GBZ 192.1-2026 工业过程控制装置　热像仪　第1部分：计量特性标准立项发展报告

工业过程控制装置热像仪第1部分：计量特性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IndustrialProcessControlDevices–ThermalImagers–Part1:MetrologicalCharacteristics摘要红外热像技术作为非接触式温度测量的重要手段，在工业过程控制、设备状态监测、产品质量检验及安全预警等领域发挥着日益关键的作用。随着智能制造与工业互联网的深入推进，工业现场对热像仪测温准确性、稳定性和溯源性的要求不断提升，而现行相关技术标准在工业过程控制场景下的计量特性规范方面尚存空白。本报告以国家标准《工业过程控制装置热像仪第1部分：计量特性》（标准编号：GB/Z192.1-2026）为对象，系统阐述了该标准的立项背景、编制原则、技术架构与核心内容。该标准首次针对工业过程控制用途的热像仪建立了统一的计量特性分类体系与评价方法，明确了温度分辨率、测量不确定度、响应时间等关键参数的试验条件与评定规程，填补了我国在该领域的标准空白。报告指出，该标准的发布实施将为热像仪制造商提供明确的设计与出厂检验依据，为用户提供科学的选型与验收准则，为计量技术机构提供规范的校准与检测方法，对促进我国工业测温装备质量提升、支撑工业过程精确管控具有重要的基础性支撑作用，并展望了标准后续深化方向及与相关标准化体系的协同发展前景。关键词：工业过程控制；热像仪；计量特性；标准化；红外测温；测量不确定度AbstractInfraredthermography,asanessentialnon-contacttemperaturemeasurementtechnique,playsanincreasinglycriticalroleinindustrialprocesscontrol,equipmentconditionmonitoring,productqualityinspection,andsafetyearlywarning.WiththedeepadvancementofintelligentmanufacturingandtheIndustrialInternet,therequirementsforaccuracy,stability,andtraceabilityofthermalimagersinindustrialfieldapplicationshavebecomeincreasinglystringent.Theexistingrelevanttechnicalstandards,however,presentagapinthespecificationofmetrologicalcharacteristicsunderindustrialprocesscontrolscenarios.Thisreportfocusesonthenationalstandard*IndustrialProcessControlDevices–ThermalImagers–Part1:MetrologicalCharacteristics*(StandardNo.:GB/Z192.1-2026),systematicallyelaboratingitsprojectinitiationbackground,compilationprinciples,technicalarchitecture,andcorecontent.Thisstandard,forthefirsttimeinChina,establishesaunifiedclassificationsystemandevaluationmethodologyforthemetrologicalcharacteristicsofthermalimagersusedinindustrialprocesscontrol,clearlydefiningthetestconditionsandassessmentproceduresforkeyparameterssuchastemperatureresolution,measurementuncertainty,andresponsetime,therebyfillingthegapinthisdomain.Thereportindicatesthatthereleaseandimplementationofthisstandardwillprovidecleardesignandfactoryinspectionbasesforthermalimagermanufacturers,scientificselectionandacceptancecriteriaforusers,andstandardizedcalibrationandtestingmethodsformetrologicaltechnicalinstitutions,playingafundamentalsupportingroleinenhancingthequalityofindustrialtemperaturemeasurementequipmentinChinaandsupportingpreciseindustrialprocesscontrol.Futuredirectionsforstandarddeepeningandcoordinateddevelopmentwithrelevantstandardizationsystemsarealsodiscussed.Keywords:Industrialprocesscontrol;Thermalimager;Metrologicalcharacteristics;Standardization;Infraredthermometry;Measurementuncertainty一、引言1.1研究背景温度是工业过程控制中最基本且最重要的被测参数之一。