確保紅外測溫的準(zhǔn)確性/可追溯性

使用紅外 (IR) 攝像機(jī)和點(diǎn)溫度計(jì)進(jìn)行溫度檢測正在成為準(zhǔn)確檢測電氣、電子、機(jī)械、HVAC 和過程控制系統(tǒng)的最快捷、最安全的方法之一。這些儀器可以檢測到會(huì)帶來麻煩的細(xì)微或不那么細(xì)微的溫差。它們還允許用戶與高溫、危險(xiǎn)或移動(dòng)目標(biāo)保持安全距離。

為確保其準(zhǔn)確性，像其他儀器一樣需要校準(zhǔn)紅外攝像機(jī)和紅外點(diǎn)溫度計(jì)。用于校準(zhǔn)它們的標(biāo)準(zhǔn)也必須通過校準(zhǔn)到更高準(zhǔn)確度水平的設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。所以它最終達(dá)到了國際單位制 (SI) 開爾文 - 國際單位制熱力學(xué)溫度的基本單位。計(jì)量可追溯性至關(guān)重要，因?yàn)闇?zhǔn)確的溫度測量會(huì)影響工廠安全、工藝效率、材料強(qiáng)度、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備壽命等。

開爾文在 1967 年被度量衡大會(huì)（或 CGPM，來自法國“Conférence générale des poids et mesures”）牢固確立為溫度的基本單位，并定義為 1/273.16 的熱力學(xué)溫度的分?jǐn)?shù)。水的三相點(diǎn)。材料的三相點(diǎn)是當(dāng)它同時(shí)以固體、液體和氣體的形式存在時(shí)，它只能在特定的溫度和壓力條件下發(fā)生；對(duì)于水，溫度為 0.01°C，壓力為 6.1173 mbar。維護(hù) CGPM 制定的 SI 基本單位標(biāo)準(zhǔn)的責(zé)任在于各國政府建立的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。

校準(zhǔn)校準(zhǔn)器

為了使其組織的紅外校準(zhǔn)可追溯性標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過四年的發(fā)展，2015 年 5 月在華盛頓州埃弗雷特開設(shè)了專門的實(shí)驗(yàn)室 Fluke IR Primary Reference Standards Lab。這個(gè)想法是建立一個(gè)主要的參考實(shí)驗(yàn)室，可以將紅外可追溯性傳播到公司在全球的其他紅外校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室維護(hù)公司的主要參考標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)從開爾文的 SI 基本單位到客戶產(chǎn)品的全程可追溯性。該實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)專門用于校準(zhǔn)分發(fā)給全球所有福祿克工廠和服務(wù)中心的紅外參考標(biāo)準(zhǔn)的空間。它還提供了急需的研發(fā)空間。

在 IR 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中執(zhí)行的測量已獲得國際標(biāo)準(zhǔn) ISO/IEC 17025 的認(rèn)可，以支持 Fluke 客戶服務(wù)中心的認(rèn)可校準(zhǔn)。ISO/IEC 17025 是一項(xiàng)自愿性標(biāo)準(zhǔn)，但一些行業(yè)現(xiàn)在要求其 IR 校準(zhǔn)獲得此認(rèn)證。

對(duì)于高溫應(yīng)用，追溯路徑始于美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST)；德國聯(lián)邦物理技術(shù)公司 (PTB) 的低溫應(yīng)用。Fluke 實(shí)驗(yàn)室將其主要參考標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送到 NIST 或 PTB，在那里測量它們的性能，從而建立到開爾文國際單位制基本單位的可追溯性鏈。這些設(shè)備裝在專用容器中運(yùn)輸，以保護(hù)它們免受環(huán)境和物理損壞。Fluke 執(zhí)行嚴(yán)格的置信度檢查，以幫助確保在運(yùn)輸過程中保持這些標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。

一旦返回紅外計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，這些主要參考標(biāo)準(zhǔn)將用于校準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)——也稱為傳輸標(biāo)準(zhǔn)（見圖 1 和 2）。傳輸標(biāo)準(zhǔn)，包括特殊的光學(xué)和探測器，專門用于校準(zhǔn)生產(chǎn)車間或福祿克客戶服務(wù)中心的黑體腔設(shè)備。

圖 1：對(duì)于其高溫測量產(chǎn)品，F(xiàn)luke 將其主要標(biāo)準(zhǔn) Raytek MA1 β 和 MA2 β 發(fā)送到 NIST，以建立對(duì)開爾文 SI 單位的可追溯性，然后校準(zhǔn) Raytek 工作標(biāo)準(zhǔn)以校準(zhǔn)測試設(shè)備。

圖 2：對(duì)于其低溫測量產(chǎn)品，F(xiàn)luke 將其 Raytek TriRat T#6 和 Heitronics TRT II 主要標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送給 PTB，然后使用適當(dāng)?shù)墓ぷ鳂?biāo)準(zhǔn)來確保其測試設(shè)備的可追溯性。

黑體輻射器的概念是指一種理想的溫度源，它可以吸收所有入射電磁輻射，在所有波長和入射角。它還根據(jù)普朗克定律輻射所有紅外能量。由于完美的黑體在物理上是無法實(shí)現(xiàn)的，因此使用近黑體（也稱為“灰體”）。Fluke IR 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室擁有這些設(shè)備的幾種不同設(shè)計(jì)，這些設(shè)備提供“已知”值以與被校準(zhǔn)儀器上的未知溫度值進(jìn)行比較。

黑體腔設(shè)備經(jīng)過校準(zhǔn)后，用于在制造過程中校準(zhǔn)紅外熱像儀客戶產(chǎn)品。校準(zhǔn)站設(shè)置在一個(gè)圓圈內(nèi)，在圓圈的外側(cè)有多個(gè)紅外攝像機(jī)引擎，每個(gè)引擎都指向其內(nèi)部經(jīng)過輻射校準(zhǔn)的黑體。相機(jī)與黑體的正確幾何形狀和物理對(duì)齊對(duì)于獲得準(zhǔn)確的校準(zhǔn)結(jié)果至關(guān)重要。

每個(gè)黑體都有不同的溫度，范圍從 15°C 到 400°C（59°F – 753°F）或更高，具體取決于正在校準(zhǔn)的紅外熱像儀。紅外引擎緩慢地圍繞黑體旋轉(zhuǎn)，每個(gè)引擎都指向每個(gè)黑體以校準(zhǔn)該溫度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成循環(huán)時(shí)，它們會(huì)進(jìn)行輻射校準(zhǔn)，并可追溯到 SI 基本溫度單位。

審核編輯：湯梓紅