Методика поверки «ГСИ. КОмплексы измерительные тепловизионного контроля стационарные серий DS-K, DSS-M» (МП 207-042-2020)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ» (ФГУП «ВНИИМС»)

Н.В. Иванникова 2Х 2020 г.

Зам. директора енной метрологии «ВНИИМС»

Государственная система обеспечения единства измерений

2020 г.

Настоящая методика распространяется на комплексы тепловизионного контроля измерительные стационарные серий DS-K, DS-M (далее - комплексы) и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

Интервал между поверками - 1 год.

Метрологические характеристики комплексов приведены в Приложении 1.

При проведении первичной и периодической поверки должны выполняться операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

При проведении поверки применяют средства измерений, указанные в таблице 2. Таблица 2

Примечания:

• 1 Все средства измерений, применяемые при поверке, должны иметь действующие свидетельства о поверке.

• 2  Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками, не хуже указанных, и разрешенных к применению в Российской Федерации.

При проведении поверки необходимо соблюдать:

• - требования безопасности, которые предусматривают «Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ)» (Приказ от 24 июля 2013 года № 328н);

• - указания по технике безопасности, приведенные в эксплуатационной документации на эталонные средства измерений и средства испытаний;

• - указания по технике безопасности, приведенные в руководстве по эксплуатации комплексов.

К проведению поверки допускаются лица, аттестованные на право проведения поверки данного вида средств измерений, ознакомленные с руководством по эксплуатации комплексов и прошедшие инструктаж по технике безопасности.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C                         от +15 до +25;

• - относительная влажность окружающего воздуха, %               от 30 до 80;

• - атмосферное давление, кПа                                     от 86 до 106,7.

• 6.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре проверяется:

соответствие маркировки компонентов комплекса и эксплуатационной документации на него;

• - отсутствие посторонних шумов при встряхивании компонентов комплекса;

• - отсутствие внешних повреждений компонентов поверяемого комплекса, которые могут повлиять на его метрологические характеристики.

Комплекс, не отвечающий перечисленным выше требованиям, дальнейшей поверке не подлежит.

• 6.2 Опробование

  • 6.2.1 Перед проведением опробования необходимо выполнить следующие операции.

В соответствии с Руководством по эксплуатации необходимо подключить и установить компоненты поверяемого комплекса в следующей последовательности:

• - установить терминал на штатив или закрепить на кронштейне на соответствующей высоте d (рекомендуемое значение от 1,4 до 2 м), подключив к персональному компьютеру (далее по тексту - ПК) через Ethemet-кабель;

• - подключить блок питания с адаптером;

• - установить на штативе АЧТ из состава комплекса (в случае поставки в комплекте) напротив терминала на такой же высоте d, таким образом, чтобы излучающая полость находилась в верхнем левом или правом углу поля зрения терминала;

• - подключить блок питания с адаптером к АЧТ;

• 6.2.2 Проверка версии программного обеспечения

В разделе подменю терминала «Info» —> «System Information» —> «Device» —> «Firmware» указана информация об идентификационном номере встроенного программного обеспечения, указанная в таблицах 1 и 2.

Идентификационные данные встроенной части ПО комплексов тепловизионного контроля измерительных стационарных серии DS-K приведены в таблице 1. Таблица 1

Идентификационные данные должны соответствовать, указанным в таблице 1.

Идентификационные данные встроенной части ПО комплексов тепловизионного контроля измерительных стационарных серии DS-M приведены в таблице 2.

Таблица 2

Идентификационные данные должны соответствовать, указанным в таблице 2.

• 6.2.3 Проверка функционирования комплекса

Выполнить операции согласно п. 6.2.1.

Для проверки функционирования комплекса необходимо измерить температуру тела человека, расположив его в поле зрения терминала, при этом, предварительно измерить температуру человека поверенным контактным медицинским термометром (утвержденного типа). Далее, провести несколько измерений температуры с помощью терминала.

Результат проверки на функционирование считается положительным, если значения измеренной температуры человека с помощью комплекса и контактным термометром приблизительно равны между собой.

• 6.3 Определение угла поля зрения по горизонтали и по вертикали

  • 6.3.1 Выбор рабочего расстояния

Температурный режим ПЧТ устанавливают выше температуры окружающей среды на 10 °C. Перед протяженным излучателем, на расстоянии от 1 до 3 см, располагают тепловой тест-объект с переменной щелью.

Изображение центра теплового тест-объекта совмещают с центральной областью термограммы на дисплее терминала.

В тепловом тест-объекте устанавливают максимальную ширину щели и измеряют максимальную температуру щели в термограмме.