在钢铁冶金、石油化工、电力能源、建材玻璃、新能源材料等流程工业领域，温度的准确测量直接关系到生产安全、产品质量、能耗水平以及装备寿命。传统的接触式测温方式（如热电偶、热电阻）在某些高温、强腐蚀、高电压或运动物体等场景下存在固有局限，难以满足日益复杂的工业测量需求。红外热像仪通过对物体表面红外辐射能量的探测与成像，能够在非接触条件下实现温度场的实时测量与可视化呈现，具有响应速度快、空间分辨率高、可同时获取多点温度信息等显著优势。近年来，随着非制冷红外焦平面阵列技术的成熟和成本的持续降低，热像仪已从早期单一的军事和高端科研应用，迅速拓展至工业过程监测、设备预知性维护、建筑节能检测、医疗卫生防疫等广泛领域。然而，在工业过程控制的具体应用中，热像仪作为一型测量仪表，其计量特性——即影响测量结果质量的各项性能指标——直接决定了测温数据的可信度与可用性。国内外研究表明，同一台热像仪在不同环境条件、不同发射率设定、不同测温量程下，其测量偏差可能达到数摄氏度乃至数十摄氏度，这些差异如果得不到有效规范和评价，将严重制约热像仪在工业过程控制中的深入应用。1.2标准制定必要性分析从国际层面看，国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）已发布若干涉及热像仪检测的标准文件，如IEC80601-2-59（医用热像仪）、ISO18434-1（状态监测与诊断中的红外热像应用）等。但在工业过程控制装置这一归类框架下，国际上尚缺乏一部系统性地以计量特性为主线的热像仪产品标准，各国热像仪性能评价方法不统一，导致跨国贸易中技术指标互认困难。从国内层面看，现行有效的热像仪相关标准主要包括GB/T19665（电子红外成像人体表面测温仪通用规范）、GB/T19870（工业检测型红外热像仪）等，上述标准对热像仪的性能要求与试验方法做了基础性规定，但其主要定位于工业检测与诊断应用，未能充分覆盖闭环过程控制场景中热像仪作为在线测量仪表时对长期稳定性、环境适应性、输出信号接口以及量值溯源链条的严格要求。同时，2019年JJF1187《红外测温仪校准规范》及后续修订版本主要针对点测温仪，对于热像仪全画幅测温特性的计量评价仍不够系统。1.3标准基本信息本报告所涉标准《工业过程控制装置热像仪第1部分：计量特性》（标准编号：GB/Z192.1-2026）由中国国家标准管理部门于2026年7月2日批准发布并同步实施，标准性质为指导性技术文件（GB/Z）。作为“工业过程控制装置热像仪”系列标准的第1部分，该标准聚焦热像仪的计量特性指标及其评定方法，为系列标准的后续部分（如通讯协议、环境适应性、可靠性等）奠定共同的性能评价基础。标准文本以电子版形式对外发行，适用于热像仪制造商、用户单位、计量技术机构及标准化工作者参考使用。二、标准编制原则与技术路线2.1编制原则本标准的编制工作严格遵循以下几项基本原则：（1）科学性原则。所有计量特性的定义、试验方法和评价指标均以测温计量学的基本理论为依据，确保技术内容的科学严谨。参数选取兼顾当前主流热像仪产品的实际技术水平与工业过程控制的真实需求，避免指标定得过高而脱离实际，或定得过低而失去规范意义。（2）协调性原则。充分研究与现有标准体系的衔接关系，在术语定义、试验条件、数据处理方法等方面，力求与国际标准（如IEC、ISO相关文件）、国家标准（如GB/T19870等）及国家计量技术规范（JJF系列）保持协调一致，避免交叉重复或相互矛盾。（3）可操作性原则。标准中规定的内容力求清晰明确、便于实施。试验条件和试验步骤的设计充分考虑了不同层级使用单位（制造企业质检部门、第三方检测机构、计量院所等）的试验设备条件和操作能力，确保标准技术要求的可实现性与可验证性。（4）开放性原则。鉴于热像仪技术仍处于快速发展阶段，标准编制中采用了性能描述与试验方法相结合的方式，在框架设计上为后续技术进步预留了修订和扩展空间。2.2技术路线标准的编制工作分为以下几个主要阶段：第一阶段——需求调研。编制组面向国内主要工业热像仪制造企业、重点用户行业（电力、石化、冶金等）和计量技术机构开展调研，收集整理当前工业现场热像仪使用中遇到的主要计量问题，以及各行业对热像仪性能指标的关注重点和可接受阈值。第二阶段——资料分析。系统检索和分析了国内外热像仪相关标准、技术文献、产品样本和检测报告，梳理了已发布标准中有关计量特性的定义和试验方法，比较了不同来源之间的差异，确定了本标准拟采用的术语体系和参数框架。第三阶段——试验验证。选择具有代表性的多款工业热像仪（涵盖不同探测器类型、不同测温范围、不同制造商），按照拟定的计量特性试验方案开展了比对试验，验证了试验方法的可行性和重复性，获取了典型产品的性能水平数据，为标准技术指标的合理确定提供了实证支撑。第四阶段——编写与审查。在上述工作的基础上，按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求编写标准文本，经多次专家研讨和公开征求意见后，完成标准送审稿和报批稿。三、标准主要内容解析3.1范围与规范性引用文件本标准规定了工业过程控制装置用热像仪计量特性的术语和定义、分类与表示方法、试验条件、试验方法以及结果评定要求。标准适用于测温型红外热像仪，即能够输出被测目标表面温度分布信息的热像仪产品，包括便携式热像仪和固定安装式在线热像仪。