第２章 检测系统的基本特性 2.1 检测系统的静态特性及指标 2.1.1检测系统的静态特性 一、静态测量和静态特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。 静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。 n n x a x a x a x a a y +++++= 332210 例如：理想的线性检测系统： x a y 1= 如图2-1-1(a)所示 带有零位值的线性检测系统：x a a y 10+= 如图2-1-1(b)所示 二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件。 2.1.2检测系统的静态性能指标 一、测量范围和量程 1、 测量范围：（x min ，x max ） x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。 2、量程： min max x x L -= 二、灵敏度S dx dy x y S x =??=→?)( lim 0 串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积 321S S S S = 三、分辨力与分辨率 1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ?。 2、分辨率：全量程中最大的min x ?即min max x ?与满量程L 之比的百分数。 四、精度（见第三章） 五、线性度e L max .. 100%L L F S e y ?=± ? max L ?――检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之
间的最大偏差 ..S F y ――满量程（F.S.）输出 注意：线性度和直线拟合方法有关。 最常用的求解拟合直线的方法：端点法 最小二乘法 图2-1-3线性度 a.端基线性度； b.最小二乘线性度 四、迟滞e H %100. .max ??= S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试 过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。 ΔHmax ――输出值在正反行程的最大差值即回程误差最大值。 迟滞特性 五、稳定性与漂移 稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出 现缓慢变化的程度。 时漂： 在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。 温漂： 随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。 2.2 检测系统的动态特性及指标 动态测量：测量过程中被测量随时间变化时的测量。 动态特性――检测系统动态测量时的输出－输入特性。 常用实验的方法： 频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；
实验二十 红外热像仪的研究和使用 红外热像仪是一种利用红外线辐射而拍摄的摄像仪，热成像显示系统是一种处理热信息的微机处理系统。红外热像技术与X 射线，B 超，CT ，磁共振和核显像原理不同，它不主动发射任何射线，而只接受物体辐射出的“热”线——红外线，从而形成物体的“热”影象，是物体的三维“热”（温度）分布图象。热像处理技术在军事上运用很广，而且即有相当重要的地位，如，夜间跟踪目标，武器瞄准器等。但在民用上的运用是这几年的事，比如，医学上通过热拍摄来分析人体各部分的热分布，从而找出病变的部分；电学中对电路板上各元器件的热分布的合理性的研究，从而改善各元器件的分布结构等等。 【实验目的】 1． 熟悉热像仪的基本结构原理。 2． 学会使用热颜色处理热源的软件包。 3． 观察和分析电路板的热分布特性。 4． 描绘电路板的热分布图。 【实验原理】 自然界存在着一种不为人们所注意的客观现象，这就是任何物体都具有一定的温度，它们都是“热”的，所不同的只是热的程度有差异而已。在物理学中，热是用绝对温度来表示的（即用K 表示）。因此，上述现象又可表示为：自然界不存在绝对温度为零的物体。 绝对温度=摄氏温度+273 热与光，电，磁一样，具有辐射特性（热辐射），只是辐射波长有长短。将热，光，电，磁等的辐射，按其辐射波长的长短依次排列，便是人们熟知的波谱（图1）所示。 10-5 0.2 0.4 0.75 1.00 波长（μm ） 图1 红外线在波谱中的位置 热辐射又称红外辐射，这是因为其辐射波长的位置与可见的红光相临并在其外。红外辐射为英国科学家赫胥尔于1800年所发现。 物体的红外辐射波长与其自身温度有关，服从维恩定律： C T m =λ (1) 式中：λm-----物体红外辐射的峰值波长（um ） T ------物体的绝对温度（K ） C ------常数2898。 从式（1）中可看出，物体绝对温度越高，其辐射波长越短；反之亦然。 物体的绝对温度不仅决定了物体辐射的波长，而且也确定了物体的辐射出射度（单位
