本標(biāo)準(zhǔn)由公安部消防局提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會第五分技術(shù)委員會歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:公安部上海消防研究所、廣州颯特電力紅外技術(shù)有限公司。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:沈堅敏、周維全、吳一岡、吳濤、張燕、胡斌。
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了消防用紅外熱像儀術(shù)語和定義、結(jié)構(gòu)與分類、型號、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝與運輸。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于滅火救援、搶險救災(zāi)作業(yè)及防火監(jiān)督人員在防火檢查時使用的紅外熱像儀(以下簡稱熱像儀)。
2 消防用紅外熱像儀規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂均不適用于本標(biāo)準(zhǔn),然而,鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 191-2000 包裝儲運圖示標(biāo)志(eqv ISO 780:1997)
GB/T 2423.1-2001 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2 部分:試驗方法試驗A:低溫(idt IEC 60068-2-1:1990)
GB/T 2423.2-2001 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2 部分:試驗方法試驗B:高溫(idt IEC 60068-2-2:1974)
GB/T 2423.3-1993 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗Ca:恒定濕熱試驗方法(eqv IEC 60068-2-3:1984)
GB/T 2423.5-1995 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2 部分:試驗方法試驗Ea和導(dǎo)則:沖擊(idt IEC 60068-2-27:1987)
GB/T 2423.10-1995 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2 部分:試驗方法試驗Fc和導(dǎo)則:振動(正弦)(idt IEC 60068-2-6:1982)
GB 4208-1993 外殼防護等級(IP 代碼)(eqv IEC 529:1989)
GB/T 15464-1995 儀器儀表包裝通用技術(shù)條件
JB/T 9329-1999 儀器儀表運輸、運輸貯存基本環(huán)境條件及試驗方法
3 術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3.1 熱像儀 infrared camera
是指通過紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測器及電子處理系統(tǒng),將物體表面紅外輻射轉(zhuǎn)換成可分辨的圖像信號的設(shè)備。對于要求定量給出物體表面溫度的熱像儀,一般還要求將灰度圖像進行偽彩色編碼,提高溫度指示的直觀性。
3.2 信噪比 signal to noise ratio
熱像儀正常工作時,信號電壓的峰-峰值和噪聲電壓均方根值之比。
3.3 噪聲等效溫差 noise equation temperature difference(NETD)
用熱像儀觀察一個低空間頻率的圓形或方形靶標(biāo),當(dāng)其視頻信號信噪比(S/N)為1 時,目標(biāo)與背景之間的等效溫差,亦簡稱NETD。
NETD 是評價熱像儀探測目標(biāo)靈敏程序和噪聲大小的一個客觀參數(shù)。
3.4 空間分辨力 spatial resolution
熱像儀分辨物體空間幾何形狀細(xì)節(jié)的能力。它與所使用的紅外探測器像元面積大小、光學(xué)系統(tǒng)焦距和像質(zhì)、信號處理電路帶寬等有關(guān)。一般也可用探測器像元張角(DAS)或瞬時視場來表示。
此參數(shù)通常可由下式近似計算得出:空間分辨力=[2×π×水平視場角度(°)]/(360°×水平像元數(shù))。
3.5 紅外像元數(shù) infrared array size
熱像儀探測器可分割的像元數(shù)。采用凝視型焦平面紅外探測器時,為探測器的像元數(shù)。