В качестве рабочего расстояния (R) выбирают максимальное расстояние между объективом тепловизионной камеры терминала и тепловым тест-объектом с переменной щелью, которое обеспечивает максимальное значение температуры щели в термограмме, при полном раскрытии щели.

• 6.3.2 Определение угла поля зрения (вариант 1)

Терминал устанавливают на поворотном столике, обеспечивающем возможность поворота и регистрации угла поворота столика относительно неподвижного основания в двух плоскостях, так, чтобы ось вращения совпадала с вертикальной плоскостью, проходящей через переднюю поверхность входного объектива тепловизионной камеры терминала.

Температурный режим протяженного излучателя устанавливают выше температуры окружающей среды на 10 °C. Перед протяженным излучателем, на расстоянии от 1 до 3 см, располагают тепловой тест-объект с метками.

Режим работы терминала должен обеспечивать максимальную чувствительность. Изображение центра теплового тест-объекта совмещают с центральной областью термограммы. Измерения проводятся на рабочем расстоянии, определенном в 6.3.1.

На дисплее терминала наблюдают тепловое изображение теплового тест-объекта. Поворачивая терминал с помощью поворотного столика в горизонтальной плоскости, совмещают вертикальную ось расположения меток на тепловом тест-объекте с левым и правым краями термограммы и регистрируют соответствующие углы на шкале столика 3_Х| и 3x2, град.

Изображение центра теплового тест-объекта возвращают в центральную область термограммы. Поворачивая терминал в вертикальной плоскости, совмещают горизонтальную ось расположения меток на тепловом тест-объекте с нижним и верхним краями термограммы и регистрируют соответствующие углы на шкале столика 3_yi и 3_У2, град.

Углы поля зрения по горизонтали (р_х и по вертикали ср_у рассчитывают соответственно по формулам:

Ф_х “Гх1       градус

⁼ fti “ $у2 ’ градус

Значения углов поля зрения ср_х и <р_у должны соответствовать указанным в Приложении 1.

• 6.3.3 Определение угла поля зрения (вариант 2)

Температурный режим протяженного излучателя устанавливают выше температуры окружающей среды на 10 °C. Перед протяженным излучателем, на расстоянии от 1 до 3 см, располагают тепловой тест-объект с метками.

Режим работы терминала должен обеспечивать максимальную чувствительность. Изображение центра теплового тест-объекта совмещают с центральной областью термограммы. Измерения проводятся на рабочем расстоянии, определенном в 6.3.1.

На полученной термограмме отмечают крайние метки, регистрируемые по вертикали или по горизонтали. Измеряют расстояние между крайними метками теплового тест-объекта (мм) и расстояние между крайними метками теплового тест-объекта на термограмме в элементах разложения термограммы (эл.).

Мгновенный угол поля зрения у рассчитывают по формуле:

2

У =-arctg — ,_paa.

a

где А - расстояние между крайними метками теплового тест-объекта, мм;

а - расстояние между крайними метками теплового тест-объекта на термограмме, эл.;

R - расстояние, определенное в пункте 6.3.1, мм.

Углы поля зрения по горизонтали <р_х и по вертикали (р_у рассчитывают соответственно

где у - мгновенный угол поля зрения, рад;

X- количество элементов разложения термограммы по горизонтали;

Y- количество элементов разложения термограммы по вертикали.

Значения углов поля зрения (р_х и (р_у должны соответствовать указанным в Приложении 1.

6.4 Определение абсолютной погрешности измерений температуры

• 6.4.1 Определение абсолютной погрешности измерений температуры с применением стандартного излучателя А ЧТ

Перед выполнением данного пункта необходимо провести контроль нестабильности поддержания установленной температуры и неоднородности температурного поля АЧТ.

• 6.4.1.1 Контроль нестабильности поддержания установленной температуры АЧТ

Перед АЧТ располагают эталонный пирометр инфракрасный на расстоянии, согласно указанному в эксплуатационной документации на него. Устанавливают в меню управления пирометра коэффициент излучательной способности в соответствии с АЧТ.

После выхода АЧТ на стационарный температурный режим (установленная температура плюс 35 °C), в течение 25-30 мин через каждые 10-15 с определяют значение температуры по показаниям эталонного пирометра и (или) включают функцию записи значений (построение графика зависимости измеренной температуры от времени), если таковая предусмотрена в меню управления пирометром.

Определяют средние арифметические значения температуры по показаниям терморегулятора излучателя Т_ы и среднее квадратическое отклонение (CKO) Sw по результатам измерений по формулам 6, 7:

температуры АЧТ считается положительной, если значение нестабильности поддержания температуры излучателя не превышает ±0,1 °C.

• 6.4.1.2 Определение неоднородности температурного поля А ЧТ.

