(高清版)GB∕T 36014.2-2020 工业过程控制装置 辐射温度计 第2部分：辐射温度计技术参数的确定

ICS17.200.20;25.040.40GB/T36014.2—2020工业过程控制装置辐射温度计第2部分：辐射温度计技术参数的确定Part2:Determinationofthetechnicaldataforradiationthermometers(IEC/TS62492-2:2013,MOD)国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T36014.2—2020 I 2规范性引用文件 3术语和定义 45技术参数的确定 45.1测量温度范围 5.2测量不确定度 5.3噪声等效温差(NETD) 5.4测量距离 5.5视场(目标大小) 5.6距离系数 5.7辐射源尺寸效应(SSE) 5.8发射率设定 5.9光谱范围 5.10仪表内部温度影响或环境温度影响(温度参数) 5.11湿度影响(湿度参数) 5.12长期稳定性 5.13短期稳定性 5.14重复性 5.15互换性 5.16响应时间 5.17曝光时间 5.18预热时间 5.19工作温度范围和湿度范围 5.20贮存和运输温度范围和湿度范围 6安全要求 附录A(资料性附录)辐射交换变化时指示温度的相应变化 IGB/T36014.2—2020 ——第2部分：辐射温度计技术参数的确定。本部分是GB/T36014的第2部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用IEC/TS62492-2:2013《工业过程控制装置辐射温度计第2本部分与IEC/TS62492-2:2013的技术性差异如下：●用等同采用国际标准的GB/T36014.1—2018代替IEC/TS62492-1:2008;●增加了规范性引用文件GB/T20002.4;●增加了规范性引用文件GB/T——删除了3.2缩略语； 本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。1GB/T36014.2—2020工业过程控制装置辐射温度计第2部分：辐射温度计技术参数的确定GB/T36014的本部分给出了确定辐射温度计(以下简称温度计)技术参数的标准试验方法，以供最终用户确定或确认单一波长范围和单一测量视场辐射温度计的基本计量参数。所有这些技术参数在GB/T36014.1—2018中进行了规定。为增进技术参数的可比性和可试验性，本部分规定了在标准化测量条件下确定技术参数的明确试对于某一具体类型的辐射温度计，制造商和销售商不必在参数表中列出本部分给出的所有技术参本部分不适用于红外耳温计和红外额温计。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T20002.4标准中特定内容的起草第4部分：标准中涉及安全的内容(GB/T20002.4—2015,ISO/IECGuide51:2014,MOD)GB/T34924低压电气设备安全风险评估和风险降低指南(GB/T34924—2017,IECGuide116:2010,IDT)GB/T36014.1—2018工业过程控制装置辐射温度计第1部分：辐射温度计技术参数(IEC/TS62492-1:2008,IDT)下列术语和定义适用于本文件。3.1辐射温度计的设计测温范围。3.2[GB/T27418—2017,定义3.1]3.3以摄氏度(℃)为单位表征由仪表噪声引入的测量不确定度分量的参数。2GB/T36014.2—20203.4辐射温度计与目标(被测对象)之间的设计距离或距离范围。3.5辐射温度计接收辐射的被测目标区域。通常为圆形平面。3.6目标聚焦状态下的测量距离与视场直径之比。辐射源尺寸效应size-of-sourceeffect3.8发射率设定emissivitysetting温度计内部用于修正发射率对指示温度的影响所预置的被测目标发射率估计值。3.9光谱范围spectralrange3.10仪表内部温度影响influenceoftheinternalinstrumenttemperature温度值附加不确定度的参数。3.113.12长时间段内测量值的变化。注：时间通常为3个月或1年。3.13短时间段内测量值的变化。