3.6 溫度允許誤差 error excepted of temperature
在最大測溫范圍內(nèi),允許的最大溫度誤差。一般稱為“測溫精度”。
3.7 測溫范圍 measurement range
熱像儀在允許溫度誤差范圍內(nèi)所能進行有效測量的最大溫度范圍,測溫范圍可以采用光學(xué)方式或電子方式來擴展。
3.8 溫度漂移 temperature drift
因環(huán)境溫度變化引起溫度測量值的漂移量。
3.9 采樣幀速率 sampling rate
采集兩幀圖像時間間隔(s)的倒數(shù)。
3.11 工作波段 spectral response
熱像儀所響應(yīng)的紅外波長范圍。
3.12 工作溫度 operating temperature
熱像儀在工作時間的外界溫度。
3.13 救助型熱像儀 infrared camera of salvation
通常為手持式熱像儀,要求電池供電,具備紅外圖像顯示和粗略溫度指示功能。要求能在嚴(yán)酷的濃煙和高溫火場現(xiàn)場條件下,指導(dǎo)消防隊員進行搶救人員、尋找火源、防止消防人員誤入高溫危險區(qū)域。
3.14 檢測型熱像儀 infrared camera of detection
通常作為防火監(jiān)督人員進行防火檢查所使用的便攜式設(shè)備。要求可以在熱像儀中具備圖像顯示、溫度分析和圖像存儲功能。測溫準(zhǔn)確度要求較高,能實時地給出被測目標(biāo)的溫度圖像信息。
4 結(jié)構(gòu)分類
4.1 結(jié)構(gòu)
熱像儀由鏡頭組件、機芯組件、顯示設(shè)備、電源四部分組成。
4.2 分類
熱像儀按照其應(yīng)用方式分為救助型熱像儀和檢測型熱像儀。
5 型號
標(biāo)記示例:HRYXJ-A 表示救助型A 型消防用紅外熱像儀。
6 技術(shù)要求
6.1 基本參數(shù)
6.1.1 采樣幀速率
熱像儀的采樣幀速率不低于25 幀/s。
6.1.2 探測器類型
熱像儀探測器宜采用非制冷焦平面探測器。
6.1.3 工作波段
熱像儀的工作波段應(yīng)為8μm~14μm之內(nèi)。
6.1.4 紅外熱像儀的使用環(huán)境要求
熱像儀使用環(huán)境要求如下:
a)工作環(huán)境溫度:-10℃~50℃;
b)特定工作環(huán)境溫度:>50℃且≤260℃;
c)工作環(huán)境濕度:≤85%(40℃時);
d)存貯環(huán)境溫度:-30℃~60℃;
e)存貯環(huán)境濕度:≤93%(40℃時)。
6.2 功能要求
熱像儀應(yīng)具有以下功能:
a)顯示功能:在紅外方式下,具有白熱、黑熱、偽彩色三種顯示模式,具有溫度測量值、電池耗量比例顯示功能;
b)圖像凍結(jié)功能;(救助型熱像儀可不具備)
c)圖像存儲功能;(救助型熱像儀可不具備)
d)圖像降噪功能;
e)真實還原所攝熱像功能;(救助型熱像儀可不具備)
f)操作提示功能:具備中文的操作菜單或提示功能;(救助型熱像儀可不具備)
g)修正功能:輸入目標(biāo)距離、目標(biāo)發(fā)射率、環(huán)境溫度、相對濕度后,自動計算修正大氣透過率和目標(biāo)表面發(fā)射率對測量結(jié)果的影響。(救助型熱像儀可不具備)
6.3 性能要求
6.3.1 外觀
主機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)清潔無污跡。裝飾件文字、數(shù)字、符號標(biāo)志應(yīng)正確、易辨、清晰。
6.3.2 質(zhì)量
熱像儀的質(zhì)量不應(yīng)大于3kg(包括電池)。
6.3.3 空間分辨力
檢測型熱像儀的空間分辨力不應(yīng)大于2.5 mrad,救助型熱像儀的空間分辨力應(yīng)為(3~4)mrad。
6.3.4 噪聲等效溫差(NETD)
環(huán)境溫度在23℃±5℃,焦距50mm,F 數(shù)為1時,NETD不應(yīng)大于0.2K。
6.3.5 測溫范圍
熱像儀的測溫范圍應(yīng)在-20℃~+500℃范圍內(nèi)。
6.3.6 允許誤差
救助型熱像儀不應(yīng)大于±10℃或測量值(℃)的±10%;檢測型熱像儀不應(yīng)大于±2℃或測量值(℃)的±2%。
6.3.7 溫度漂移
將熱像儀按照7.5.7的方法進行試驗,在不同環(huán)境溫度工作時,溫度測量值的漂移不應(yīng)大于2℃或黑體設(shè)定溫度為2%。
6.3.8 連續(xù)穩(wěn)定工作時間
將熱像儀按照7.5.8的方法進行試驗,連續(xù)穩(wěn)定工作時間不應(yīng)小于2h。
6.3.9 特定環(huán)境溫度持續(xù)工作時間
救助型熱像儀在特定環(huán)境溫度下的持續(xù)工作時間如下:
a)80℃時,30min;
b)120℃時,10min;
c)260℃時,5min。