三坐标测量系统的校准与检定的区别 ISO10012—1《计量检测设备的质量保证要求》标准将“校准”定义为：“在规定条件下，为确定计量仪器或测量系统的示值或实物量具或标准物质所代表的值与相对应的被测量的已知值之间关系的一组操作。” 注： 1校准结果可用以评定计量仪器、测量系统或实物量具的示值误差，或给任何标尺上的标记赋值； 2校准也可用以确定其他计量特性； 3可将校准结果记录在有时称为校准证书或校准报告的文件上； 4有时校准结果表示为修正值、校准因子或校准曲线。 ISO／IEC指南25—1990《校准和检验试验室技术能力的通用要求》将“检定”定义为：“通过校验提供证据来确认符合规定的要求(ISO8402／DADI—3.37，根据本指南的目的增加了注解)。” 注：1为了与计量仪器的管理相衔接，检定的目的是校验计量仪器的示值与相对应的已知量值之间的偏差，使其始终小于有关计量仪器管理的标准、规程或规范中所规定的最大允许误差。 2根据检定的结果对计量仪器作出继续使用、进行调查、修理、降级使用或声明报废的决定。任何情况下，当检定完成时，应在计量仪器的专门记录上记载检定的情况。 国际计量组织对检定给出的定义是：“查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和(或)出具检定证书。” 根据以上定义，可以看出校准和检定有本质区别。两者不能混淆，更不能等同。 现就两者之间的主要区别做如下讨论。 一、目的不同 校准的目的是对照计量标准，评定测量装置的示值误差，确保量值准确，属于自下而上量值溯源的一组操作。这种示值误差的评定应根据组织的校准规程作出相应规定，按校准周期进行，并做好校准记录及校准标识。校准除评定测量装置的示值误差和确定有关计量特性外，校准结果也可以表示为修正值或校准因子，具体指导测量过程的操作。例如，某机械加工组织使用的卡尺，通过校准发现与计量标准相比较已大出0.2mm，可将此数据作为修正值，在校准标识和记录中标明巳校准的值与标准器相比较大出的0.2mm的数值。在使用这一计量器具(卡尺)进行实物测量过程中，减去大出0.2mm的修正值，则为实物测量的实测值。只要能达到量值溯源目的，明确了解计量器具的示值误差，即达到了校准的目的。 检定的目的则是对测量装置进行强制性全面评定。这种全面评定属于量值统一的范畴，是自上而下的量值传递过程。检定应评定计量器具是否符合规定要求。这种规定要求就是测量装置检定规程规定的误差范围。通过检定，评定测量装置的误差范围是否在规定的误差范围之内。 二、对象不同 校准的对象是属于强制性检定之外的测量装置。我国非强制性检定的测量装置，主要指在生产和服务提供过程中大量使用的计量器具，包括进货检验、过程检验和最终产品检验所使用的计量器具等。 检定的对象是我国计量法明确规定的强制检定的测量装置。《中华人民共和国计量法》第九条明确规定：“县级以上人民政府计量行政部门对社会公用计量标准器具，部门和企业、事
实验一测试系统静态特性校准 一.实验目的 1.1 掌握压力传感器的原理 1.2掌握压力测量系统的组成 1.3掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法 二.实验设备 本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，5位半数字电压表，直流稳压电源和采样电阻组成。图1-1实验系统方框图如下： 实验设备型号及精度 三.实验原理 在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力0~0.6%Mpa信号调理器为压力传感器提供恒电源，将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。信号处理器输出为二线制,4~20mA信号电源在250 采样电阻上转换为1~5V电压信号，由5位半数字电压表读出。
四.实验操作 4.1操作步骤 （1）用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。 （2）核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。 （3）将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀关闭。严禁未开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器。 （4）加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。反复1-2次，以消除压力传感器内部的迟滞。 （5）卸压后，重复（3）并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正行程零点。 （6）按0.05Mpa的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。 （7）加压至满量程后，用手指轻轻按一下砝码中心点，施加一小扰动，稍后记录该电压值，记为反行程的满量程值。此后逐级卸载，并在电压表读出相应的电压值。 （8）卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。 （9）稍停1~2分钟，开始第二次循环，从（5）开始操作，共进行5次循环。 4.2 注意事项 保持砝码干燥，轻拿轻放，防止摔碰。 轻旋手轮和针阀，防止用力过猛。 正、反行程中，要求保证压力的单调性，如遇压力不足或压力超值，应重新进行循环。 当活塞压力计测量系统的活塞升起是，请注意杆的标记线与两侧固定支架上的标记对齐,同时，用手轻轻旋动托盘，以保持约30转/分的旋转速度，用此消除静摩擦，此后方可进行读数。 严禁未开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器；或在电压表输出值不变的情况下，严禁连续转动手轮数圈。 五.数据处理 1、实验数据
