PAGEJJF中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJFXXXX-XXXX紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems（征求意見(jiàn)稿）XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布JJFXXXX-XXXXJJFXXXX-XXXX紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems歸口單位：全國(guó)光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位：中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院西南技術(shù)物理研究所中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院參加起草單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所西安應(yīng)用光學(xué)研究所本規(guī)范委托全國(guó)光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：張憲亮（中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院）劉若凡（中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院）黃寶平（西南技術(shù)物理研究所）徐英瑩（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）參加起草人：蘇紅雨（中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院）劉紅元（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所）王學(xué)新（西安應(yīng)用光學(xué)研究所）PAGEI目錄TOC\t"標(biāo)準(zhǔn)文件_章標(biāo)題,1,標(biāo)準(zhǔn)文件_一級(jí)條標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄標(biāo)識(shí),1,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄章標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄一級(jí)條標(biāo)題,3,標(biāo)準(zhǔn)文件_引言標(biāo)題,1"引言 （II）1范圍 （1）2引用文件 （1）3術(shù)語(yǔ) （1）3.1噪聲等效溫差 （1）3.2視場(chǎng) （1）3.3瞬時(shí)視場(chǎng) （1）4概述 （2）5計(jì)量特性 （2）5.1噪聲等效溫差 （2）6校準(zhǔn)條件 （2）6.1環(huán)境條件 （2）6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 （2）7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 （3）7.1外觀檢查 （3）7.2噪聲等效溫差 （3）8校準(zhǔn)結(jié)果 （6）9復(fù)校時(shí)間間隔 （7）附錄A原始記錄推薦格式 （8）附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)推薦格式 （9）附錄C測(cè)量不確定度度評(píng)價(jià)示例 （10）引言JJF1001《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》、JJF1032《光學(xué)輻射計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義》、JJF1059.1《測(cè)量不確定評(píng)定與表示》和JJF1071《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范編訂的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差（NETD）的校準(zhǔn)，不包括電荷耦合器件或熱釋電攝像機(jī)的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了以下文件：GB/T12604.9-2021無(wú)損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)紅外熱像儀GB/T19870-2018工業(yè)檢測(cè)型紅外熱像儀ISO18251-2:2023無(wú)損檢測(cè)紅外熱成像第2部分:系統(tǒng)和設(shè)備的綜合性能測(cè)試方法Non-destructivetesting-Infraredthermography-Part2：TestmethodforintegratedperformanceofsystemandequipmentASTME1543-14(2022)熱成像系統(tǒng)噪聲等效溫差的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程StandardPracticeforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)則；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)則。3術(shù)語(yǔ)3.1噪聲等效溫差，noiseequivalenttemperaturedifference；NETD紅外系統(tǒng)的信噪比為1時(shí)，目標(biāo)與背景之間的溫度差。它是評(píng)價(jià)紅外成像系統(tǒng)探測(cè)目標(biāo)靈敏程度和噪聲大小的一個(gè)客觀參數(shù)。3.2視場(chǎng)，fieldofview；fieldofvision；FOV 儀器接收全部輸入輻射能量的對(duì)向角。視場(chǎng)的大小直接影響圖像的分辨率。