6.3.10 抗跌落性能
熱像儀以三個方向(X/Y/Z)從1m高度各自由跌落到硬質(zhì)地面一次后,檢查熱像儀功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定(把手如損壞,允許更換)。
6.3.11 外殼防護
救助型熱像儀應(yīng)符合GB 4208-1993外殼防護等級中IP67的要求;檢測型熱像儀應(yīng)符合GB 4208-1993外殼防護等級中IP54的要求。
6.3.12 環(huán)境適應(yīng)性能
6.3.12.1 濕熱性能
按7.5.12.1的規(guī)定進行濕熱試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.12.2 高溫工作性能
按7.5.12.2的規(guī)定進行高溫工作試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.12.3 高溫貯存性能
按7.5.12.3的規(guī)定進行高溫貯存試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.12.4 低溫工作性能
按7.5.12.4的規(guī)定進行低溫工作試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.12.5 低溫貯存性能
按7.5.12.5的規(guī)定進行低溫貯存試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.12.6 耐振動性能
按7.5.12.6的規(guī)定進行振動試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.12.7 耐沖擊性能
按7.5.12.7的規(guī)定進行沖擊試驗后,檢查熱像儀的功能,應(yīng)符合6.2的規(guī)定。
6.3.13 模擬火災(zāi)現(xiàn)場成像性能
救助型熱像儀應(yīng)可在濃煙中清晰地觀察到目標(biāo)體的圖像。
7 試驗方法
7.1 設(shè)備儀器的誤差
用于測試的儀器設(shè)備的允許誤差或準(zhǔn)確度不應(yīng)大于允許誤差的1/3,并按國家有關(guān)計量法規(guī)進行選擇和周期檢定。
7.2 實驗室要求
實驗室室內(nèi)照明應(yīng)不使圖像質(zhì)量受到明顯的影響。實驗室溫度23℃±5℃,相對濕度40%~80%,達到清潔要求。
7.3 實驗設(shè)備
7.3.1 NETD 測試設(shè)備
a)標(biāo)準(zhǔn)溫差黑體
溫度準(zhǔn)確度:±0.03K;
發(fā)射率:>0.95;
溫度均勻性:±0.01℃;
溫差源發(fā)射面積:滿足實驗要求;
最大可用孔徑面積:滿足實驗要求。
b)光學(xué)平臺
c)準(zhǔn)直光管
焦距至少大于被測熱像儀焦距3倍,通光口徑大于熱像儀接收口徑的準(zhǔn)直鏡,用于將發(fā)散光轉(zhuǎn)換成平行光來模擬無窮遠(yuǎn)處的紅外輻射。
d)靶標(biāo)切換系統(tǒng)
e)高分辨率監(jiān)視器
f)計算機及信號采集處理系統(tǒng)
7.3.2 精密黑體
a)腔式低溫精密黑體
溫度范圍:-25℃~+100℃
準(zhǔn)確度:±0.2℃
發(fā)射率:0.99±0.01
穩(wěn)定度:±0.05℃
b)腔體式中溫精密黑體
溫度范圍:50℃~1050℃
準(zhǔn)確度:±0.06℃或±0.01%(取絕對值大者)
發(fā)射率:0.99±0.01
穩(wěn)定度:±0.1℃
7.4 功能試驗
對樣品進行操作和使用,要求中所述的功能須能正常使用。
7.5 性能試驗
7.5.1 外觀
目測和通過手感進行檢查,結(jié)果應(yīng)符合6.3.1的規(guī)定。
7.5.2 質(zhì)量
用量程為5kg,精度為3級的電子秤稱熱像儀的質(zhì)量,結(jié)果應(yīng)符合6.3.2的規(guī)定。
7.5.3 空間分辨力
將標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源設(shè)定為40℃,標(biāo)準(zhǔn)條帶靶置于黑體前,待黑體溫度充分恒定后,熱像儀開機,在1m距離處,觀察顯示屏能否分辨5mm線對組,結(jié)果應(yīng)符合6.3.3的規(guī)定。
7.5.4 噪聲等效溫差(NETD)
調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)溫差黑體的溫差設(shè)置(△T=2K),目標(biāo)圖像占全視場1/10以上,分別測量信號及噪聲電壓,按公式(1)計算:
公式(1)
式中:
△T――設(shè)定溫差;
S――信號電平;
N――均方根噪聲電平。
結(jié)果應(yīng)符合6.3.4的規(guī)定。