热像仪校准规范 Calibration Specification for JJF 1187-2019 Thermal Imagers 本规范经国家质量监督检验检疫总局2019年1月31日批准，并自2019年4月30日起施行。 归口单位：全国温度计量技术委员会 主要起草单位：中国计量科学研究院 参加起草单位：广州飒特电力红外技术有限公司 本规范由全国温度计量技术委员会负责解释 本规范主要起草人： 柏成玉（中国计量科学研究院） 邢波（中国计量科学研究院） 原遵东（中国计量科学研究院） 参加起草人： 吴一冈（广州飒特电力红外技术有限公司） 目录 1 范围 (1) 2 引用文献 (1) 3 术语和计量单位 (1) 3.1 术语 (1) 3.2 计量单位 (1) 4 概述 (1) 5 计量特性 (1) 5.1 外观 (1) 5.2 显示 (2) 5.3 示值误差 (2) 5.4 测温一致性 (2)
6 校准条件 (2) 6.1 环境条件 (2) 6.2 标准及其他设备 (2) 7 校准项目和校准方法 (3) 7.1 校准项目 (3) 7.2 校准方法 (3) 8 校准结果的表达 (5) 9 复校时间间隔 (6) 附录A 热像仪示值误差校准不确定度评定 (7) 附录B 校准结果记录格式 (9) 附录C 热像仪校准证书数据页格式 (10) 热像仪校准规范 1 范围 本规范适用于具有温度测量功能的热像仪在-20℃～2000℃范围内的校准。 2 引用文献 本规范引用下列文献： JJF 1001-2019 《通用计量术语及定义》 JJG 1007-2019 《温度计量名词术语及定义》 GB/T 19870-2019 《工业检测型红外热像仪》 JJF 1059-2019 《测量不确定度评定与表示》 使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。 3 术语和计量单位 3.1 术语 3.1.1 GB/T 19870-2019《工业检测型红外热像仪》术语和定义适用于本规范。 3.1.2 示值误差 error of indication 热像仪的示值误差是热像仪的温度示值与被测黑体辐射源温度的约定真值之间的差。 3.2 计量单位 温度单位为摄氏度(℃)或开尔文(K) 4 概述 热像仪可以将物体表面热辐射转换成可见图像，并通过对发射率、反射率和透过率
收稿日期:2006204220 作者简介:孙宝江(1971-),男,博士,主要研究领域:自动测试系统通用开发平台设计,ATS 硬件设计自动化,ATS 可靠性分析与设计。 2007年2月宇航计测技术 Feb .,2007 第27卷 第1期 Journal of A str onautic Metr ol ogy and Measure ment Vol .27,No .1 文章编号:1000-7202(2007)01-0030-05 中图分类号:T B9;T M93 文献标识码:A 自动测试系统校准方法研究 孙宝江 沈士团 陈 星 (北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083) 摘 要 自动测试系统的校准是计量界面临的一个新问题,国内还没有相关的校准规范。以实际工程项目 为基础,采用一种面向实际应用的自动测试系统校准方法。对于系统中的仪器,根据实际的测试需求及精度不同分别采用仪器检定和仪器校准方法,对于自动测试系统特有的测试通道采用回路标定、替代标定两种标定方法,满足了被测设备的测试准确度要求,实际测试也证明了该方法的可行性。 关键词 自动测试系统 测试通道 自动校准 Research on Cali brati on M ethod for ATS S UN Bao -jiang SHEN Shi -tuan CHE N Xing (School of Electr onic and I nfor mati on Engineering,Beijing University of Aer onautics and A str onautics,Beijing 100083) Abstract Calibrati on Method of Aut omatic Test Syste m (ATS )is a ne w p r oble m in the metr ol ogy field and there πs not the relevant calibrati on criteri on interi orty .Based on an engineering app licati on,a calibrati on method f or ATS facing p ractical app licati on is intr oduced .For the instruments of syste m ,the instrument verificati on and instrument calibrati on were used according t o the difference of instru ment ac 2curacy;for the peculiar test channels in ATS,the l oop calibrati on and substitute calibrati on were used .This calibrati on method meets the need of test accuracy of Unit Under Test (UUT ),and app licati on result sho ws its feasibility . Key words ATS Test channel Aut omatic calibrati on 1 引 言 自动测试系统已成为航空航天设备、现代武器 装备生产验证、维修保障的重要手段,在军民用领域都有广泛应用,自动测试水平也已成为衡量一个国 家装备维修水平的标志[1] 之一。 从功能角度看,自动测试系统等效于一台综合 测试仪器,因此也就面临作为仪器所必须进行的工作:校准。同时作为一种测试系统,其本身的准确性 与可靠性将直接影响整个测试过程,因此自动测试系统的校准是保证测试精度的重要前提,必须引起足够的重视。由于自动测试系统由众多仪器、开关组成,又引入了测试适配器、测试通道的概念,因此,作为测试系统的校准与单台仪器的校准必然会有所