Перед АЧТ располагают эталонный пирометр инфракрасный на расстоянии, согласно указанному в эксплуатационной документации на него. Устанавливают в меню управления пирометра коэффициент излучательной способности в соответствии с АЧТ.

После выхода АЧТ на стационарный температурный режим (установленная температура плюс 35 °C), определяют значение измеряемой температуры в зависимости от места визирования по излучающей поверхности. Схема расположения точек визирования на поверхности АЧТ изображена на Рисунке 1. В каждой точке измерения проводят не менее 10 раз и определяют среднее арифметическое. Далее определяют среднее арифметическое полученных значений измеряемой температуры по излучающей поверхности. Значение неоднородности температурного поля АЧТ определяют как максимальное отклонение значений измеряемой температуры по поверхности от их среднего значения и рассчитывают по формуле (9):

Z.=max|/^-^|                            (9)

где: t_H - значение неоднородности температуры по излучающей поверхности АЧТ, °C;

- среднее арифметическое значений измеряемой температуры по излучающей поверхности,°C;

t - среднее арифметическое значение измеряемой температуры в зависимости от места визирования по излучающей поверхности, i-ой точки, расположенной на излучающей поверхности АЧТ, °C;

• 6.4.1.2.1 Операция определение неоднородности температурного поля АЧТ считается положительной, если значение неоднородности не превышает ±0,1 °C.

  

• 6.4.1.3 Определение абсолютной погрешности измерений температуры в диапазоне измерений температур от +30 до +32 °C (не включ.)

В поле зрения терминала разместить эталонный источник излучения в виде модели черного тела (далее по тексту - МЧТ). При использовании МЧТ 2-ого разряда применяют метод сравнения показаниями пирометра эталонного 1-ого разряда. Пирометр располагается напротив МЧТ так, чтобы направление его оптической оси совпадало с оптической осью МЧТ. Расстояние от входной оптики пирометра до плоскости апертуры МЧТ выбирается равным рабочему расстоянию пирометра. В меню управления пирометром устанавливают коэффициент излучательной способности в соответствии с используемым МЧТ.

Излучающую поверхность эталонного МЧТ совмещают с центральной областью термограммы на дисплее терминала и по центру устанавливают контрольную точку измерений.

Определение погрешности комплекса проводят в одной контрольной точке: +31 °C.

После установления стационарного режима МЧТ на каждой температуре, тепловизионной камерой терминала не менее пяти раз измеряют радиационную температуру эталонного излучателя. Определяют среднее значение радиационной температуры эталонного излучателя по термограмме t^l_cp (°C) с учетом его излучательной способности и температуры радиационного фона.

Основную погрешность At в каждой контрольной точке, рассчитывают по формуле:

/it=t'_cp - t_cp, °C                                   (10)

где t^l_cp - среднее значение температуры по области, ограничивающей изображение апертуры излучателя на термограмме, °C;

t_cp - среднее значение температуры эталонного МЧТ, °C (среднее значение измеренной температуры эталонного пирометра, при его использовании).

Результаты поверки считаются положительными, если погрешность в каждой точке, рассчитанная по формуле (10), не превышает значений, приведенных в Приложении 1.

• 6.4.1.4 Определение абсолютной погрешности измерений температуры в диапазоне температур от +32 до +44 °C включительно.

Расположить эталонное оборудование и компоненты поверяемого комплекса согласно схеме в Приложении 2. Расстояние d необходимо выбрать таким образом, чтобы излучающие полости излучателя в виде модели АЧТ мод. АЧТ-1 (на схеме «вставка АЧТ», далее по тексту - АЧТ-1) и АЧТ комплекса попадали в поле зрения терминала. Рекомендуемое расстояние 1,5-2 м. Указывают соответствующие параметры и расположение АЧТ комплекса в меню терминала «Тетр» —* «Temperature Settings» —> «Black Body» (Температура плюс 35 °C, коэффициент излучения 0,97).

Чувствительный элемент термопреобразователя сопротивления, подключенного к измерителю температуры, помещается в соответствующее отверстие в излучающей полости АЧТ-1 (см. Приложение 3). Все отражающие поверхности АЧТ-1 и термостата необходимо закрыть непрозрачной материей, оставив отверстие для излучающей полости.

На дисплее терминала по центру излучающей поверхности эталонного АЧТ-1 устанавливают контрольную точку измерений.

Определение погрешности комплекса проводят не менее, чем в трех точках диапазона измерений температур (нижняя, верхняя и одна точка внутри диапазона). После установления стационарного режима АЧТ-1 на каждой температуре, тепловизором терминала не менее пяти раз измеряют радиационную температуру эталонного излучателя. Определяют среднее значение радиационной температуры эталонного излучателя по термограмме t^l_cp (°C) с учетом его излучательной способности и температуры радиационного фона.