3.14重复性repeatability3GB/T36014.2—20203.15相同工作条件下，2台同类型仪表的读数之间最大偏差的1/2。3.16从输入参数值发生突变，到温度计的测量值达到最终值的规定限值区注：输入参数指目标温度或目标辐射。3.17使温度计输出值达到给定测量值的输入参数值从突升到突降的时间间隔。注：输入参数可以是目标温度或目标辐射，输出值即为输出参数。3.18温度计从接通电源到能按规定开始工作所需的时间段。3.19温度计可以工作的允许温度范围。注：该温度按技术要求的规定。3.20温度计可以工作的允许湿度范围。3.21温度计在贮存或运输时不会导致永久性变化的允许环境温度范围。3.22温度计在贮存或运输时不会导致永久性变化的允许湿度范围。3.23[GB/T20002.4—2015,定义3.14]3.24风险risk伤害发生概率和伤害严重程度的组合。[GB/T20002.4—2015,定义3.9]3.25[GB/T20002.4—2015,定义3.1]3.26按当今社会价值取向在一定范围内可以接受的风险。4GB/T36014.2—2020[GB/T20002.4—2015,定义3.15]4测量条件a)试验室环境温度范围：18℃~28℃;c)温度计按制造商的说明连接到电源；d)预热时间按制造商的规定；f)如适用，发射率设定为1;g)参比温度源的辐射区直径应尽量大，并始终大于温度计的视场(目标区域)h)进行所有试验时，参比温度源的设定温度应显著不同于环境温度和温度计内部温度。5技术参数的确定5.1测量温度范围5.1.1总则系如表A.1和附录A的公式所示。5.1.2试验方法5.1.2.2指示温度范围按以下步骤确定：a)温度计对准参比源辐射区域的中心；出温度计可指示的最低和最高温度；c)指示温度范围由这两个温度值给出。5.2测量不确定度关于确定测量不确定度及其置信水平的各种方法的详细说明，不属于本部分的范围。本部分中关于不确定度的术语、概念及定义都以GB/T27418—2017和ISO/IEC指南99为基础。下述方法是确定测量温度范围内的测量不确定度的基本试验方法。5GB/T36014.2—2020限值及中间温度点(见5.2.2.5的注1)。5.2.2.3记录参比源的温度与温度计指示的温度。计算并记录它们的差值。5.2.2.4对每个校准温度点分别进行3次试验，计算并记录每个校准温度点的平均温度差值。5.2.2.55.2.2.4计算出的每个校准温度点平均温度差值的绝对值加上参比源的温度不确定度即为温度计在该点的测量不确定度。为了使用该方法来验证测量温度范围及测量不确定度是否与制造商提供的参数相符，参比源的温度不确定度应远小于温度计的不确定度。5.3噪声等效温差(NETD)该方法用于确定噪声等效温差。给出噪声等效温差时，应一同给出被测温度和响应时间。某些仪表的噪声等效温差与仪表温度或环境温度有关，对这类仪表还需给出仪表温度或环境温度。对于低成带宽作相应设置。尤其是温度计的带宽不应受外部测量设备带宽的限制。与其他计量参数不同，噪声等效温差的置信水平为68.3%(标准不确定度k=1)。5.3.2.2参比源的温度稳定在测量温度范围内的某一温度，使预期的最大噪声幅值不超过测量温度范围的限值。5.3.2.3总测量时间不应小于温度计设定响应时间的100倍，并得到至少100个测量值。5.3.2.4温度计的噪声等效温差以测量值的标准偏差来表示，并与参比源温度和设定响应时间一同给出。参比源和附加测量设备的温度稳定性引入的噪声应远小于温度计的噪声。5.5视场(目标大小)视场大小取决于温度计内部的光学元件。由于视场没有明确的边界，因此有必要给出信号衰减到6GB/T36014.2—2020总积分示值(半球示值或无穷大源的示值)一定比例的视场直径。该比例值应不小于90%,典型值为90%、95%和99%。被测辐射(输入参数)与温度(输出参数)之间的传递函数是非线性的。作为示例，附录A中给出了当温度计的辐射交换产生1%的变化时，指示温度的相应变化。因此，视场可用测得辐射的相对比例来定义，或者对于只能直接读取温度的仪表，有必要规定给定温度下测得温度相对于总积分示值(半球示完整的视场信息可以用图来表示(见图1),图中给出信号或温度与辐射源尺寸的关系(辐射源尺寸图1温度计A和B的相对信号[相对于直径100mm的光阑(源尺寸)的信号]与源直径的关系图1中温度计A和B的视场直径(目标直径)为1.8mm。