在相同檢測(cè)距離的條件下，視場(chǎng)越大，檢測(cè)面積越大。在相同檢測(cè)距離和相同像素?cái)?shù)的條件下，視場(chǎng)越大，空間分辨率越低。注1：用度或者弧度表示矩形或者方形對(duì)向角的每條邊；直接用度或者弧度表示圓形對(duì)向角。注2：視場(chǎng)決定了紅外成像系統(tǒng)的成像大小或總視場(chǎng)。注3：視場(chǎng)是在任何給定時(shí)刻可觀察的角度范圍。3.3瞬時(shí)視場(chǎng)，instantaneousfieldofview；IFOV 探測(cè)器單元對(duì)應(yīng)的物空間的對(duì)向角。取決于鏡頭和像素間距的大小。IFOVh=式中，Φh,Φv分別為水平視場(chǎng)角度Nh，N4概述紅外成像系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)距離取決于系統(tǒng)的探測(cè)靈敏度，而系統(tǒng)的靈敏度取決于系統(tǒng)的NETD，因此系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)距離可以通過(guò)系統(tǒng)NETD來(lái)進(jìn)行評(píng)估。噪聲等效溫差是在視場(chǎng)中產(chǎn)生的輸出信號(hào)值等于噪聲均方根值時(shí)的目標(biāo)和背景之間溫度差，也就是系統(tǒng)能夠識(shí)別的最小信號(hào)值。對(duì)噪聲等效溫差進(jìn)行精確測(cè)量，能夠同時(shí)獲得系統(tǒng)的溫度分辨特性，噪聲特性以及增益、線性度、動(dòng)態(tài)范圍、飽和特性及均勻性等。NETD測(cè)量系統(tǒng)框圖如圖1所示，其中平行光管用于將目標(biāo)靶的紅外光束轉(zhuǎn)換為平行光束，它的使用是可選的。黑體輻射源黑體輻射源刀口靶平行光管紅外成像系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理圖1.NETD測(cè)量系統(tǒng)組成框圖5計(jì)量特性5.1噪聲等效溫差NETD環(huán)境溫度在18C～25致冷型紅外成像系統(tǒng)：≤60mK；非致冷型紅外成像系統(tǒng)：≤150mK。注：以上指標(biāo)不是用于儀器的合格性判別，僅提供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：18C～25C，環(huán)境溫度變化控制在±16.1.2相對(duì)濕度：≤80％。6.1.3電源電壓：（220±22）V，頻率（50±0.5）Hz。6.1.4儀器應(yīng)安放在穩(wěn)固的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，并調(diào)節(jié)至水平狀態(tài)，儀器應(yīng)防止沖擊、振動(dòng)、外部電磁場(chǎng)或影響測(cè)量?jī)x器讀數(shù)的外部輻射源的影響。6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1黑體輻射源a）黑體輻射源通常用于在進(jìn)行參數(shù)測(cè)試時(shí)提供均勻的溫度背景。 b）黑體輻射源應(yīng)為帶小孔的矩形或圓形平面空腔，以確保高發(fā)射率。 c）溫度范圍應(yīng)涵蓋紅外成像系統(tǒng)的溫度測(cè)量范圍。 d）溫度穩(wěn)定性：≤±0.05℃。 e）溫度均勻性：≤±0.05℃。f）發(fā)射率：≥0.95。6.2.2靶標(biāo)靶標(biāo)形成目標(biāo)背景，黑體輻射源穿過(guò)靶標(biāo)時(shí)，孔徑就變成了目標(biāo)。靶標(biāo)的背面是高反射的金屬表面有助于最大限度地減少黑體輻射源對(duì)目標(biāo)背景溫度的影響，靶標(biāo)的前表面是用高發(fā)射率涂料或涂層涂覆觀察的表面，與黑體輻射源的發(fā)射率保持一致。注：噪聲等效溫差靶常見(jiàn)包括刀口靶、圓形靶、方靶等。6.2.3平行光管 a）用于將目標(biāo)的紅外光束轉(zhuǎn)換為平行光束，它的使用是可選的。 b）焦距應(yīng)至少為被測(cè)紅外成像系統(tǒng)焦距的3倍。 c）光學(xué)孔徑應(yīng)大于被測(cè)紅外成像系統(tǒng)的接收孔徑。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1外觀檢查被校紅外成像儀器的功能狀態(tài)正常，其受光面的表面應(yīng)清潔無(wú)劃痕、斑點(diǎn)或指紋，主機(jī)及其各種配件的殼體不應(yīng)出現(xiàn)明顯的劃傷、凹陷、變形、脫漆。殼體應(yīng)清潔無(wú)污跡。7.2噪聲等效溫差NETD7.2.1調(diào)節(jié)溫差黑體輻射源溫度設(shè)置，通常為2℃（如熱像儀輸出信號(hào)處于飽和狀態(tài)，可降低設(shè)定溫差），使目標(biāo)圖像占全視場(chǎng)1/10以上。7.2.2根據(jù)圖1所示，將紅外成像系統(tǒng)放在工作臺(tái)上，調(diào)節(jié)使其光軸與檢測(cè)設(shè)備的主光軸同軸，并將刀口靶安裝在黑體輻射源上，將熱成像系統(tǒng)最佳地直接聚焦在刀口靶上，且確保黑體輻射源覆蓋紅外成像系統(tǒng)的整個(gè)視場(chǎng)。如有必要，可以在紅外成像系統(tǒng)和刀口靶之間放置平行光管。7.2.3調(diào)整好測(cè)量系統(tǒng)后，給被測(cè)紅外成像系統(tǒng)加上規(guī)定電壓，使其處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。7.2.4根據(jù)圖1所示的測(cè)量系統(tǒng)，分別在黑體溫度T和靶標(biāo)溫度T0下，連續(xù)采集數(shù)據(jù)（推薦取F≥100），得到如圖2所示的2組F幀兩維數(shù)組。在溫度T、T0條件下，分別測(cè)量得到F幀兩維數(shù)組為VV溫度f(wàn)=Ff=2f=1V溫度f(wàn)=Ff=2f=1圖2.響應(yīng)電壓測(cè)量7.2.5計(jì)算像元響應(yīng)電壓靶標(biāo)溫度T0時(shí)，像元信號(hào)電壓按式（VDS式中，VDSi,j,T0為在靶標(biāo)溫度T0條件下，第VDS[i,j,T0,f]為在靶標(biāo)溫度TF為采樣總幀數(shù)，≥100。