Р 50.2.012-2001 ГСИ. Приборы тепловизионные. Методика поверки
Р 50.2.012-2001
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ
Государственная
система обеспечения
единства измерений
ПРИБОРЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ
Методика поверки
ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНЫ Государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии (ВНИИМ) им. Д.И. Менделеева» Госстандарта России и Государственным унитарным предприятием Всероссийским научным центром «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова» и доработаны Подкомитетом 6 «Эталоны и поверочные схемы в области температурных, теплофизических и дилатометрических измерений» Технического комитета по стандартизации ТК 206 «Эталоны и поверочные схемы»
ВНЕСЕНЫ Управлением метрологии Госстандарта России
2 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 21 ноября 2001 г. № 473-ст
3 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения . 1 2 Нормативные ссылки . 2 3 Определения . 2 4 Операции и средства поверки . 2 5 Условия поверки и подготовка к ней . 3 6 Требования безопасности . 3 7 Внешний осмотр . 3 8 Проверка электрической прочности изоляции . 3 9 Проверка сопротивления изоляции . 3 10 Опробование . 3 11 Проверка диапазона и определение погрешности . 4 12 Определение разрешения в горизонтальном направлении . 5 13 Определение угла поля зрения . 5 14 Оформление результатов поверки . 6 Приложение А Эскиз тепловой миры с метками . 6 Приложение Б Протокол поверки тепловизионного прибора . 6 Приложение В Библиография . 7 |
Р 50.2.012-2001
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
ПРИБОРЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ
Методика поверки
Дата введения 2002-07-01
1 Область применения
Настоящие рекомендации распространяются на тепловизионные измерительные приборы общего назначения (далее - тепловизоры) и содержат методику их первичной и периодической поверок.
Периодическую поверку тепловизоров проводят не реже одного раза в год.
2 Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8.558-93 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры
ГОСТ 12.2.007.9-93 (МЭК 519-1-84) Безопасность электротермического оборудования. Часть 1. Общие требования
ПР 50.2.006-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений
ПР 50.2.012-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок аттестации поверителей средств измерений
3 Определения
В настоящих рекомендациях применяют следующие термины с соответствующими определениями:
тепловизионный прибор (тепловизор): Оптико-электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и формирования видимых изображений объектов по их тепловому излучению в инфракрасной области спектра с возможностью отображения движения объектов в результате смены близких по содержанию кадров.
эталонный (образцовый) протяженный излучатель: Излучатель в виде модели абсолютно черного тела (АЧТ), угловые размеры которого более чем в десять раз превышают элементарное поле зрения тепловизионного прибора.
элементарное поле зрения: Пространственный угол, в пределах которого инфракрасное излучение воспринимается одним фоточувствительным элементом фотоприемного устройства.
тепловая мира: Тепловой объект, имеющий хотя бы в одном направлении регулярную пространственную структуру.
угол поля зрения: Пространственный угол, в пределах которого возможно измерение с помощью тепловизионного прибора при фиксированном положении в пространстве всех элементов его оптической системы.
4 Операции и средства поверки
При поверке тепловизоров используют эталонные средства измерений (средства поверки), указанные в таблице 1.
Таблица 1 - Операции и средства поверки тепловизоров
Наименование операции |
Номер раздела настоящих рекомендаций |
Средства поверки и их метрологические характеристики |
Обязательность проведения операций |
|||
при выпуске из производства |
после ремонта |
при периодической поверке |
||||
как типа |
единичного экземпляра |
|||||
1 Внешний осмотр |
7 |
- |
Да |
Да |
Да |
Да |
2 Проверка электрической прочности изоляции |
8 |
Пробойная установка УПУ-1М. Напряжение 500 В, частота 50 Гц, мощность 0,25 кВ·А |
Да |
Да |
Да |
Нет |
3 Проверка сопротивления изоляции |
9 |
Мегомметр М1101М. Класс 2,5 |
Да |
Да |
Да |
Нет |
4 Опробование |
10 |
- |
Да |
Да |
Да |
Да |
5 Проверка диапазона и определение погрешности |
11 |
Эталонный (образцовый) протяженный излучатель для диапазона температур от минус 50 до плюс 80 °С. Доверительная погрешность излучателя 0,6 °С при доверительной вероятности 0,95. Для диапазона от 0 до 2500 °С доверительная погрешность излучателя 0,5 °С при температуре 0 °С и 7,5 °С при температуре 2500 °С при доверительной вероятности 0,95. Излучательная способность не менее 0,95. По ГОСТ 8.558 |
Да |
Да |
Да |
Да |
6 Определение разрешения в горизонтальном направлении |
12 |
Тепловая мира с переменной щелью. Диапазон изменения размера щели от 0 до 50 мм, шаг 0,1 мм. Высота щели 140 мм |
Да |
Да |
Да |
Нет |
7 Определение угла поля зрения |
13 |
Тепловая мира с метками. Эскиз миры - по приложению А . Измерительная линейка длиной 500 мм с ценой деления 1 мм |
Да |
Да |
Да |
Нет |
Примечание - Допускается применять другие средства измерений, обеспечивающие требуемую точность измерений.
