提供建議。如果在狹窄的溫度范圍內(nèi)使用紅外測(cè)溫儀，一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)可能就足夠了。對(duì)于在較大溫度范圍內(nèi)使用的紅外溫度計(jì)，應(yīng)至少使用三個(gè)點(diǎn)。這些點(diǎn)至少應(yīng)代表紅外測(cè)溫儀使用范圍的最小，最大和中間范圍。

可以以任意方式選擇校準(zhǔn)點(diǎn)的順序。但是，由于熱沖擊現(xiàn)象，最佳做法是先執(zhí)行較低的溫度校準(zhǔn)點(diǎn)，然后再執(zhí)行較高的校準(zhǔn)點(diǎn)。

流程

對(duì)于每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)重復(fù)以下步驟。

如果紅外測(cè)溫儀具有反射溫度設(shè)置，則應(yīng)將其設(shè)置為輻射源的反射溫度。反射溫度設(shè)置可以稱(chēng)為背景溫度。應(yīng)該注意的是Fluke紅外測(cè)溫儀沒(méi)有反射溫度設(shè)置。

紅外測(cè)溫儀的發(fā)射率設(shè)置應(yīng)與光源的校準(zhǔn)發(fā)射率相同。一些紅外溫度計(jì)具有固定的發(fā)射率。在這些情況下，可以進(jìn)行數(shù)學(xué)校正。如果使用Fluke 4180或4181，則儀器可以自動(dòng)進(jìn)行此校正。

下一步是對(duì)準(zhǔn)紅外溫度計(jì)。

首先設(shè)置測(cè)量距離。對(duì)于Fluke紅外測(cè)溫儀，測(cè)量距離設(shè)置為從平板表面到紅外測(cè)溫儀的前殼體。Fluke Calibration 4180和4181提供了一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，因此不必觸摸校準(zhǔn)器表面。顯示面板頂部的凹入部分距校準(zhǔn)器表面1毫米以?xún)?nèi)。從這一點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量，如圖8所示。一旦設(shè)定了距離，紅外測(cè)溫儀應(yīng)位于校準(zhǔn)器表面的中心。這可以通過(guò)使用紅外溫度計(jì)附帶的激光器來(lái)完成，或者通過(guò)如圖9所示上下左右移動(dòng)紅外溫度計(jì)來(lái)最大化信號(hào)。

此時(shí)，可以進(jìn)行測(cè)量了。應(yīng)該開(kāi)始測(cè)量。測(cè)量時(shí)間應(yīng)比紅外溫度計(jì)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)十倍，對(duì)于Fluke紅外溫度計(jì)通常為五秒。對(duì)于Fluke紅外溫度計(jì)，通過(guò)按住扳機(jī)五秒鐘來(lái)進(jìn)行測(cè)量。最終的最終讀出溫度應(yīng)記錄為校準(zhǔn)的讀出溫度。

盡管此方法聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜，但該過(guò)程實(shí)際上非常簡(jiǎn)單。對(duì)于一項(xiàng)測(cè)量，校準(zhǔn)技術(shù)人員應(yīng)花費(fèi)不超過(guò)15秒的時(shí)間。

不確定度分析

進(jìn)行任何校準(zhǔn)都必須進(jìn)行不確定性分析。此類(lèi)分析超出了本文檔的范圍。要全面了解紅外溫度計(jì)校準(zhǔn)的不確定性分析，請(qǐng)查閱ASTM E2847，“寬帶紅外溫度計(jì)的校準(zhǔn)和準(zhǔn)確性驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)做法”。表1列出了不確定性預(yù)算示例。

報(bào)告結(jié)果

校準(zhǔn)報(bào)告是您和您的客戶(hù)的交流工具。該報(bào)告應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)格式，并符合實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可機(jī)構(gòu)的要求。校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)報(bào)告。最好用源溫度與紅外溫度計(jì)讀數(shù)值的表來(lái)表示。此表中也可能會(huì)顯示“通過(guò)/失敗”的指示。該報(bào)告應(yīng)包括以下各項(xiàng)：