黑體溫度T時(shí)，像元信號(hào)電壓按式（2）計(jì)算：VDS式中，VDSi,j,T為在黑體溫度T條件下，第i行第jVDS[i,j,T,f]為在黑體溫度T條件下，第i行第像元響應(yīng)電壓像元響應(yīng)電壓按式（3）計(jì)算：VS式中，K為系統(tǒng)增益（測(cè)量中放大器的放大倍數(shù)）。 上述式（1）、式（2）和式（3）的運(yùn)算，用圖3表示。VV溫度f(wàn)=Ff=2f=1V溫度f(wàn)=Ff=2f=111式（式（-V=式（圖3.像元響應(yīng)電壓運(yùn)算7.2.6平均響應(yīng)電壓平均響應(yīng)電壓按式（4）計(jì)算：VS式中，M為像元的總行數(shù)； N為像元的總列數(shù)； d為死像元； h為過(guò)熱像元。7.2.7像元噪聲電壓在靶標(biāo)溫度T0條件下采集的F幀兩維數(shù)組VDS[i,j,T0VN式（5）的運(yùn)算，由圖4表示。式（式（式（V溫度f(wàn)=Ff=2f=1VV圖4.像元噪聲電壓運(yùn)算7.2.8平均噪聲電壓平均響應(yīng)電壓按式（6）計(jì)算： VN7.2.9像元噪聲等效溫差根據(jù)測(cè)量的像元響應(yīng)電壓VSi,j和像元噪聲電壓NETDi,j式中，?T=T-T7.2.10平均噪聲等效溫差平均噪聲等效溫差按式（8）計(jì)算：NETD=18校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書(shū)上反映。校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)至少包括以下信息：標(biāo)題：“校準(zhǔn)證書(shū)”；實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；證書(shū)的唯一性標(biāo)識(shí)（如編號(hào)），每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)；客戶的名稱和地址；被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接收日期；如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說(shuō)明；校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明；校準(zhǔn)環(huán)境的描述；校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明；對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明；校準(zhǔn)證書(shū)或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校準(zhǔn)對(duì)象有效的聲明；未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書(shū)的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔 建議復(fù)校周期不超過(guò)1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。附錄A紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差NETD校準(zhǔn)原始記錄推薦格式原始記錄編號(hào)證書(shū)編號(hào)儀器名稱型號(hào)/規(guī)格制造廠出廠編號(hào)送校單位電話地址聯(lián)系人校準(zhǔn)依據(jù)受樣日期年月日校準(zhǔn)地點(diǎn)校準(zhǔn)日期年月日校準(zhǔn)使用的器具編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)器具證書(shū)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)器具有效期至年月日實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件溫度：℃濕度：%RH1.平均噪聲電壓VN靶標(biāo)溫度T0（平均噪聲電壓2.平均響應(yīng)電壓V黑體溫度T（K平均響應(yīng)電壓3.噪聲等效溫差(NETD=校準(zhǔn)不確定度：U=(k=2)備注：校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)推薦格式校準(zhǔn)結(jié)果1.噪聲等效溫差(NETD=校準(zhǔn)不確定度：U=(k=2)

附錄C紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定本附錄對(duì)采用黑體輻射源標(biāo)準(zhǔn)器和刀口靶校準(zhǔn)紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差NETD的測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定進(jìn)行實(shí)例分析。C.1測(cè)量方法按照本校準(zhǔn)規(guī)范的要求和步驟，用黑體輻射源和刀口靶標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)紅外成像系統(tǒng)噪聲等效溫差NETD進(jìn)行校準(zhǔn)。C.2測(cè)量模型建立測(cè)量模型

NETD=?TVS/VN式中：?T為黑體輻射源和靶標(biāo)之間的溫度差；VS、VN分別為C.3影響校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度來(lái)源C.3.1紅外成像系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置中黑體輻射源溫度的穩(wěn)定性和均勻性u(píng)1C.3.2校準(zhǔn)裝置中測(cè)量紅外成像系統(tǒng)的信號(hào)電壓u2C.3.3校準(zhǔn)裝置中測(cè)量紅外成像系統(tǒng)的噪聲電壓均方根u3；C.3.4測(cè)量