第三章 测试系统的基本特性 （一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为1 21)(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为= ω，幅值= y ，相位= φ。 2、试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 22 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统 的总灵敏度。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、 和 。 3、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y ?=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。4、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q +（3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）) ()(21ωωQ Q ?4、一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％（2）存在，但<1（3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、忽略质量的单自由度振动系统是 系统。（1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数（4）阻尼比 7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的
测量系统的校准与检定的区别 ISO10012—1《计量检测设备的质量保证要求》标准将“校准”定义为：“在规定条件下，为确定计量仪器或测量系统的示值或实物量具或标准物质所代表的值与相对应的被测量的已知值之间关系的一组操作。” 1校准结果可用以评定计量仪器、测量系统或实物量具的示值误差，或给任何标尺上的标记赋值； 2 校准也可用以确定其他计量特性（精确性、准确性）； 3 可将校准结果记录在有时称为校准证书或校准报告的文件上； 4 有时校准结果表示为修正值（为补偿系统误差，以代数法加与未修正测量结果的一个值）、校准因子或校准曲线。 ISO／IEC指南25—1990 《校准和检验试验室技术能力的通用要求》将“检定”定义为：“通过校验提供证据来确认符合规定的要求(ISO 8402／DADI—3.37，根据本指南的目的增加了注解)。” 1为了与计量仪器的管理相衔接，检定的目的是校验计量仪器的示值与相对应的已知量值之间的偏差，使其始终小于有关计量仪器管理的标准、规程或规范中所规定的最大允许误差。 2 根据检定的结果对计量仪器作出继续使用、进行调查、修理、降级使用或声明报废的决定。任何情况下，当检定完成时，应在计量仪器的专门记录上记载检定的情况。
国际计量组织对检定给出的定义是：“查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和(或)出具检定证书。” 根据以上定义，可以看出校准和检定有本质区别。两者不能混淆，更不能等同。 现就两者之间的主要区别做如下讨论。 一、目的不同 校准的目的是对照计量标准，评定测量装置的示值误差，确保量值准确，属于自下而上量值溯源的一组操作。这种示值误差的评定应根据组织的校准规程作出相应规定，按校准周期进行，并做好校准记录及校准标识。校准除评定测量装置的示值误差和确定有关计量特性外，校准结果也可以表示为修正值或校准因子，具体指导测量过程的操作。例如，某机械加工组织使用的卡尺，通过校准发现与计量标准相比较已大出0.2mm，可将此数据作为修正值，在校准标识和记录中标明巳校准的值与标准器相比较大出的0.2mm的数值。在使用这一计量器具(卡尺)进行实物测量过程中，减去大出0.2mm的修正值，则为实物测量的实测值。只要能达到量值溯源目的，明确了解计量器具的示值误差，即达到了校准的目的。 检定的目的则是对测量装置进行强制性全面评定。这种全面评定属于量值统一的范畴，是自上而下的量值传递过程。检定应评定计量器具是否符合规定要求。这种规定要求就是测量装置检定规程规定的误差范围。通过检定，评定测量装置的误差范围是否在规定的误差范围之