7.5.5 測溫范圍
按7.5.6測試方法進行,結(jié)果應(yīng)符合6.3.5的規(guī)定。
7.5.6 允許誤差
把黑體置于規(guī)定的工作距離,使熱像儀能清晰成像,準(zhǔn)確測溫。黑體溫度設(shè)置為熱像儀測溫范圍每一量程的最高、最低和中點。讀出熱像儀測得的數(shù)據(jù)。
當(dāng)t0<100℃時,按公式(2)計算:
公式(2)
當(dāng)t0≥100℃時,按公式(3)計算:
公式(3)
式中:
θ――測量誤差;
t0――已知標(biāo)準(zhǔn)黑體溫度,單位為攝氏度(℃);
t1――熱像儀測溫讀數(shù),單位為攝氏度(℃)。
結(jié)果應(yīng)符合6.3.6的規(guī)定。
7.5.7 溫度漂移
將熱像儀置于恒溫恒濕箱內(nèi),設(shè)置黑體溫度為熱像儀測溫范圍內(nèi)任一溫度;首先將可控環(huán)境溫度的恒溫恒濕箱設(shè)置到20℃,待其穩(wěn)定后,保溫2h后開啟熱像儀,15min后開始測量黑體的溫度,記錄該讀數(shù)t0。然后關(guān)閉熱像儀,設(shè)置恒溫恒濕箱的溫度分別為-10℃和+50℃,保溫2h后開啟熱像儀,15min后測量黑體的溫度,記錄該讀數(shù)ti。
當(dāng)t0<100℃時,按公式(4)計算:
公式(4)
當(dāng)t0≥100℃時,按公式(5)計算:
公式(5)
式中:
ti――熱像儀在-10℃和+50℃環(huán)境溫度下的測量讀數(shù),單位為攝氏度(℃);
t0――環(huán)境溫度為20℃時的測量讀數(shù),單位為攝氏度(℃);
?――溫度漂移。
結(jié)果應(yīng)符合6.3.7的要求。
7.5.8 連續(xù)穩(wěn)定工作時間
把黑體設(shè)置為50℃,置于規(guī)定的工作距離,使熱像儀能清晰成像,準(zhǔn)確測溫。在非人工干預(yù)熱像儀的條件下,每隔10min讀出一次熱像儀的測溫點的溫度數(shù)據(jù),讀出的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足6.3.6中允許誤差的要求,連續(xù)穩(wěn)定工作時間應(yīng)符合6.3.8的規(guī)定。
7.5.9 特定環(huán)境溫度持續(xù)工作時間
a)將電熱鼓風(fēng)干燥箱溫度調(diào)至80℃,使溫度恒定。熱像儀開機,使其處于工作狀態(tài),并將其置于80℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中,選擇好觀察對象、關(guān)閉好鼓風(fēng)干燥箱箱門并開始計時,透過觀測孔連續(xù)觀測30min,仍能較好成像。隨后,將熱像儀從干燥箱中取出,關(guān)機,在室溫下放置至少1h。
b)將電熱鼓風(fēng)干燥箱溫度調(diào)至120℃,使溫度恒定。熱像儀開機,使其處于工作狀態(tài),并將其置于120℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中(與此同時,鏡頭前應(yīng)放置一件成像物體作為觀測對象),透過觀測窗連續(xù)觀測10min ,仍能較好成像。接著,將熱像儀從干燥箱中取出,關(guān)機,在室溫下放置至少1h。
c)將電熱鼓風(fēng)干燥箱溫度調(diào)至260℃,待溫度恒定后,將熱像儀開機,使其處于工作狀態(tài),并將其置于260℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中(與此同時,鏡頭前應(yīng)放置一件成像物體作為觀測對象),透過觀測窗連續(xù)觀測5min,仍能較好成像。
注:試驗中允許取掉熱像儀把手、手執(zhí)帶。
7.5.10 抗跌落試驗
試驗者手持熱像儀(或?qū)S玫淖杂傻湓O(shè)備),連續(xù)三次以X/Y/Z三個方向?qū)x器從1m 高度(地面與離它最近的產(chǎn)品部位)自由跌落到水泥地面,拾取后開機,結(jié)果應(yīng)符合6.3.10的規(guī)定。
三次跌落的方向:X軸:以熱像儀的顯示器面垂直向下;Y軸:以熱像儀的左側(cè)面(或右側(cè)面)垂直向下;Z軸:以熱像儀的頂面垂直向下。
7.5.11 殼防護試驗
救助型熱像儀,按照GB 4208中關(guān)于IP67要求的12.4、12.6和13.2.7項方法進行試驗,結(jié)果應(yīng)符合6.3.11的規(guī)定。
檢測型熱像儀,按照GB 4208中關(guān)于IP54要求的12.4和13.2.4項方法進行試驗,結(jié)果應(yīng)符合6.3.11的規(guī)定。
7.5.12 環(huán)境適應(yīng)性試驗
7.5.12.1 濕熱試驗
a)存儲
按GB/T 2423.3-1993試驗Ca進行,將樣品置于包裝箱內(nèi)不通電條件下,溫度:40℃,
