JJF（京）106-2023 红外温度变送器校准规范

北京市地方计量技术规范

JJF（京）106-2023

红外温度变送器校准规范

CalibrationSpecificationforInfraredTemperatureTransmitter

2023-5-22发布2023-7-1实施

北京市市场监督管理局发布

JJF(京)106-2023

红外温度变送器校准规范

1范围

本规范适用于采用红外温度探测器作为传感器的温度变送器的校准。

2引用文件

本规范引用以下文件：

JJG856-2015工作用辐射温度计

JJF1183-2007温度变送器校准规范

3术语和计量单位

3.1术语

以下术语和JJG856-2015中界定的其他术语适用于本规范。

3.1.1温度变送器temperaturetransmitter

一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数

的测量和控制。

3.1.2红外温度变送器infraredtemperaturetransmitter

输出与红外温度探测器检测的温度成线性关系（即具有线性化功能）的温度变送器。

3.2计量单位

温度的计量单位为摄氏度（℃）或开尔文（K）。

电流的计量单位为毫安（mA）。

电压的计量单位为伏（V）。

4概述

红外温度变送器（以下简称变送器）采用红外温度探测器作为传感器。变送器通常由

光学系统和探测器、测量单元、信号处理和转换单元、显示输出等部分组成。光学系统汇

聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在探测器上并转变为相应的电信号，该信

号经放大、换算转换为标准化电信号。

具有显示单元的变送器可直接显示温度，具有现场总线功能的变送器可随时监控、记

录和保存数据。

图1为变送器的原理框图。

1

JJF(京)106-2023

显示单元

光学系统信号处理现场总线

测量单元

和探测器和转换单元输出信号（mA或V）

图1红外温度变送器原理框图

变送器的标准化输出信号主要为（4～20）mA、（0～5）V、（0～10）V等直流电信号，

不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号。

变送器的接线端子通常有六线制、四线制和二线制等形式。

5计量特性

5.1示值误差

在变送器的测温范围内，应不超过最大允许误差。

注：

1最大允许误差（或不确定度、准确度）应根据该型号的技术文件确定。

2最大允许误差技术指标应注明与之相对应的测量距离与视场直径。

5.2重复性

应不超过变送器技术指标中对重复性的要求，同时应不超过最大允许误差绝对值的

1/2。

6校准条件

6.1环境条件

6.1.1环境温度：18℃～25℃。

6.1.2相对湿度：≤85%。

6.1.3变送器周围除地磁场外，应无影响其正常工作的外磁场；校准过程中应避免强阳光

和强辐射源对实验用辐射源和变送器的干扰；避免空气对流及环境温度波动对校准结果产

生不可忽略的影响。

6.2测量标准及其他设备

校准时所需要的标准仪器及配套设备可按变送器的规格参照表2进行选择。

表1标准仪器及配套设备

序号仪器设备名称技术要求用途备注

2

JJF(京)106-2023

有效发射率ε：1±0.005，温度

稳定性不大于（0.1℃与0.1%t的

1黑体辐射源

大者）/10min,均匀性不大于±与参考温度计组合

（0.15℃与0.15%t的大者）使用提供辐射温1.辐射源符合均

有效发射率ε≥0.95，温度稳定度，或作为参考辐匀性要求的辐射

性不大于（0.15℃与0.15%t的大射源提供亮度温度区域直径应不小

2面辐射源

者）/10min,均匀性不大于±于被校变送器目

（0.2℃与0.2%t的大者）标直径的1.4倍

或20mm，取大

不确定度（k=2）不大于变送器最者。

3辐射温度计

大允许误差的绝对值的1/32.辐射源和参考