100 温度检测与校准技术计测技术!2010年第30卷增刊使用红外热像仪应注意的问题 乐逢宁,蔡静,马兰,张学聪 (中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京 100095) 摘 要:热像仪作为一种红外成像仪器,以其非接触、快速、可对运动目标和微小目标测温等优势在军事和民用方面得到了广泛的应用。本文就红外热像仪的使用及在使用中需要注意的问题进行阐述。 关键词:热像仪;红外辐射;非接触;发射率 中图分类号:TH744 41 文献标识码:B 文章编号:1674-5795(2010)S0-0100-02 0 引言 红外热像仪作为一种红外成像仪器,在军事应用和民用领域发挥着重要的作用。红外热像仪既有一般红外测温仪器的优点,同时还有测温迅速、可对运动目标和微小目标测温、携带和使用方便等独特优势,除此之外还有以下特点: 1)可直观显示被测物体表面的温度场。同一般的红外测温仪只能显示个点或个别区域的温度值相比,热像仪可以同时显示被测物体表面各点温度的高低,并可以以图像形式反映。 2)可以对测温结果的图像进行多种处理。由于热像仪输出的信号中包含了被测物体的大量信息,可以采用多种处理方法以不同的方式显示:既可以对图像进行伪彩色处理,使不同颜色表示不同的温度;又可以对图像进行模数转换,以数字形式显示被测物体不同点的温度值。 3)温度分辨力高。一般的红外测温仪只能分辨0 1?的温差,对于热像仪,由于是同时显示被测物体表面两点间的温度值,温差最高可以达到0 01?。 1 红外热像仪的工作原理 红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 这种热像图与物体表面的热分布场相对应,实质上是被测物体各部分红外辐射的热像分布图。实际上为了增加图像的层次感和立体感,也为了更好判断被测物体的整体温度分布,常常采用增加图像亮度、对比度等手段来提高图像的质量和实用性。 2 红外热像仪的使用及注意问题 红外热像仪的测温范围通常在-20~2000?,响应波段为8~14 m。为了尽可能减少环境因素的影响,环境温度通常在(23#5)?,湿度要求为小于85% RH。 红外热像仪在实际使用中,需要经过参数设置、对焦、设置温度水平和跨度、设置混合水平条等步骤后才能进行测温。 红外热像仪在使用过程中,需要注意以下问题: 1)焦距的调整。为了保证第一时间操作的正确性,尽量避免被测物体本身或周围背景的过热或过冷的反射影响到目标测量的准确性,应该在红外图像存储前调整焦距或测量方位。 2)发射率的设定。在测温之前务必设定发射率的值,一般发射率的值都设定在0 95以上。 3)选择正确的测温范围。在测温时,务必设置正确的测温范围,这时对热像仪的温度跨度进行微调将得到最佳的图像质量,否则将会影响温度曲线的质量和测温精度。 4)确定最大的测量距离。测量时务必知道精确测温读数的最大测量距离。因为通过热像仪光学系统的目标图像必须占到9个像素,或者更多。如果热像仪距离测温目标过远,测温结果将无法正确反映被测物体的真
?测量铁水流温度的红外热像仪标定方法 ?红外设备将校准为使用斯特藩-玻尔兹曼公式计算基于从黑体发出的红外辐射温度。这里的Wbb是一个黑体单位时间内表面的总辐射能量单位，σ是一个常数，T是Kelvin 开尔文温度 W BB = σ · T 4. (3) 然而，在相同温度下，真正的人体发出的辐射比黑体少，描述这现象的术语发射率被正式定义为：在相同温度下，身体发出的辐射与黑体发出的辐射比例。 ?把3带入4 得出5 这个方程是灰体散热器的斯蒂芬-波尔兹曼公式 W = ε· σ · T 4. (5) 补偿是一个计算过程，是使用其主体发射率发出的辐射来计算主体温度的过程，基于此过程，红外设备可用（6）来测量辐射和计算温度。可以看出，最终红外设备测量精度取决于正确的调整发射率，因此，发射率校准至关重要。 ?铁水发射率 在工业环境中，由于种种原因准确的发射率校准不太容易。最重要的原因之一是正确的发射率 评估必须在同样条件下随着温度测量进行，这是非常困难的，因为发射率评估所需的参考温度通常不适用于工业安装的环境。 在实际工作条件下，一般的程序进行校准发射率是非常困难的，这就是为什么发射率通常在实验室中运用校准设备加热对象并测定其温度进行评估。虽然温度低但热电偶也可用来获得参考温度， 更常见的是使用在温度测量中使用的红外设备，粘一块已知发射率的绝缘胶带在样品上。一旦获知 被加热物体的参考温度，就使用红外设备再次测量样品，发射率的结构会不断变化直到获得参考温度，这最终的构成就是被测物的发射率。
本文提出了一种在实际工作环境中的铁水发射率校准。在实验室，可以模拟相同条件的铁水。然而，这些类型的综合测试很少是模拟真的现实生活中的数据。 T 铁水发射率的参考温度是通过一个配有热电偶的管子，lance浸在鱼雷车内的铁水中几次，采取平均测量，这种温度测量的过程非常危险必须谨慎小心，因为它需要人工直接近距离干预非常热的材料，不管怎样，实际工作中它是唯一可选的。为了减少对人们造成的伤害，因此将移动并把测量器具浸入鱼雷车的操作员位置设在鱼雷车上方的安全距离，当倾倒铁水时不能浸入测量器，以免有飞溅物质。图8显示一名操作员正在使用测量器测温。 为发射率校准使用热电偶测温 使用lance测温后，立刻把鱼雷车中的铁水倒入钢包，使用本文中提到的铁水测量方法，铁水倾倒时红外摄像机中的发射率不断变化直到温度分布的平均值匹配之前用lance测的温度。红外摄像机测量的温度对于用lance测的温度有一个延迟，于是铁水的温度在这期间可能发生变化。 然而，绝缘的鱼雷车和热惯性使这种差异可以忽略不计。 重复测试鱼雷车发射率校准待得到相近的结果时，经过计算得到的最终发射率是0.205.这个值和之前工作的长波红外设备Flir ThermoVision A325所得值是一致的。作为一个红外测温感兴趣的技术人员的参考，工厂加工的生铁含碳量较高 (4.636%)，也含有小比例的其他物质，包括硅(0.396%),锰 (0.319%),磷 (0.070%),硫 (0.008%).发射率校准实验的环境为相对湿度60%，常温23 ? C，摄像机到目标距离为7米。 B.熔渣界定 为了正确计算熔渣的温度T S，（7）应该用于补偿熔渣W S的发射率εS发出的辐射.