5 Условия поверки и подготовка к ней
5.1 При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:
- температура окружающего воздуха (20±5) ° С;
- относительная влажность воздуха (65±15) %;
- атмосферное давление (101,325±3,000) кПа;
- напряжение питающей сети (220±4,4) В;
- частота питания переменного тока (50±0,5) Гц, - если в технических условиях (далее - ТУ) на тепловизор не указаны другие условия.
На тепловизор не должны воздействовать:
- удары, вибрации, внешние электромагнитные поля, посторонние источники излучений, влияющие на показания средств измерений
- пары кислот, щелочей, а также газы, вызывающие коррозию.
5.2 Все указанные в таблице 1 средства измерений (средства поверки) должны иметь свидетельства о поверке.
5.3 Средства измерений (средства поверки) должны быть подготовлены к работе в соответствии с эксплуатационными документами (далее - ЭД).
6 Требования безопасности
6.1 К поверке допускают операторов, имеющих квалификацию госповерителя в области пирометрии и радиометрии инфракрасного излучения и аттестованных в соответствии с ПР 50.2.012.
6.2 При поверке соблюдают требования безопасности, указанные в ТУ на тепловизор, а также в ГОСТ 12.2.007.9 и [1].
7 Внешний осмотр
7.1 При внешнем осмотре должно быть установлено:
- соответствие комплектности и маркировки тепловизора ЭД на него;
- соответствие тепловизора требованиям безопасности, изложенным в ТУ на тепловизор;
- отсутствие внешних повреждений комплекта поверяемого тепловизора, влияющих на его метрологические характеристики.
7.2 Тепловизор, не отвечающий требованиям 7.1, поверке не подлежит.
8 Проверка электрической прочности изоляции
Проверку электрической прочности изоляции проводят на пробойной установке УПУ-1М, которую подключают к закороченным клеммам питания и корпусу тепловизора. Изоляцию выдерживают под испытательным напряжением в течение 1 мин, после чего плавно снижают значение напряжения до нуля. Результаты испытаний считают удовлетворительными, если не произошло пробоя или перекрытия изоляции. Появление коронного разряда не является признаком неудовлетворительных результатов испытаний.
9 Проверка сопротивления изоляции
Проверку сопротивления изоляции проводят мегомметром М1101М путем подключения его к закороченным клеммам питания и корпусу тепловизора. Электрическое сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм.
10 Опробование
10.1 Тепловизор включают в сеть и проверяют его работоспособность в соответствии с ЭД.
10.2 Тепловизор, у которого при опробовании в соответствии с ЭД обнаружена неисправность, поверке не подлежит.
11 Проверка диапазона и определение погрешности
11.1 Тепловизор и эталонный (образцовый) протяженный излучатель подготавливают к работе согласно ЭД указанных приборов. Тепловизор наводят на центр излучающей поверхности излучателя.
11.2 Устанавливают температурный режим излучателя, соответствующий нижней границе диапазона измерений тепловизора.
11.3 Измеряют температуру излучателя с учетом его излучательной способности.
11.4 Аналогичные операции выполняют при температуре излучателя, соответствующей средней точке диапазона измерений тепловизора и верхней границе диапазона.
11.5 Для определения погрешности при каждом температурном режиме излучателя (в нижней, средней и верхней точках диапазона тепловизора) выполняют не менее 10 измерений.
11.6 За погрешность тепловизора принимают границы суммарной погрешности Δ, выраженной в градусах Цельсия, оцениваемой для каждого температурного режима излучателя следующим образом.
11.6.1 По полученным результатам измерений для каждого температурного режима рассчитывают среднее арифметическое значение температуры , ° С, по формуле
, (1)
где Т i - i-й результат измерений температуры, °С; п - число измерений.
11.6.2 Среднее квадратическое отклонение среднего арифметического результатов измерений S , °С, вычисляют по формуле
. (2)
11.6.3 Доверительные границы случайной погрешности ε, °С, оценивают по формуле
, (3)
где t - коэффициент Стьюдента (при п = 10 и доверительной вероятности 0,95 t = 2,262).
11.6.4 Разность полученного в соответствии с 11.6.1 среднего арифметического значения температуры и значения температуры эталонного (образцового) протяженного излучателя , °С, вычисляют по формуле
. (4)
11.6.5 Границу неисключенной систематической погрешности тепловизора Θ, °С, оценивают по формуле
, (5)
где k - коэффициент, зависящий от выбранной доверительной вероятности; при доверительной вероятности 0,95 k = 1,1; Δэ(о)- граница погрешности эталонного (образцового) излучателя.