作为参考温度计与温度计的适用范

标准铂电阻温辐射源组合使用，围参考JJG856-

4二等

度计提供参考温度2015，7.1.1.1。

5标准热电偶二等

电桥或可测量电阻的数字多用

表，测量范围应与标准铂电阻的

测量标准铂电阻温

电阻值范围相适应，准确度等级

度计的阻值可用满足准确度

不低于0.005级，分辨力不低于

6电测仪器等级要求的其他

0.1mΩ

电测仪器

数字多用表，（0～100）mV量程

测量标准热电偶的

准确度等级不低于0.005级，分

热电动势

辨力不低于0.1μV

（0～30）mA变送器输出信号的

7直流电流表/

0.01级测量标准

（0～5）V、（0～50）V直流电压表单独可

8直流电压表

0.01级以作为变送器电压

输出信号的测量标

准；与标准电阻组/

100Ω（250Ω）

9标准电阻合取代直流电流表

不低于0.05级

作为变送器电流输

出信号的测量标准

为标准热电偶提供可以满足要求的

插入深度应不小于200mm，工作

10零度恒温器参考端温度补偿的其它恒温装置代

区域温度不大于（0±0.1）℃

恒温装置替

变送器的直流供电

11直流稳压源（12～48）V，MPE:±1%/

电源

12测长工具/用于确定测量距离/

校准工作台或具有平移或旋转等

13//

支架功能

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

变送器的示值误差和重复性。

3

JJF(京)106-2023

7.1.1示值误差

校准温度点根据用户要求选择，一般不少于3个温度点。

7.1.2重复性

通常在示值误差的校准点中选择温度点进行测量，也可以由用户指定温度点。

7.2外观检查及工作正常性检查

7.2.1变送器上应标有型号规格、制造厂家（或商标）和产品编号。

7.2.2变送器上或使用说明书应给出测量范围、允许误差限、光谱范围、距离系数、输出

信号形式和工作电压等信息。

7.2.3变送器的各接线端子的连接处应接触良好，并有明确的标记。有显示单元的变送器，

数字显示应清晰完整。

7.2.4光学系统应洁净，无损伤，如果存在可移除的污染物，应进行清洁。零部件应完好

无损，紧固件应无松动，可动部分应灵活可靠。

7.3校准方法

7.3.1准备工作

7.3.1.1根据说明书信息确定变送器的校准距离。

7.3.1.2根据说明书信息确认对辐射源直径的要求。说明书未直接给出此信息时，查出与

校准距离相对应的视场直径，选用的黑体辐射源或面辐射源的直径一般应分别不小于被测

对象视场直径的1.4倍或1.7倍。

7.3.1.3将参考辐射温度计（如果使用）和变送器的发射率设定值设为1。若变送器发射

率为固定值（如0.95），其校准结果应增加该项修正值。

7.3.1.4连接变送器接线端子和配套设备。

注：六线制变送器一般是二根电压端，二根信号输出端和二根发射率输入端；四线制一般是二根电

压端，二根信号输出端；二线制一般是电压和输入信号是同一个端子［JJF1183-2007，附录

Ａ］。

7.3.1.5需要预热的参考标准、变送器和电测设备，按预定时间进行预热；

7.3.1.6需要冷却的变送器，按照说明书要求接通冷却装置。

7.3.2瞄准要求

7.3.2.1使被校变送器的光轴与辐射源的前方中心轴线重合。

7.3.2.2按说明书确认的校准距离进行被校变送器的瞄准。说明书没有明确校准距离的具

体含义的，默认瞄准辐射源空腔靶底。如果瞄准靶底时无法满足校准距离的要求，在可获

4

JJF(京)106-2023

得有效校准结果的前提下，允许将被校变送器的瞄准面从腔底向腔口方向移动。

7.3.2.3通过被校变送器的辅助瞄准光束（如果有）或根据温场的对称性确定瞄准靶面中

心。

7.3.2.4如果测量标准采用参考辐射温度计，瞄准方法重复7.3.2.1至7.3.2.3的步骤，

通过校准工作台或支架实现与被校变送器重复切换位置。

7.3.3示值误差