A对应于最大测量信号的95%,B则对应于最大测量信号的90%。图1给出了测量信号随源直径的变化。为了达到最大测量信号的98%,A时确定的，并视为100%半球示值。下述试验方法用于确定信号下降到半球示值的99%时或相当于给定源光阑直径的信号的99%时的视场直径。该方法也可相应地用于确定对应95%或90%半球示值或给定源光阑直径的信号时的温度计视场。5.5.2.1温度计置于规定的测量距离并对准参比源辐射区域的中心。将可变光阑放置在参比源开口前5.5.2.3将光阑直径调整到略小于(不超过10%)预定视场。5.5.2.4水平及垂直调整温度计的位置，在瞄准线始终垂直于光阑的情况下进行对焦，直到获得最大输出。7GB/T36014.2—20205.5.2.5调节光阑直到温度计的指示温度不再升高，但光阑直径仍小于参比源开口。此时视场定义为半球示值的99%对应的光阑直径。若超出光阑最大可调直径后温度计的指示温度仍不能恒定，则视场定义为使温度源不会遮挡温度计光路的最大光阑直径。5.5.2.6减小光阑直径，直到温度计测得的辐射减少初始信号的1%,或指示温度减少附录A中所列的值。测量距离处的视场值。应对改变做出修正)。为了描述辐射源尺寸效应，应说明改变被观察源辐射面积时，温度计的辐射亮度或温度读数的变化。完整的信息可用信号或温度读数与辐射源直径的关系图来表示(见图1)。离、被测温度及环境温度、观察目标面积为公称视场面积和2倍(或2倍以上)公称视场面积。对于2倍改变被观察目标面积时测得温度的绝对变化。后一种定义与源温度有关，因此需要给出测量温度范围下列试验方法用于确定目标面积从公称视场增大到两倍视场时的辐射源尺寸效应。测量距离、被测温度和源周围温度应同辐射源尺寸效应一同给出。5.7.2.1温度计置于规定的测量距离并对准参比源辐射区域的中心。将可变光阑放置在参比源开口前5.7.2.2参比源的温度稳定在接近温度计测量温度范围上限值处。5.7.2.3将光阑直径调整到略小于(不超过10%)预定视场直径。5.7.2.4水平及垂直调整温度计的位置，在瞄准线始终垂直于光阑的情况下进行对焦，以获得最大输出。5.7.2.5光阑开至制造商规定的公称视场直径，记录温度计的辐射信号或指示温度。5.7.2.6增大光阑面积至两倍温度计公称视场面积。记录温度计的辐射信号或指示温度。5.7.2.7改变光阑大小时，记录辐射读数的相对变化或温度读数的绝对变化，即温度计的辐射源尺寸效应。5.7.2.8对于仅显示温度的温度计，将参比源温度稳定在温度范围中值附近和下限值附近，重复本8GB/T36014.2—2020试验。应对改变做出修正)。发射率设定的范围和分辨力由制造商给出。获取内部发射率修正程序的信息需要联系制造商。发射率设定的试验方法不在本部分的范围内。确定光谱范围的试验方法不在本部分的范围内。光谱范围以μm或nm为单位。光谱响应度达到响应度峰值的50%的波长上、下限值区间即为光谱范围。或者，给出平均波长及响应度达到峰值的50%时的全波长宽度[半高宽(FWHM)]。对于某些温度计，尤其是窄带或光谱辐射温度计，宜给出光谱响应度远低于响应度峰值的50%(例如10%)时的波长作为上、下限值。此时需说明确定波长上、下限的条件。5.10仪表内部温度影响或环境温度影响(温度参数)若无其他规定，温度计的技术参数(例如测量不确定度)应适用于仪表整个工作温度范围或环境温度范围及湿度范围。若测量不确定度不适用于整个仪表工作温度范围或环境温度范围，则制造商应规量不确定度。此附加不确定度为仪表温度或环境温度偏离参比温度时，被测值不确定度的绝对或相对变化量。表参比温度。对于不显示内部温度的仪表，应以环境温度(即环修正窗口对温度计指示温度的影响。5.10.2.5温度计稳定在制造商规定的最低内部温度。5.10.2.6记录参比源温度和温度计的指示温度。计5.10.2.7温度计稳定在制造商规定的最高内部温度。5.10.2.8记录参比源温度和温度计的指示温度。计算并记录它们的差值。每个内部温度点上的测量不确定度。从这些不确定度可以推导出温度计的温度参数，即环境温度偏离整个试验过程中应防止温度计(即光学元件上)发生冷凝。9GB/T36014.2—2020为了使用该方法验证温度参数是否与制造商给出的参数相符，参比源的温度不确定度应远小于温度计的不确定度。