Основную погрешность At в каждой контрольной точке, рассчитывают по формуле:

At=t‘_cp - t_cp,°C                            (11)

где t'cp - среднее значение температуры по области, ограничивающей изображение апертуры излучателя на термограмме, °C;

tc_P - среднее значение температуры АЧТ-1, °C.

Результаты поверки считаются положительными, если погрешность в каждой точке, рассчитанная по формуле (11), не превышает значений, приведенных в Приложении 1.

• 6.4.2 Определение абсолютной погрешности измерений температуры без применения стандартного излучателя А ЧТ

В поле зрения терминала разместить эталонный источник излучения в виде модели черного тела (далее по тексту - МЧТ). При использовании МЧТ 2-ого разряда применяют метод сравнения показаниями пирометра эталонного 1-ого разряда. Пирометр располагается напротив МЧТ так, чтобы направление его оптической оси совпадало с оптической осью МЧТ. Расстояние от входной оптики пирометра до плоскости апертуры МЧТ выбирается равным рабочему расстоянию пирометра. В меню управления пирометром устанавливают коэффициент излучательной способности в соответствии с используемым МЧТ.

Излучающую поверхность эталонного МЧТ совмещают с центральной областью термограммы на дисплее терминала и по центру устанавливают контрольную точку измерений.

Определение погрешности комплекса проводят не менее, чем в трех точках диапазона измерений температур (нижняя, верхняя и одна точка внутри диапазона).

После установления стационарного режима МЧТ на каждой температуре, тепловизором оптико-электронного блока не менее пяти раз измеряют радиационную температуру эталонного излучателя. Определяют среднее значение радиационной температуры эталонного излучателя по термограмме t‘_cp (°C) с учетом его излучательной способности и температуры радиационного фона.

Основную погрешность At в каждой контрольной точке, рассчитывают по формуле:

- t_cp, °C                                     (12)

где t^l_cp - среднее значение температуры по области, ограничивающей изображение апертуры излучателя на термограмме, °C;

t_cp - среднее значение температуры эталонного МЧТ, °C (среднее значение измеренной температуры эталонного пирометра, при его использовании).

Результаты поверки считаются положительными, если погрешность в каждой точке, рассчитанная по формуле (12), не превышает значений, приведенных в Приложении 1

6.5 Определение порога температурной чувствительности

ПЧТ и тепловизор оптико-электронного блока подготавливают к работе согласно РЭ. Устанавливают температуру ПЧТ равной плюс 30 °C. Измерения проводятся на максимальном расстоянии, обеспечивающем полное перекрытие апертурой излучателя угла поля зрения тепловизора оптико-электронного блока.

Наводят тепловизор на центральную область апертуры излучателя и фиксируют тепловизор в выбранном положении.

Проводят не менее 100 измерений. Порог температурной чувствительности рассчитывают по формуле:

(13)

где 6 - z-ое измеренное значение температуры, °C;

^z - среднее значение температур, °C;

п - количество измерений.

Значение At_nop не должно превышать указанного в Приложении 1.

• 7.1 Комплексы, прошедшие поверку с положительным результатом, признаются годными и допускаются к применению.

Результаты поверки комплексов подтверждаются сведениями о результатах поверки средств измерений, включенными в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. По заявлению владельца средства измерений или лица, представившего его на поверку, на средство измерений выдается свидетельство о поверке.

• 7.2 При отрицательных результатах поверки в соответствии с действующим законодательством в области обеспечения единства измерений РФ на средство измерений оформляется извещение о непригодности к применению.

Разработчики:

Ведущий инженер отдела 207 метрологического обеспечения термометрии

ФГУП «ВНИИМС»

Начальник отдела 207 метрологического обеспечения термометрии ФГУП «ВНИИМС

Приложение 1 - Метрологические характеристики комплексов

Метрологические характеристики комплексов тепловизионного контроля измерительных стационарных серии DS-K моделей DS-K5604A-3XF/V, DS-K5671-3XF/ZU приведены в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики комплексов тепловизионного контроля измерительных стационарных серии DS-K моделей DS-K1T671TM-3XF, DS-K1TA70MI-T приведены в таблице 2.

Таблица 2

Метрологические характеристики комплексов тепловизионного контроля измерительных стационарных серии DS-M модели DS-MDH005-B приведены в таблице 3. Таблица 3

Метрологические характеристики АЧТ приведены в таблице 4.

Таблица 4

Приложение 2 - Структурная схема расположения компонентов поверяемого комплекса и испытательного оборудования, применяемого для поверки

Терминал

Измеритель температуры двухканальный прецизионный МИТ8.15 с подключенным термопреобразователем сопротивления из платины ТС-1388/IM

Вставка А ЧТ

Термостат переливной

14