测试系统的特性 填空题 1.用一阶系统作测量装置，为了获得最佳的工作性能，其时间常数τ原则上（越小越好）。 2.（时间常数）是一阶系统的动态特性参数。 3.线性度表示标定曲线（偏离其拟合曲线）的程度。 4.若线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必为（同一频率）的简谐信号。 5.（漂移）是在输入不变的条件下，测量系统的输出随时间变化的现象。 6.关于标定曲线不重合的测量系统静态特性有（滞后）和（重复性）。 7.测试装置在稳态下，单位输入变化所引起的输出变化称为该装置的（灵敏度）；能够引起输出量可测量变化的最小输入量称为该装置的（分辨力）。 8.相频特性是指（输出较输入滞后角随输入频率）变化的特性。 9.二阶测试装置，其阻尼比ζ为（0.7）左右时，可以获得较好的综合特性。 10.测量系统输出信号的傅里叶变换与输入信号的傅里叶变换之比称为（频率响应函数）。 11.测量系统对单位脉冲输入的响应称为（脉冲响应函数）。 12.测试装置的频率响应函数H(j ω)是装置动态特性的（频）域描述。 简答题 1.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。 在实际测试中，测得的信号常常会受到其他信号或噪声的干扰，依据频率保持性可以认定，测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输入引起的输出。 在故障诊断中，对于测试信号的主要频率成分，根据频率保持性可知，该频率成分是由相同频率的振动源引起的，找到产生该频率成分的原因，就可以诊断出故障的原因。 2.测试系统不失真测试的条件是什么？ 在时域，测试系统的输出y(t)与输入x(t)应满足)()(00t t x A t y -=。在频域，幅频特性曲线是一条平行于频率ω轴的直线，即幅频特性为常数，0)(A A =ω，相频特性曲线是线性曲线ωω?0t -=）（，式中，00,t A 均为常数。 3.在磁电指示机构中，为什么取0.7为最佳阻尼比？ 磁电指示机构是二阶系统。当阻尼比取0.7时，从幅频特性的角度，在一定误差范围内，工作频率范围比较宽。从相频特性的角度，特性曲线近似于线性，这样可以在较宽的频率实现不失真测试。 4.对一个测量装置，已知正弦输入信号的频率，如何确定测量结果的幅值和相位的动态误差？ 首先确定装置的频率响应函数，得出幅频特性A(ω)和相频特性）（ω?。然后，把输入信号的频率分别代入)0(/)(A A ω和）（ω?，分别得到输出与输入的动态幅
FLIR T330红外热像仪采用最新的高灵敏度探测器：热灵敏度高达0.06℃。电力设备当内部受潮、损伤、缺陷或放电时，在瓷套外壳反映出的温差很小，只有热灵敏度极高的FLIR T330红外热像仪才能反映出这些温度的变化，查出其内部故障。 1. FLIR T330红外热像仪极高的热灵敏度：极高的热灵敏度结合FLIR 先进的成像和光电子技术，不仅能提供清晰、无噪声的优质红外图像，而且能反映细极小的温度变化，从而精确的进行温度测量，并能使我们更容易发现一些温差很小、隐蔽性很强的内部故障。 2. FLIR T330热像仪适合远距离检测的高空间分辨率：FLIR T330红外热像仪具有适合远距离检测的高空间分辨率。空间分辨率和热灵敏度这两参数的结合，能清晰准确测量出远距离的物体的温度，如高压线路的导线、压接套管、绝缘子、标准线夹等。在保证准确测温、清晰成像的前提下，测试距离可大于40m。 3. 稳定成熟的内部校正系统：FLIR T330红外热像仪在出厂前都会经过黑体校准系统进行温度标定(见下图)，并且每台仪器内部都有一套FLIR独特的校正系统，它是由一套数学模型、内置黑体和5个高精度和高灵敏度的传感器组成，能自动的根据距离、大气温度、湿度、仪器内部温度的变化、辐射率、反射温度等，对测试数据进行校正，始终保持仪器内部恒温。所以FLIR T330红外热像仪在使用若干年之后仍然能保持精度、灵敏度不变，图像清晰，重复率好，温度漂移很小。 4. 高品质可视热像仪：FLIR T330热像仪集成有一个130 万像素数码相机。它可用于更快更便捷地进行观察和检测，并在必要时创建热图像叠加和画中画图像。 5. MPEG-4 视频：您可使用FLIR T-330热像仪创建可视及红外非辐射MPEG -4视频文件 6. 独特的图像融合功能：FLIR T330红外热像仪的热图像叠加功能，可叠加可见光和红外图像，以便更为便捷的识别和分析红外图像。此外，还可定义是否显示预定温度阈值或温度间隔上下的区域。 7. 画中画功能：FLIR T330红外热像仪在可视图像上创建一个红外叠加图像。可缩放、移动及调节图像大小。该功能用于定位并清楚显示危险区域的红外图像。 8. 坚固耐用符合人体工程学的外壳设计：FLIR T330红外热像仪的采用人体工程学和防水防尘设计；镜头内置,装长焦镜头时无需拆除原镜头。封装符合欧洲标准。是它能够在恶劣的现场环境(雨天、沙尘天气)下工作，坚固、轻便、实用, 主机重量仅为0.88公斤。 9. 触摸屏：FLIR T330热像仪: 配置3.5”LCD 可触屏外加触控笔，为用户带来全新的操作互动性及舒适体验，用户直接在屏幕上添加缩略图和图形标记。 10. 简单的操作方式适合各种场合：T-330配有高分辨率的TFT取景器、几个按键快速完成测试。通过四个快速按键，可以方便的完成仪器参数设置、改变调色板、设置发射率和测温范围、开启分析软件，如点测温、颜色报警等。无论现场情况如何复杂，都能够实现简单操作。每一个控制按钮设计合理，易于操作。