每次改变环境试验箱温度后，都应留给温度计足够的热稳定时间。该稳定时间可能长于环境试验箱的稳定时间。湿度偏离参比湿度导致温度测量产生附加不确定度。湿度参数根据给定环境温度下的相对湿度，给出实测温度值的附加不确定度。它表示湿度相对于参比湿度每变化一个百分数时，被测值不确定度的绝对或相对变化量。为了确定湿度参数，应明确包括大气化学性质和温度在内的大气条件。湿度参数的试验方法不在本部分范围内。5.12长期稳定性5.12.2.3总测量时间至少为温度计设定响应时间的10倍，并至少取得10个温度计测量示值。计算这些测量值的算术平均值。下进行一次试验。试验间隔期间应关闭温度计。制造商可按照基于其技术能力和经验而制定的程序进行加速试验。参比源的长期稳定性应显著优于温度计的长期稳定性。短期稳定性宜用℃/h或预热后较短时间内(若干小时)的最大温度偏差来表示。GB/T36014.2—20205.13.2.2参比源的温度稳定在温度计测量温度范围内的某一温度。5.13.2.3总测量时间不少于3h,在测量时间内均匀分布至少10次测量。单次测量时间至少为温度计设定响应时间的10倍，并至少取得10个温度计测量示值。在整个测量时间内不应关闭温度计。在测5.13.2.4计算每次测量中温度计测得值的算术平均值。5.13.2.5短期稳定性即为总测量时间内取得的温度读数平均值中最大值和最小值之差。也可表示为该差值除以测量时间。短期稳定性若以正或负(+/一)的形式表示，则宜按该差值的一半来计算。参比源的短期稳定性应显著优于温度计的短期稳定性。重复性与温度计的噪声等效温差密切相关，并在几分钟的时间内确定。其置信水平为噪声等效温差置信水平的两倍。温度计的带宽。5.14.2.2参比源温度稳定在温度计测量温度范围内的某一温度。使预期的最大噪声幅值不超过测量温度范围的限值。5.14.2.3总测量时间不应少于3min,且持续不小于100倍温度计设定响应时间，并至少取得100个温5.14.2.4根据测量值计算出标准偏差。重复性为温度计测量示值标准偏差的2倍。参比源和附加测量设备的温度稳定性引入的噪声应远低于温度计的噪声。5.15互换性任意两台仪表的示值差异不会超过该参数值的2倍。互换性值未必与不确定度值相同。当一台仪表需要用另一台同型号仪表代替时，互换性值是产品控制的一个关键参数。5.15.2.2将第一台温度计对准参比源辐射区域的中心。5.15.2.3参比源温度稳定在温度计测量温度范围内的某一温度。5.15.2.4总测量时间应不小于100倍温度计设定响应时间，并至少取得100个温度计测量示值。GB/T36014.2—20205.15.2.5计算温度计测量示值的算术平均值。次试验时的温度不变。5.15.2.7温度计测量示值算术平均值中最大值和最小值之差的二分之一即确定响应时间的上/下限温度值应分别位于测量温度范围的0%～25%和75%～100%范围内(见图2)。输入辐射信号输入辐射信号输出信号0响应时间(0%/90%)响应时间与温度计内部信号处理方式有关。说明响应时间时，应给出温度阶跃的大小(下限值和上下述试验方法给出的试验步骤，用于确定当温度计输入辐射功率发生阶跃变化(从环境温度辐射阶跃变化到接近温度计测量温度范围上限值)时，温度计的输出信号达到全幅响应的90%所需要的时间。也可将响应时间定为全幅响应的其他百分数，例如99%(见GB/T36014.1—2018的4.1.1.16.3)。此时试验方法中的百分数也应作相应调整。5.16.2.2参比源温度稳定在接近温度计测量温度范围上限值处。少5次),直到确定出响应时间的最大值。由于温度计可能会定期执行校准之类的程序，应注意响应时GB/T36014.2—2020间试验只有在温度计处于温度测量工作模式下才能进行。5.16.2.6响应时间(0%/90%)是温度计达到最终(最大)测量值的90%时测得的最长时间(见图2)。快门装置打开所需的时间应远小于响应时间(不超过响应时间的10%),且快门装置应具有接近环境温度的稳定辐射温度(即不被参比源加热)。如果不使用带快门装置的参比源，可使用能快速调整辐射强度且波长适宜的辐射源，例如，由脉冲发生器控制的发光二极管(LED)。辐射源置于持续输出模式，并使用诸如记忆示波器之类的快速信号记录设备监控温度计的信号输出。如果使用LED,在开始试验时，应调整其工作电流，直到温度计指示为所需温度。