标准规范性引用文件涵盖了计量学基础术语标准（JJF1001《通用计量术语及定义》）、热像仪性能测试相关标准（如GB/T19870）、红外测温校准规范（JJF1187）以及环境试验相关标准等，形成了完整的规范引用链条，保证了标准本身的体系性和操作的便捷性。3.2计量特性的分类框架热像仪的计量特性涉及参数众多，如果全部罗列，既不便于制造商准确声明，也不便于用户选择对比。为此，本标准从工业过程控制实际应用需求出发，将热像仪的计量特性划分为三类：（1）空间类计量特性——描述热像仪准确分辨和再现目标空间温度分布的能力。主要包括：视场角、空间分辨率（瞬时视场角）、像元数、调焦范围等。其中空间分辨率直接决定了热像仪能够分辨的最小目标尺寸或最小温度差异区域，对于工业检测中识别细小热点或窄缝温度分布至关重要。（2）温度类计量特性——描述热像仪准确测量目标温度值的能力，是测温型热像仪最核心的性能维度。主要包括：测温范围、温度分辨率（噪声等效温差，NETD）、测温准确度、测温重复性、发射率设定范围及修正能力等。测温准确度和重复性的试验方法和评定准则，是各方关注的重点。（3）时间类计量特性——描述热像仪输出随时间变化的温度信息的能力。主要包括：热像仪输出帧频、积分时间（曝光时间）、测温响应时间，以及从开机到稳定工作的预热时间等。对于快速变化的工业过程（如高速运动物体表面温度监测、瞬态热过程分析），时间类计量特性具有决定性影响。3.3计量特性的试验方法对上述每一类计量特性，标准均给出了具体的试验条件、试验装置与试验步骤。在试验条件方面，标准明确了标准试验环境（温度23℃±5℃、相对湿度≤75%RH、无强对流和无强背景辐射干扰等），并针对不同类型的特性规定了特定的试验布置要求。例如，测温准确度试验需采用面型黑体辐射源作为参考标准，黑体的辐射温度需溯源至国家温度基准；空间分辨率试验需采用特定的靶标图案（如狭缝靶或周期光栅靶）。在试验方法方面，标准针对不同计量特性分别设计了具体的操作流程与数据处理要求。例如，温度分辨率的测定需在均匀背景辐射条件下逐步增加目标温差，以目视或信号处理方法确定可辨别的最小温差；测温重复性试验需在短时间内对同一黑体温度进行多次测量并统计其标准差；线性度误差则是在整个测温量程内选取不少于5个温度点进行逐点测试并计算最大偏差。3.4计量特性的评定与表示标准要求制造商在产品技术规格书中以统一规定的格式声明热像仪的各项计量特性值，包括标称值、最大允许误差或不确定度等信息。这一要求有利于不同产品之间在统一规则下的性能对比，也为用户选用产品提供了明确的量化依据。对于涉及量值溯源的关键温度类计量特性，标准引导制造商或检测机构在评定过程中采用测量不确定度表示方法（依据JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》），使评定结果与国际通行做法保持一致，促进测试结果的可比性与互认性。四、标准实施的意义与预期效益4.1推动产品质量提升与行业规范化发展长期以来，由于缺乏针对工业过程控制场景的系统性计量特性规范，国内热像仪市场上产品质量参差不齐，个别产品标称性能与实际测量能力存在较大出入，给用户选型带来了困扰，也在一定程度上影响了国产热像仪在高端工业领域的声誉。本标准的发布实施，对热像仪产品出厂时应予明示的计量特性提出了明确要求，并提供了统一的检验方法，将有效遏制虚标参数、以次充好等不规范行为，推动行业从“低价竞争”走向“质量竞争”，全面提升国产工业热像仪的整体技术水平和市场信誉。4.2支撑工业过程精准管控与安全保障在流程工业中，温度监测数据的可信度是实施精确过程控制的基本前提。例如，在大型石化装置的加热炉炉管温度监测中，热像仪测温如果存在较大的系统偏差或缺乏重复性保证，可能导致操作人员对炉管过热风险的误判，酿成安全事故。通过执行本标准对计量特性的规范化要求，用户能够合理选配热像仪并正确评价其测得数据的可靠性，有助于消除测温环节的不确定因素，提升工业过程控制的精细化程度和安全水平。4.3完善量值溯源体系链条计量特性标准不仅仅是一项产品标准，它还与国家温度量值溯源体系紧密关联。本标准在试验方法中明确要求参考标准需溯源至国家基准，实际上构建了一条“国家温度基准—标准黑体辐射源—热像仪—工业现场测温数据”的完整溯源链条。这对于保障我国工业温度测量数据的全球可比性和一致性具有基础性意义，也是我国温度计量能力建设的重要组成部分。4.4促进国际贸易与技术交流标准是国际贸易的通用技术语言。该标准在编制过程中充分参考了国际相关标准的技术框架，在术语定义和试验方法等方面向国际通行规则靠拢，有助于减少我国热像仪产品在国际贸易中面临的技术壁垒，同时为国外先进产品的引进验收提供了可对照的技术依据。五、主要起草单位介绍本标准由中国机械工业联合会提出，由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124）归口管理。主要的起草单位包括中国计量科学研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、浙江大学、浙江大立科技股份有限公司、烟台艾睿光电科技有限公司等多家单位。其中，中国计量科学研究院是标准编制工作的核心技术支撑单位。作为国家最高计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构，中国计量科学研究院承担着建立、保存和维护国家温度计量基准的重大使命，在辐射测温、热像仪校准与性能评价方面拥有深厚的研究积累和丰富的时间经验，主导制定了多项温度计量领域的国家计量技术规范和标准。在本标准编制过程中，该院牵头组织了热像仪计量特性试验方法的系统验证工作，将前沿科研成果凝练为标准技术条款，为标准技术内容的科学性和权威性提供了坚实保障。该院热工计量科学研究所辐射测温实验室具备从−50℃至3000℃的宽温域黑体辐射源装置和先进的测试平