濕度:93%,保持時間:8h,恢復(fù)時間:2h。
b)工作
按GB/T 2423.3-1993 試驗Ca進行,溫度:40℃,濕度:85%,試驗時間:2h,工作狀態(tài):開機。
7.5.12.2 高溫工作試驗
按GB/T 2423.2-2001試驗Bb進行,溫度:50℃,試驗時間:2h,工作狀態(tài):開機。
7.5.12.3 高溫貯存試驗
按GB/T 2423.2-2001試驗Bb進行,將樣品置于包裝箱內(nèi)不通電條件下,溫度:60℃, 試驗時間:4h,恢復(fù)時間:2h。
7.5.12.4 低溫工作試驗
按GB/T 2423.1-2001試驗Ab進行,溫度:-10℃,試驗時間:2h,工作狀態(tài):開機。
7.5.12.5 低溫貯存試驗
按GB/T 2423.1-2001 試驗Ab進行,將樣品置于包裝箱內(nèi)不通電條件下,溫度:-30℃,試驗時間:4h,恢復(fù)時間:2h。
7.5.12.6 振動試驗
按GB/T 2423.10-1995試驗Fc進行。正弦:5Hz~200 Hz~5 Hz,驅(qū)動振幅0.15mm,2.5g;掃描時間:15min;試驗次數(shù):1次。試驗方向:Z方向。振動方向見圖1。
7.5.12.7 沖擊試驗
按GB/T 2423.5-1995試驗Ea進行。沖擊量值25g,11ms±2ms半正弦波,沿X、Y、Z方向各試驗3次,見圖1。
7.5.13 模擬火災(zāi)現(xiàn)場成像性能試驗
實驗室應(yīng)不小于3m×5m,室內(nèi)用的照明不應(yīng)使圖像質(zhì)量受到明顯的影響,使用舞臺用發(fā)煙器,煙氣濃度以1m內(nèi)肉眼無法識別物體為準(zhǔn),然后在實驗室內(nèi)用熱像儀觀察目標(biāo)物體,結(jié)果應(yīng)符合6.3.13的規(guī)定。
8 消防紅外熱像儀檢驗規(guī)則
8.1 檢驗分類
檢驗分為型式檢驗和出廠檢驗,分別按8.2和8.3進行。
8.2 型式檢驗
有下列情況之一時,產(chǎn)品應(yīng)進行型式檢驗。
a)新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的試制定型鑒定;
b)當(dāng)正常生產(chǎn)的產(chǎn)品在原材料、設(shè)計、工藝、生產(chǎn)設(shè)備有較大變化,可能影響產(chǎn)品質(zhì)量時;
c)正常連續(xù)生產(chǎn)二年時;
d)產(chǎn)品停產(chǎn)一年以上恢復(fù)生產(chǎn)時;
e)國家質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)提出進行型式檢驗要求時。
8.2.1 檢驗項目
型式檢驗的項目為本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求規(guī)定的全部項目和9.1。
8.2.2 樣本大小
型式檢驗的樣品在出廠檢驗合格的產(chǎn)品中隨機抽取,樣本大小為1臺。
8.2.3 產(chǎn)品批量
產(chǎn)品批量不應(yīng)少于5臺。
8.2.4 合格判定
型式檢驗項目試驗結(jié)果應(yīng)全部符合本標(biāo)準(zhǔn)方為合格。
8.3 出廠檢驗
8.3.1 出廠檢驗項目
出廠檢驗項目為:外觀、功能要求、測溫范圍、允許誤差。
8.3.2 合格判定
出廠檢驗項目試驗結(jié)果應(yīng)全部符合本標(biāo)準(zhǔn)方為合格。
9 標(biāo)志、包裝與運輸
9.1 標(biāo)志
9.1.1 紅外熱像儀銘牌應(yīng)標(biāo)有:
a)制造廠名稱和注冊商標(biāo);
b)產(chǎn)品名稱和型號;
c)生產(chǎn)日期和批號;
d)產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)代號;
e)認(rèn)證標(biāo)志或批準(zhǔn)文件的編號(如有)。
9.1.2 包裝箱的標(biāo)志應(yīng)符合GB/T 191-2000的規(guī)定。
9.2 包裝與運輸
9.2.1 熱像儀的包裝應(yīng)符合GB/T 15464-1995第4章的規(guī)定。
9.2.2 熱像儀的運輸應(yīng)滿足JB/T 9329-1999的規(guī)定。1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了消防用紅外熱像儀術(shù)語和定義、結(jié)構(gòu)與分類、型號、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝與運輸。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于滅火救援、搶險救災(zāi)作業(yè)及防火監(jiān)督人員在防火檢查時使用的紅外熱像儀(以下簡稱熱像儀)。