然后减小脉冲宽度，直到温度示值达到最小/最大信号的特定比例，例如初始显示值的0%/90%。此时该设定脉冲宽度即为响应时间。确定响应时间时，若起始温度不是环境温度，宜采用一种具有两个参比源的更复杂的装置(见图3)进行类似试验。说明：A—-—参比源1;C₁,C₂——快门装置；B-—参比源2;D——温度计；图3使用两个参比源确定响应时间的试验配置示例5.17曝光时间曝光时间适用于响应时间内包含明显的滞后时间，且被测对象出现在温度计视场内的时间小于其响应时间的温度计(见图4)。此时曝光时间是一个适用参数，应由制造商给出。曝光时间与温度计内部信号处理方式、温度阶跃的幅度(起始值及稳定值)以及输出信号所达到温度阶跃的百分数有关。下述试验方法给出的试验步骤，用以确定为使输出信号达到持续辐射全幅响应的90%,输入辐射功率发生阶跃变化(起点和终点温度为环境温度，中间段温度为接近测量温度范围上限的温度值)应持续的时间间隔。也可将曝光时间定为持续辐射全幅响应的其他百分数，例如99%(见GB/T36014.1—GB/T36014.2—2020输入辐射信号输入辐射信号输出信号曝光时间0滞后时间响应时间时间5.17.2.2参比源稳定在接近温度计测量温度范围上限值的某一温度。5.17.2.3在温度计到参比源的瞄准路径中间放置一个能迅速开关且开启时间可精确调整的快门装置。温度计的输出稳定在关闭快门的辐射温度(环境温度)下。5.17.2.4打开快门，测量温度计在连续辐射下的最终(最大)输出信号(即100%值)。5.17.2.5触发数据采集系统，打开和关闭快门，测量和记录(例如使用记忆示波器)温度计响应输入辐射功率阶跃变化的信号。起始时施以长脉冲时间(远高于预期曝光时间)的光照，之后逐步减小脉冲宽度(即快门打开的时间周期),直到最大信号仅为5.17.2.4中在连续辐射下测得的输出信号具有数字化处理功能的温度计，每次测得的曝光时间可能不同，因此应重复测量足够次数(至少5次),直到确定曝光时间的最大值。由于温度计可能会定期执行校准之类的程序，应注意曝光时间试验只有在温度计处于测量工作模式下才能进行。5.17.2.6曝光时间(0%/90%)为温度计达到最大测量值(即连续辐射值)的90%时测得的快门保持打开状态的最长时间(见图4)。快门装置打开和关闭所需的时间应远小于曝光时间(不超过曝光时间的10%),且应具有接近环境温度的稳定辐射温度(即不被参比源加热)。发生器控制的发光二极管(LED)。辐射源置于持续输出模式，并使用诸如记忆示波器之类的快速信号记录设备监控温度计的信号输出。如果使用LED,在开为所需温度。然后减小脉冲宽度，直到温度示值达到最小/最大信号的特定比例，例如初始显示值的0%/90%。此时该设定脉冲宽度即为曝光时间。确定曝光时间时，若起始温度不是环境温度，宜采用一种具有两个参比源的更复杂的装置(见图3)进行类似试验。GB/T36014.2—2020该试验方法用于评估温度计从通电开始，到输出信号或温度读数达到稳定并符合制造商规定的重复性要求(5.14)所需的时间段(见图5)。5.18.2.2参比源稳定在测量温度范围内某个温度点。次输出信号。测量的间隔时间应远小于预计的预热时间。整个试验时间应不小于制造商规定的预热时间的10倍(见图5)。5.18.2.4预热时间为输出信号达到试验临近结束时的输出值减去制造商规定的重复性宽度的一半所参比源的(短期)稳定性应显著优于温度计的重复性。对某些温度计，预热时间可能与参比源的温度有关。此时试验宜至少在参比源温度为接近测量温制造商规定的重复性宽度0预热时间规定预热时间的10倍(10×)图5预热时间示例(横纵坐标标示)GB/T36014.2—2020在制造商给出的工作温度范围内，温度计应在整个测量温度范围内满足所有性能要求。下列整个稳定运行。对于不显示内部温度的仪表，应使用环境温度(即环境试验箱的温度)作为仪表温度。5.19.2.2温度计对准参比源辐射区域的中心。5.19.2.3参比源的温度稳定在接近测量温度范围下限值的某一温度。5.19.2.4温度计的内部温度稳定在其工作温度范围的下限温度。5.19.2.5记录参比源的温度和温度计的指示温度。计算并记录5.19.2.6温度计内部温度稳定在工作温度范围的上限温度。5.19.2.7记录参比源的温度和温度计的指示温度。计算并记录它们的差值。5.19.2.8参比源的温度稳定在接近测量温度范围上限值处。度计在工