11.6.6 Границу суммарной погрешности тепловизора Δ для каждого температурного режима вычисляют по формуле
, (6)
где К - коэффициент, отн. ед., вычисляют по формуле
. (7)
11.7 Граница суммарной погрешности Δ, определенная при каждом температурном режиме, не должна превышать предела допустимой погрешности, указанной в ТУ на тепловизор.
12 Определение разрешения в горизонтальном направлении
12.1 Перед тепловизором на расстоянии R = 1 м от входного окна устанавливают тепловую миру с переменной щелью в вертикальном положении. За ней, вплотную, располагают эталонный (образцовый) протяженный излучатель. Тепловизор подготавливают к работе в соответствии с ЭД, устанавливают режим работы, соответствующий максимальной чувствительности, и наводят на центр щели.
12.2 Устанавливают температурный режим эталонного (образцового) протяженного излучателя, превышающий температуру окружающей среды на 10-12 °С.
12.3 Устанавливают максимальную ширину щели и измеряют температуру с помощью тепловизора.
12.4 Уменьшают ширину щели до тех пор, пока показания тепловизора не уменьшатся в два раза. Фиксируют ширину щели a 0 выраженную в миллиметрах. Угловой размер щели α0, рад, определяют по формуле
, (8)
где R - расстояние от входного окна тепловизора до миры, мм; r - расстояние от входного окна тепловизора до входного зрачка оптической системы, мм.
12.5 Разрешение в горизонтальном направлении, равное угловому размеру щели α0, должно соответствовать указанному в ТУ на тепловизор.
13 Определение угла поля зрения
13.1 Перед тепловизором на расстоянии R = 1 м от входного окна устанавливают тепловую миру с метками. За ней, вплотную, располагают эталонный (образцовый) протяженный излучатель. Тепловизор подготавливают к работе в соответствии с ЭД, устанавливают режим работы, соответствующий максимальной чувствительности, и наводят на центр миры.
13.2 Устанавливают температурный режим эталонного (образцового) протяженного излучателя, превышающий температуру окружающей среды на 10-12 °С.
13.3 На изображении тепловой миры отмечают крайние метки, регистрируемые по вертикали и горизонтали.
13.4 Измеряют расстояние между крайними метками миры по горизонтали (А) и вертикали (В).
13.5 Угол поля зрения в горизонтальном φ x и в вертикальном направлении φ y , рад, определяют соответственно по формулам:
, (9)
, (10)
где φ x , φ y - углы поля зрения в горизонтальном и вертикальном направлениях, рад, соответственно; А и В - линейные размеры поля зрения по горизонтали и вертикали, соответственно, мм; R - расстояние от входного окна тепловизора до миры, мм; r - расстояние от входного окна тепловизора до входного зрачка оптической системы, мм.
13.6 Углы поля зрения φ x и φ y должны соответствовать указанным в ТУ на тепловизор. В противном случае на тепловизор выдают извещение о непригодности с указанием причин непригодности.
14 Оформление результатов поверки
14.1 Результаты поверки вносят в протокол по форме в соответствии с приложением Б.
14.2 При положительных результатах поверки выдают свидетельство о поверке.
14.3 В свидетельстве о поверке указывают следующие данные:
- диапазон измерения температур;
- погрешность измерения температур;
- разрешение в горизонтальном направлении;
- угол поля зрения в горизонтальном и вертикальном направлениях.
14.4 При отрицательных результатах поверки выдают извещение о непригодности тепловизора в соответствии с требованиями ПР 50.2.006 с указанием причин непригодности.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
Эскиз тепловой миры с метками
Рисунок А. 1
Материал - медь, толщина 1 мм.
Одна сторона полированная, другая подлежит чернению.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)
Протокол поверки тепловизионного прибора
Заводской номер тепловизора ______________________
Измерения проведены в период с ________________ по ______________
Перечень использованных средств измерений
Условия поверки
Результаты поверки:
Диапазон измерения температур, ºС от ______________ до ______________
Погрешность измерения температур, ºС ___________________
Разрешение в горизонтальном направлении, рад _______________ ______________
Угол поля зрения в горизонтальном и вертикальном направлениях, рад _____________
Выводы: соответствие полученных результатов паспортным данным тепловизора или ТУ на него; возможность выдачи свидетельства о поверке тепловизора.
Поверитель (должность, фамилия, имя, отчество)
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(справочное)
Библиография
[1] Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. -Днепропетровск: Изд-во Пром i нь, 1972
Ключевые слова: поверка, погрешность, тепловизор, эталон, темперара, тепловая мира, эталонный протяженный излучатель