PAGEJJF中華人民共和國國家計量技術規范JJFXXXX-XXXX紅外成像系統噪聲等效溫差校準規范CalibrationSpecificationforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems（征求意見稿）XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施國家市場監督管理總局發布JJFXXXX-XXXXJJFXXXX-XXXX紅外成像系統噪聲等效溫差校準規范CalibrationSpecificationforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems歸口單位：全國光學計量技術委員會主要起草單位：中國測試技術研究院西南技術物理研究所中國計量科學研究院參加起草單位：中國電子科技集團公司第四十一研究所西安應用光學研究所本規范委托全國光學計量技術委員會負責解釋本規范主要起草人：張憲亮（中國測試技術研究院）劉若凡（中國測試技術研究院）黃寶平（西南技術物理研究所）徐英瑩（中國計量科學研究院）參加起草人：蘇紅雨（中國測試技術研究院）劉紅元（中國電子科技集團公司第四十一研究所）王學新（西安應用光學研究所）PAGEI目錄TOC\t"標準文件_章標題,1,標準文件_一級條標題,2,標準文件_附錄標識,1,標準文件_附錄章標題,2,標準文件_附錄一級條標題,3,標準文件_引言標題,1"引言 （II）1范圍 （1）2引用文件 （1）3術語 （1）3.1噪聲等效溫差 （1）3.2視場 （1）3.3瞬時視場 （1）4概述 （2）5計量特性 （2）5.1噪聲等效溫差 （2）6校準條件 （2）6.1環境條件 （2）6.2測量標準及其他設備 （2）7校準項目和校準方法 （3）7.1外觀檢查 （3）7.2噪聲等效溫差 （3）8校準結果 （6）9復校時間間隔 （7）附錄A原始記錄推薦格式 （8）附錄B校準證書內頁推薦格式 （9）附錄C測量不確定度度評價示例 （10）引言JJF1001《通用計量術語及定義》、JJF1032《光學輻射計量名詞術語及定義》、JJF1059.1《測量不確定評定與表示》和JJF1071《國家計量校準規范編寫規則》共同構成支撐本規范編訂的基礎性系列規范。本規范為首次發布。紅外成像系統噪聲等效溫差校準規范1范圍本規范適用于紅外成像系統噪聲等效溫差（NETD）的校準，不包括電荷耦合器件或熱釋電攝像機的校準。2引用文件本規范引用了以下文件：GB/T12604.9-2021無損檢測術語紅外熱像儀GB/T19870-2018工業檢測型紅外熱像儀ISO18251-2:2023無損檢測紅外熱成像第2部分:系統和設備的綜合性能測試方法Non-destructivetesting-Infraredthermography-Part2：TestmethodforintegratedperformanceofsystemandequipmentASTME1543-14(2022)熱成像系統噪聲等效溫差的標準實施規程StandardPracticeforNoiseEquivalentTemperatureDifferenceofThermalImagingSystems凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規則；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規則。3術語3.1噪聲等效溫差，noiseequivalenttemperaturedifference；NETD紅外系統的信噪比為1時，目標與背景之間的溫度差。它是評價紅外成像系統探測目標靈敏程度和噪聲大小的一個客觀參數。3.2視場，fieldofview；fieldofvision；FOV 儀器接收全部輸入輻射能量的對向角。視場的大小直接影響圖像的分辨率。在相同檢測距離的條件下，視場越大，檢測面積越大。在相同檢測距離和相同像素數的條件下，視場越大，空間分辨率越低。注1：用度或者弧度表示矩形或者方形對向角的每條邊；直接用度或者弧度表示圓形對向角。注2：視場決定了紅外成像系統的成像大小或總視場。注3：視場是在任何給定時刻可觀察的角度范圍。3.3瞬時視場，instantaneousfieldofview；IFOV 探測器單元對應的物空間的對向角。取決于鏡頭和像素間距的大小。IFOVh=式中，Φh,Φv分別為水平視場角度Nh，N4概述紅外成像系統的目標探測距離取決于系統的探測靈敏度，而系統的靈敏度取決于系統的NETD，因此系統的目標探測距離可以通過系統NETD來進行評估。噪聲等效溫差是在視場中產生的輸出信號值等于噪聲均方根值時的目標和背景之間溫度差，也就是系統能夠識別的最小信號值。對噪聲等效溫差進行精確測量，能夠同時獲得系統的溫度分辨特性，噪聲特性以及增益、線性度、動態范圍、飽和特性及均勻性等。NETD測量系統框圖如圖1所示，其中平行光管用于將目標靶的紅外光束轉換為平行光束，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計算機數據采集及處理圖1.NETD測量系統組成框圖5計量特性5.1噪聲等效溫差NETD環境溫度在18C～25致冷型紅外成像系統：≤60mK；非致冷型紅外成像系統：≤150mK。注：以上指標不是用于儀器的合格性判別，僅提供參考。6校準條件6.1環境條件6.1.1環境溫度：18C～25C，環境溫度變化控制在±16.1.2相對濕度：≤80％。6.1.3電源電壓：（220±22）V，頻率（50±0.5）Hz。6.1.4儀器應安放在穩固的實驗平臺上，并調節至水平狀態，儀器應防止沖擊、振動、外部電磁場或影響測量儀器讀數的外部輻射源的影響。6.2測量標準及其他設備6.2.1黑體輻射源a）黑體輻射源通常用于在進行參數測試時提供均勻的溫度背景。 b）黑體輻射源應為帶小孔的矩形或圓形平面空腔，以確保高發射率。 