7.3.3.1根据变送器的量程,将辐射源的温度调到第一个校准点，使稳定后的辐射源量值

与校准点的偏差不超过变送器最大允许误差的2倍。

7.3.3.2对参考温度计或参考辐射源与被校变送器应尽量同步地记录两次数据。不能同步

测量时，可以按下列顺序进行。

标准→被校→被校→标准

注：

1应在被校变送器示值相对稳定后读数。如有漂移，先用挡光板遮挡辐射源不少于30s，并在移开

挡光板并启动测量后的若干秒（一般为响应时间的3倍）后读数。

2同步是相对于辐射源稳定性而言的，若辐射源稳定性足够好，则可依次校准多个变送器。

7.3.3.3改变校准点，稳定后重复7.3.3.1至7.3.3.2的步骤，完成其它校准点的测量。

7.3.4重复性

7.3.4.1辐射源在重复性校准点稳定后，使被校变送器瞄准辐射源。

7.3.4.2用挡光板在变送器前遮挡不少于30s，移开挡光板并启动测量，若干秒（一般为

响应时间的3倍）后读数，尽量同步地记录参考温度和被校变送器的示值。

7.3.4.3重复7.3.4.2的测量过程，共进行10次。

7.4校准数据处理

7.4.1输出直流电信号与温度值的换算

被校变送器输出的直流电信号，应换算为温度值tT：

(t2-t1)(A−A1)

tT=+t1(1)

A2−A1

式中：

t1——被校变送器的输入量程下限名义值，℃；

t2——被校变送器的输入量程上限名义值，℃；

A——被校变送器的读数平均值；mA或V；

5

JJF(京)106-2023

A1——被校变送器的输出的理论下限值，mA或V；

A2——被校变送器的输出的理论上限值，mA或V。

7.4.2示值误差

7.4.2.1测量标准实测标准值对校准点的温度差tS

测量标准器采用参考温度计时，标准器实测示值相对于校准点tN的示值差为：

1

t=(t+t)-t(2)

S2S1S2SN

式中：

tS1、tS2——参考温度计测量辐射源的两次实际示值，℃；

tSN——由参考温度计证书确定的对应于校准点tN的示值，℃。

注：对于电量输出指示的参考温度计，可先将其换算为温度值。

测量标准采用参考辐射源时，根据参考辐射源的亮度温度证书值，修正参考辐射源指

示温度的实测值与证书值之差。辐射源实际亮度温度与校准点的示值差tS为：

1

(3)

tS=(tSC−tN)+(tSI1+tSI2)−tSIC)

2

式中：

tSC——参考辐射源证书在对应校准点tN的亮度温度值，℃；

tSIC——参考辐射源证书在对应校准点tN的指示温度，℃；

tSI1、tSI2——参考辐射源指示温度的两次实测值，℃。

7.4.2.2被校变送器的实际示值与校准点的温度差tT为：

1

t=(t+t)−t(4)

T2T1T2N

式中：

tT1、tT2——被校变送器两次读数的换算温度值，℃；

tN——校准温度点，℃。

7.4.2.3示值误差的计算

综合测量标准和被校变送器对校准温度点的温度差，修正辐射源和被校变送器发射率

偏离1、被校与参考温度计测量点温差等因素引入的不可忽略影响，示值误差t为：

t=(tT−ts)-tTB-tT-tTS(5)

6

JJF(京)106-2023

式中：

tT——被校变送器在校准点tN处的示值误差，℃；

tTB——辐射源发射率偏离1引入的误差，℃；

tT——被校变送器的发射率不可调为1引入的误差，℃；

tTS——被校变送器的瞄准区域与参考温度计的测温区域之间的温度差，℃。

注：

1辐射源发射率偏离1引入的误差tTB包含辐射源发射率偏离1引入的被校变送器的误差和辐射

源实际温度因辐射源发射率偏离1引入的误差，计算方法见JJG856-2015《工作用辐射温度计》

附录C。

2被校变送器的发射率不可调为1引入的误差tT的计算方法见本规范附录C。

3被校变送器瞄准区域与参考温度计测温区域之间的温度差tTS根据标准装置的实际情况确定，

必要时可采用多种计量标准形式进行验证。

7.4.3重复性

重复性通常表示为单次测量的实验标准偏差s的2倍。

实验标准偏差s为：

1n

2（6）

s=(i−)