实验二测试系统动态特性校准 1.1 实验目的 （1）掌握振动加速度测试系统的组成 （2）掌握振动压电、压阻加速度传感器原理和测量方法 （3）掌握振动传感器比较法动态特性校准的实验方法 （4）掌握数据处理的一般方法 1.2 实验系统基本组成 本实验系统由振动控制系统和远程数据采集、处理系统两部分组成。振动控制系统中的振动台产生动态校准、动态测试所需的振动信号。振动控制系统由振动控制仪、功率放大器、振动台和反馈传感器构成，目的是使振动台按照预先设定的参考谱进行振动。标准传感器和被校传感器感受相同的振动，经过相应的变送器或放大器的输出电压信号送入数据采集系统，经服务器发送到学生实验客户端进行后续的动态校准与分析。如图1所示 主要实验设备及性能 压阻放大器
系统灵敏度S=KEs=K ×0.328mv/g=2500×K1/500g=…mv/g SLM 振动加速度变送器输入输出关系式0.25v/g ● ● ● ● ● ● 实验工作站 （数据处理软件） 图1
图2 1.3 实验原理 实验以压阻式加速度传感器为校准对象，在振动台的家具台商采用背靠背的方式安装标准传感器与被校准传感器，这样保证了他们感受的是相同的振动信号，通过采集两个传感器的输出并将其送到学生实验客户端，通过比较不同的频率下的两个信号的幅值，用标准信号的灵敏度来计算出被校传感器的灵敏度，通过与理论制作比较来得到校准的结果。 1.4 实验操作 1．操作步骤 （1）固定好传感器，连接好相应的仪器与设备。 （2）打开振动台工控机与功率放大器的电源。功率放大器的启动方法如下：1.按下去电源A按钮，这时电源B上的OFF按钮上的灯亮。2.约等数秒后，按下电源B的ON开关，这时只有ON上的灯亮。3.预热约3-5分钟。 （3）打开电荷放大器和变动期的开关，点击工控机桌面的vibration test.exe 图标，选择正弦扫频振动实验。 （4）旋转增益旋钮约至60%，运行自检。 （5）待系统提示自检成功，点击运行开始运行实验，按照本实验要求进行采集数据。 （6）采集完毕后，先将功率放大器的增益旋钮旋至复位，关闭各个软件。功率放大器的关闭方式如下：1.将输出方式站换到低阻 2.按下电源B的OFF按钮，此时ON上指示灯灭，OFF指示灯亮。 3.约等十多秒后按下A按钮，此时只有风扇转动，可能会有短暂的声音，这是正常的。 （7）关断外部供电，实验完毕。 2 注意事项 （1）当由于电源干扰等原因引起的失控或计算机死机发生时，应按如下方式进行：
FLIRA315红外热像仪使用说明书 代理商：武汉筑梦科技有限公司 2014-1-6
第一章设备简介 1 FLIR红外热像仪原理 1.1红外热像仪 从原理上讲，热像仪包括两部分：光学部件和探测器。光学部件使目标的红外辐射集中到探测器上，探测器对之成像。 1.1.1光学材料 红外辐射和可见光的性质一样能折射和反射。因而，红外热像仪的光学部件设计方法和普通相机的相似。用于普通相机的玻璃对红外线的透射程度不够好，因而不能用于红外热像仪。所以必须寻找别的材料。对红外线透明的材料一般对可见光不透明。象硅和锗就通常对可见光不透明。 从图中可以看出，这两种材料可以作为SW和LW光学材料。通常，硅用于SW系统而锗用于LW热像仪。硅和锗有好的机械性能，即不易破裂，它们不吸水，可以用现代车削法加工成镜头。 1.1.2探测器 对红外辐射敏感的元件称为探测器。这些年来，热像仪采用过许多不同类型的探测器。这些探测器不分类型都有一些典型特点。探测器对入射辐射的探测结果以电信号输出。这信号取决于入射红外辐射的强度与波长。大部分探测器都存在截止波长，这也很典型。如果入射辐射的波长长于探测器的截止波长，探测器将没有信号输出。在1997 年以前，所有的探测器都是制冷型的，根据不同型号，低的至少制冷到–70oC，更有甚者需制冷到–196oC。 1997 年，AGEMA 公司在世界上首先生产出了新一代非制冷微量热型探测器热像仪：Thermovision? 570，现在叫做AGEMA 570。500 系列的另一种热像仪叫做AGEMA 550，它使用制冷型探测器。
AGEMA 550 的探测器由斯特林制冷机制冷。这种PtSi探测器需制冷到–196oC。它需要两分钟来制冷。作为“单一”探测器的换代品，在1995年FPA 探测器被运用于所有的热像仪（AGEMA）上。AGEMA 550的探测器有320 x 240 = 76,800 探测器单元。 2 FLIR红外热像仪组成及接口 2.1、红外热像仪组成 红外热像仪组成：抗反射膜、光学滤片、探测器 2.2 使用说明 2.2.1 红外测温方法 红外热像仪是通过非接触探测红外能量（热量），并将其转换为电信号，进而在显示器上生