c）溫度范圍應涵蓋紅外成像系統的溫度測量范圍。 d）溫度穩定性：≤±0.05℃。 e）溫度均勻性：≤±0.05℃。f）發射率：≥0.95。6.2.2靶標靶標形成目標背景，黑體輻射源穿過靶標時，孔徑就變成了目標。靶標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目標背景溫度的影響，靶標的前表面是用高發射率涂料或涂層涂覆觀察的表面，與黑體輻射源的發射率保持一致。注：噪聲等效溫差靶常見包括刀口靶、圓形靶、方靶等。6.2.3平行光管 a）用于將目標的紅外光束轉換為平行光束，它的使用是可選的。 b）焦距應至少為被測紅外成像系統焦距的3倍。 c）光學孔徑應大于被測紅外成像系統的接收孔徑。7校準項目和校準方法7.1外觀檢查被校紅外成像儀器的功能狀態正常，其受光面的表面應清潔無劃痕、斑點或指紋，主機及其各種配件的殼體不應出現明顯的劃傷、凹陷、變形、脫漆。殼體應清潔無污跡。7.2噪聲等效溫差NETD7.2.1調節溫差黑體輻射源溫度設置，通常為2℃（如熱像儀輸出信號處于飽和狀態，可降低設定溫差），使目標圖像占全視場1/10以上。7.2.2根據圖1所示，將紅外成像系統放在工作臺上，調節使其光軸與檢測設備的主光軸同軸，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的整個視場。如有必要，可以在紅外成像系統和刀口靶之間放置平行光管。7.2.3調整好測量系統后，給被測紅外成像系統加上規定電壓，使其處于正常穩定工作狀態。7.2.4根據圖1所示的測量系統，分別在黑體溫度T和靶標溫度T0下，連續采集數據（推薦取F≥100），得到如圖2所示的2組F幀兩維數組。在溫度T、T0條件下，分別測量得到F幀兩維數組為VV溫度f=Ff=2f=1V溫度f=Ff=2f=1圖2.響應電壓測量7.2.5計算像元響應電壓靶標溫度T0時，像元信號電壓按式（VDS式中，VDSi,j,T0為在靶標溫度T0條件下，第VDS[i,j,T0,f]為在靶標溫度TF為采樣總幀數，≥100。黑體溫度T時，像元信號電壓按式（2）計算：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行第像元響應電壓像元響應電壓按式（3）計算：VS式中，K為系統增益（測量中放大器的放大倍數）。 上述式（1）、式（2）和式（3）的運算，用圖3表示。VV溫度f=Ff=2f=1V溫度f=Ff=2f=111式（式（-V=式（圖3.像元響應電壓運算7.2.6平均響應電壓平均響應電壓按式（4）計算：VS式中，M為像元的總行數； N為像元的總列數； d為死像元； h為過熱像元。7.2.7像元噪聲電壓在靶標溫度T0條件下采集的F幀兩維數組VDS[i,j,T0VN式（5）的運算，由圖4表示。式（式（式（V溫度f=Ff=2f=1VV圖4.像元噪聲電壓運算7.2.8平均噪聲電壓平均響應電壓按式（6）計算： VN7.2.9像元噪聲等效溫差根據測量的像元響應電壓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）計算：NETD=18校準結果校準結果應在校準證書上反映。校準證書應至少包括以下信息：標題：“校準證書”；實驗室名稱和地址；進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；證書的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數的標識；客戶的名稱和地址；被校對象的描述和明確標識；進行校準的日期，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對象的接收日期；如果與校準結果的有效性應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；校準所依據的技術規范的標識，包括名稱及代號；本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；校準環境的描述；校準結果及其測量不確定度的說明；對校準規范的偏離的說明；校準證書或校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識；校準結果僅對被校準對象有效的聲明；未經實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。9復校時間間隔 建議復校周期不超過1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。附錄A紅外成像系統噪聲等效溫差NETD校準原始記錄推薦格式原始記錄編號證書編號儀器名稱型號/規格制造廠出廠編號送校單位電話地址聯系人校準依據受樣日期年月日校準地點校準日期年月日校準使用的器具編號標準器具證書號標準器具有效期至年月日實驗室環境條件溫度：℃濕度：%RH1.平均噪聲電壓VN靶標溫度T0（平均噪聲電壓2.平均響應電壓V黑體溫度T（K平均響應電壓3.噪聲等效溫差(NETD=校準不確定度：U=(k=2)備注：校準員：核驗員：附錄B校準證書內頁推薦格式校準結果1.噪聲等效溫差(NETD=校準不確定度：U=(k=2)

附錄C紅外成像系統噪聲等效溫差測量結果的不確定度評定本附錄對采用黑體輻射源標準器和刀口靶校準紅外成像系統噪聲等效溫差NETD的測量結果不確定度評定進行實例分析。C.1測量方法按照本校準規范的要求和步驟，用黑體輻射源和刀口靶標準器校準紅外成像系統噪聲等效溫差NETD進行校準。C.2測量模型建立測量模型

NETD=?TVS/VN式中：?T為黑體輻射源和靶標之間的溫度差；VS、VN分別為C.3影響校準結果的不確定度來源C.3.1紅外成像系統校準裝置中黑體輻射源溫度的穩定性和均勻性u1C.3.2校準裝置中測量紅外成像系統的信號電壓u2C.3.3校準裝置中測量紅外成像系統的噪聲電壓均方根u3；C.3.4測量