n−1i=1

式中：

n——测量次数；

i——被校变送器单次测量结果与参考温度读数的差值，℃；

——的平均值，℃。

重复性R为：

R=2s（7）

8校准结果表达

8.1原始记录

原始记录格式参考附录A。

8.2校准证书

校准证书由封面和校准数据组成，校准结果内容参考附录B。

7

JJF(京)106-2023

9复校时间间隔

建议复校时间间隔不超过一年，或由送校单位根据实际使用情况自主决定复校时间间

隔。

8

JJF(京)106-2023

附录A红外温度变送器原始记录格式

计量器具名称：委托方名称：证书编号：

型号/规格：产品编号：制造厂：

温度范围：（～）℃最大允许误差：

红外温度变送器参数：发射率设置：；响应波长：μm；D：S=；输出范围：

计量标准：测量范围：不确定度或准确度等级或最大允许误差：技术文件：

本次测量所使用的主要计量器具：

环境温度：℃；相对湿度：%校准员：核验员：校准日期：年月日

外观：□符合要求□不符合要求光学系统：□符合要求□不符合要求

测量距离：m视场直径：mm1.4倍/1.7倍：mm校准地点：

参考温度计被校变送器校准结果

校准温度辐射源发射变送器发

测点温差

点证书值（）实测值（）测量值（）率不为1射率不为

℃℃偏差mA/V/℃换算温度偏差（℃）输出值示值误差U(k=2，

（℃）（℃）1（℃）

名义温度证书示值12平均值（℃）12平均值（℃）（℃）（mA/V）（℃）℃)

参考辐射源被校变送器校准结果

校准温度辐射源发射变送器发

测点温差

点证书值（℃）实测值（℃）测量值（mA/V/℃）率不为1射率不为

偏差换算温度偏差（℃）输出值示值误差U(k=2，

（）（）（）

℃（℃）（℃）（℃）℃1℃（mA/V）（℃）℃)