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
测量和标定系统中的一些标准协议 1 ASAM-MCD介绍 ASAM-MCD标准是自动测量系统标准化协会定义的一个标准体系，用于标准化汽车ECU和测量(Measurement)、标定(Calibration)、故障诊断(Diagnostic)等工具的接口。最初由Audi、BMW、Mercedes-Benz、Volkswagen等欧洲汽车公司成立的标准化组织ASAP(Standardization of Application Calibration Systems Task Force)发展而来，该组织在1996 年6月首次发布了实际应用2.0版，虽历史不是很久远，但由于该系统在电控系统开发方面的强大优势，因此已逐渐为世界各大汽车公司所采用。这里要介绍的几个标准都来自这个体系。 2 测量和标定系统架构 通常，一个测量与标定系统主要由以下几个标准支撑：
ASAM-MCD-1/ASAP1 它提供与ECU通信的直接接口。它又可以分为2层：ASAM-MCD-1a 和ASAM-MCD-1b。 ASAM-MCD-1a 这个是一个系列，包括CCP，XCP，KW2000等等。它是与ECU直接的接口，在CAN线（或者其他物理层）的硬件层上通过CCP（或者其他标定协议，如XCP，KW2000等）协议与ECU进行通信。 ASAM-MCD-1b PC机上的标定程序和标定设备硬件之间的软件驱动接口。 ASAM-MCD-2MC/ASAP2 这个是一个文件格式标准，即A2L文件格式。A2L文件描述ECU中的标定变量，测量信号和用来参数化标定接口的一些附加信息（如变量地址，转换规则等等）。可以按照ASAM-MCD-2MC标准来导入解码A2L文件。A2L 文件仅包含地址信息和数据结构，而具体的标定数据值存储在hex文件（或者s19）中。 ASAM-MCD-3MC /ASAP3 这个是标定系统远程控制通信协议，它工作在以太网或者RS-232串口通信之上，主要用于远程台架自动化测试与标定。 为了实现自动化测试与标定，台架计算机上的自动化测试系统作为客户端，与ECU直接通讯的计算机上的标定系统作为服务器端，客户端计算机通过接口发送命令消息。服务器接收命令并执行。当客户端请求一个测量信号时，服务器段将进行数据获取，然后转发给客户端。
热像仪精度规格与不确定性方程式 你可能会注意到，大多数红外热像仪的数据规格手册上的精度规格会显 示为±2 ?C或读数的2%。这一规格数 据是基于广泛采用的名为“平方和根值”(RSS)不确定性分析技术结果。它的概念是一个计算温度测量公式每个变量的局部误差值，取每个误差项的平方，然后将其全部相加，最后取其平方根值。虽然这个公式听起来复杂，但其实很简单。从另一方面来讲，局部误差值的确定可能会很难。 “局部误差”来自于典型红外热像仪温度测量公式中多个变量中的一个，包括： ? 发射率 ? 反射的环境温度 ? 透过率大气温度? 热像仪的响应值 ? 校准器(黑体)的温度精度 一旦确定上述各个值的“局部误差”响应值，那么整个误差公式就是： 总误差 = √?T12+?T22+?T32 …以此类推其中，?T1、?T2、?T3...是测温公式中变量的局部误差值。 那为何公式是这样的？事实证明，随机的误差值有时是在同一个方向上相加，使你离正确值的偏差越来越远；有时，误差值又是在相反方向上相加，相互抵消。所以，采用“平方和根植”是计算总误差值最适合的方法，并一直作为FLIR红外热像仪数据规格表上的显示数据。 些数据，而红外热像仪常常会被归到这一测量仪器的类别之中。而且，在讨论红 外热像仪的测量精度时，常常会用到一些令人困惑不已、产生误解的复杂术语和 行话。最终使一些研究人员完全对这些工具绕行而走。不过也因此，他们会与其 在研发热测量应用所具有的潜在优势失之交臂。在下面的讨论中，我们会避免使 用技术术语，以直白的语言阐述红外热像仪在测温上的不确定性，让你对此有基 本的了解，从而帮助你理解红外热像仪标定流程和精度。 图1 – 位于美国佛罗里达州尼斯维尔的FLIR温度记录校 准实验室 这里需要说明的是，目前所讨论的计 算值有效的条件是只有当热像仪用于 实验室或户外短距离范围(20米以内)。 由于大气吸收因素，还有影响程度较 小的发射率因素，距离变长会增加测 量值的不确定性。当红外热像仪的研 发工程师在实验室条件下对大部分现 代的红外热像仪系统采用“平方和根 值”的分析方法时，所得结果近似为 ±2 ?C或2% — 因此成为热像仪规格参 数中使用的合理精度率。但是，实践 表明，诸如FLIR X6900sc的高性能的热 像仪比FLIR E40的经济型热像仪的精度 效果要好，因此，我们仍需要做些工 作来更好地解释这一观察结果。 技术说明