指示温度亮度温度12平均值12平均值

变送器测量值

差值的平

测量温度（mA/V/℃）重复性

均值实验标准偏差（℃）

点（℃）（℃）

重复性换算温度（℃）（℃）

实验

参考温度（℃）

差值（℃）

9

附录B

校准证书内页参考格式

校准结果

扩展不确定

红外温度变

标准温度示值误差度U测量距离辐射源直径

送器示值辐射源类型

℃℃（k=2）mmm

mA/V

℃

重复性实验温度点/℃重复性/℃

说明：1、被校红外温度变送器的光谱范围：（～）μm；

2、被校红外温度变送器发射率设置为：

3、其他需要说明的事项（如果有）。

以下空白

10

JJF(京)106-2023

附录C

红外温度变送器发射率不可调为1引入的测量误差

部分被校变送器的内部将被测目标的发射率设为固定值，如0.95，则其测量结果包括

了对发射率设定值的修正。当被测目标温度高于（或低于）环境温度时，测量结果显著高

于（或低于）目标温度。因此，校准时必须对此影响进行相应的修正。

本附录给出了被校变送器发射率不可调为1引入的测量误差的计算方法。此方法假定

校准所用黑体辐射源为理想黑体，实际黑体辐射源发射率偏离1引入的误差在此不予考虑。

校准时参考温度如采用与被校变送器相同发射率的对应波长（或光谱范围）的亮度温度，

则回避了被校变送器发射率不可调为1引入的误差，只需考虑所采用参考辐射源或参考辐

射温度计的亮度温度溯源。

本方法适用于单波段的被校变送器。为简化公式表达与计算，本附录采用极限有效波

长方法。

C.1被校变送器的测量模型

校准时，被校变送器测量的是黑体辐射源的热辐射。被校变送器测量结果的换算温度

值与黑体辐射源的实际温度值之间的关系为：

L(,t)(1)L(,T)L(,T)(）

bT+−bAM=bBBC-1

式中：

tT——被校变送器测量结果的换算温度值，K；

TBB——黑体辐射源的实际温度，K；

TAM——环境温度，K；

λ——被校变送器的（极限有效）波长，m；

ε——被校变送器的发射率设定值；

-3-1

Lb——黑体的光谱辐射亮度，W·m·sr。

C.2发射率不可调为1引入的误差的计算

普朗克黑体辐射定律给出黑体的光谱辐射亮度Lb与温度T和波长λ的关系：

c

L(,T)=1(C-2）

bc

5[exp(2)−1]

T

式中：

11

-162

c1——第一辐射常数，数值为3.7418×10，W·m；

-2

c2——第二辐射常数，数值为1.4388×10，m·K。

将公式（C-2）代入公式（C-1），得到：

c1

t=2(C-3）

T

ln(+1)

1−

-

cc

exp(2)−1exp(2)−1

TBBTAM

被校变送器发射率不可调为1引入的误差为：

tt-T(C-4）

T=TBB

对于窄带被校变送器，波长取其中心波长。对于宽带被校变送器，假定其光谱响应近似为

无选择性带通（矩形）模型，极限有效波长采用以下拟合公式：

(C-5）

(8~14)μm=9.60+221/(t+273.15)

(C-6）

(7~18)μm=8.70+525/(t+273.15)

公式（C-5）和（C-6）分别为（8~14）μm和（7~18）μm光谱响应的被校变送器在温

度t下的极限有效波长拟合公式，拟合最大相对偏差均不超过±1%。

C.3发射率固定为0.95引入的误差的典型计算结果

被校变送器的发射率不可调为1的最常见的是（8~14）μm光谱响应的宽带变送器，

其发射率的典型设定值为0.95。表C.1给出环境温度为20℃时，（8~14）μm光谱响应的被

校变送器发射率固定为0.95引入的误差。

表C.1环境温度为20℃时,(8～14)μm变送器发射率0.95引入的误差单位：℃

黑体温度TBB-60-40-2002060100150

变送器换算温度-69.12-45.10-22.76-1.1820.0061.80103.27154.95

误差

tTtT-9.12-5.10-2.76-1.180.001.803.274.95

黑体温度TBB200250300400500600700800

变送器换算温度206.60258.29310.02413.65517.50621.54725.73830.05

误差tT6.608.2910.0213.6517.5021.5425.7330.05

黑体温度TBB9001000110012001300140015001600

变送器换算温度934.491039.021143.621248.301353.031457.811562.631667.49

误差tT34.4939.0243.6248.3053.0357.8162.6367.49

12

JJF(京)106-2023

附录D

示值误差的不确定度评定示例

D.1示值误差的不确定度分析

D.1.1数学模型

按本规范给出的红外温度变送器校准方法，示值误差的数学计算模型为：

t(tt)-t-t-t(D-1)

=T−sTBTTS

其中：t——被校变送器在校准点tN处的示值误差，℃；

tT——被校变送器读数tT相对于校准点tN的温度差，℃；

tS——辐射源校准量（通常为亮度温度）tS相对于校准点tN的温度差，℃；

tTB——辐射源发射率偏离1引入的误差，包括被校变送器示值和测量标准参考温

度值两方面的影响，℃；

tT——被校变送器的发射率不可调为1引入的误差，℃；

tTS——被校变送器瞄准区域与参考温度计测温区域之间的温度差，℃。

D.1.2示值误差的测量不确定度来源

示值误差的测量不确定度来自测量标准、被校变送器以及校准操作三个方面：

D.1.2.1测量标准装置，包括标准器自身示值和辐射源特性的影响两方面。

量值溯源（校准不确定度与长期稳定性）；

重复性、分辨力、辅助仪表；

辐射源发射率和环境温度影响；

辐射源温度均匀性，包括标准器测量点（或目标）与被校变送器目标之间的温差；

辐射源控温的复现性或短期稳定性。

D.1.2.2被校变送器特性

重复性、分辨力、辅助仪表；

被校变送器的发射率不能设为1（如果适用）引入的修正的影响。

D.1.2.3校准操作过程

参考辐射温度计（若使用）与被校变送器的瞄准；

数据处理中的简化与舍入。

13

D.1.3灵敏系数及合成标准不确定度

式（D-1）为温差的代数和公式，且等号右侧各项的系数绝对值均为1，因此与之对应

的温度不确定度分量的灵敏系数的绝对值也为1。影响示值误差的不确定度因素中，辐射

源发射率对参考辐射温度计与被校变送器示值的影响，应按照完全相关的分量处理，采用

算术相减合成方法；此后，各不相关分量依据不确定度传播率计算合成标准不确定度：

222222(D-2)

u(t)=u(tS)+(u(tSB)−u(tTB))+u(tT)+u(tTS)+u(tOP)

其中：u(tOP)——校准操作和测量条件影响等引入的标准不确定度，℃。

D.2不确定度评定实例

D.2.1以接触式标准温度计为参考温度计，校准（8～14）μm红外温度变送器

采用标准铂电阻温度计作为参考温度计。黑体空腔置于液体恒温槽内，发射率

0.995±0.003，辐射面有效直径65mm。被校变送器的光谱范围（8～14）μm、温度分辨

力0.1℃，输出信号为（4～20）mA，测温范围为（-20～180）℃，最大允许误差为±1%t

或1℃，重复性为±0.5%t或0.5℃（t为温度测量值）。校准时被校变送器的发射率设

置在1.00，环境温度23.0℃，校准距离0.3m，相应的目标直径为20mm。计算在100℃的

校准结果——示值误差的不确定度。

D.2.1.1影响固有误差的不确定度来源

D.2.1.1.1测量标准——参考标准铂电阻温度计与黑体辐射源引入的不确定度

包括以下分量：

参考标准铂电阻温度计校准不确定度，由证书给出0.02℃，正态分布，k=2，u1=0.01℃；

参考标准铂电阻温度计在校准周期内的变化量为0.04℃，均匀分布，k=3，u2=0.03℃；

测量辐射源温度的重复性，通过贝塞尔公式计算得出，u3=0.02℃；

辐射源短期稳定性不超过0.05℃每10分钟，均匀分布，k=，u4=0.03℃；

辐射源均匀性对瞄准和测点温差都有影响，不超过0.05℃，均匀分布，k=，u5=0.03℃；

辐射源发射率的不确定度为0.003，引入的温度修正为0.189℃，均匀分布，k=，

u6=0.11℃。

D.2.1.1.2被校变送器引入的不确定度

包括以下分量：

测量重复性，通过贝塞尔公式计算得，u7=0.06℃；

测量被校变送器的输出电流值的电测仪表引入的误差，0.00636mA，换算成温度值为

14

JJF(京)106-2023

0.0795℃，均匀分布，k=3，u8=0.05℃。

D.2.1.1.3操作引入的标准不确定度

瞄准的影响包含在u5中；

数据修约0.05℃，均匀分布，k=，u9=0.03℃。

D.2.1.2各不确定度分量的数值汇总表

各标准不确定度分量如表D.1。

表D.1示值误差的不确定度分量表

不确定度来源类别灵敏系数ui/℃

校准不确定度u1B-10.01

参考温度计（标准

校准周期内的稳定性u2B-10.03

铂电阻温度计）

测温重复性u3A-10.02

短期稳定性u4B-10.03

均匀性对瞄准的影响u5B10.03

黑体辐射源

发射率修正对确定固有误差的