郭鷺清

引言

紅外額溫計是指用輻射的原理來實現(xiàn)對人體溫度測量的儀器，人體輻射出來的紅外線被紅外測溫儀的探測器吸收，經(jīng)過合適的發(fā)射率修正后得到人體溫度。在2020年初暴發(fā)的新型冠狀病毒肺炎疫情中，紅外額溫計起到了快速高效篩查疑似新冠感染者的關(guān)鍵作用，在海關(guān)、火車站、機場、學校及醫(yī)院等公共場所和有較大流量人群測溫要求的場合使用效率奇高。如果儀器出現(xiàn)準確性問題，勢必成為疫情防控的缺口，因此在當下研究其不確定度具有十分重要的意義。

概述

1.測量依據(jù)

JJF 1107—2003《測量人體溫度的紅外溫度計校準規(guī)范》。

2.測量標準

BF—50C型黑體輻射源標準裝置，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 標準裝置的技術(shù)指標

3.被測對象

紅外額溫計HA610型，允許誤差（℃）見表2。

表2 被測的允許誤差

4.測量參數(shù)

實驗室示值修正值。

5.測量方法

將黑體輻射源標準裝置設(shè)定至校準溫度，待溫度穩(wěn)定后，直接比對被校紅外額溫計的示值和校準裝置的溫度顯示值，計算出被校額溫計誤差。

6.評定結(jié)果的使用

在符合上述條件下的測量，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。

測量模型

式中：

tBBi——黑體輻射溫度，℃；

其中，ti,j——紅外額溫計在第i校準點溫度上，第j次讀數(shù)值，℃；

n——讀數(shù)次數(shù)。

輸入量的標準不確定度評定

1.輸入tBBi的標準不確定度u(tBBi)

u(tBBi)由下面幾個分量構(gòu)成：作為黑體溫度的溫控器示值u(x1)、輻射源長期穩(wěn)定性u(x2)、環(huán)境溫度u(x3)、溫度控制的不穩(wěn)定性u(x4)、黑體空腔輻射不均勻性u(x5)。

（1）用接觸式測溫的溫控器示值表示黑體輻射源溫度的不確定度分量u(x1)

根據(jù)中國計量科學院對黑體輻射源的校準證書，B類評定：

（2）校準周期內(nèi)輻射源長期不穩(wěn)定性引入不確定度分量u(x2)

由最近2次校準證書，輻射溫度之差為0.03℃,按均勻分布評定：

（3）環(huán)境溫度差異引入的不確定度分量u(x3)

實際校準時實際的環(huán)境溫度為18℃～28℃，與黑體源校準時的環(huán)境溫度差別不會大于10℃，此溫度差別會造成溫控器示值變化，根據(jù)溫控器使用說明書，環(huán)境溫度變化對示值的影響<0.03℃/10℃，按均勻分布評定，環(huán)境溫度引入的不確定度為：

（4）溫度控制波動性引入的不確定度分量u(x4)

在校準讀數(shù)過程中黑體輻射源的溫度控制穩(wěn)定度為0.005℃/10min，按均勻分布評定

（5）黑體空腔輻射溫度不均勻性引入的不確定度分量u(x5)

通過查詢，黑體空腔的輻射溫度不均勻性為0.02℃，按均勻分布

（6）黑體輻射溫度標準的不確定度u(tBBi)合成

不確定度u(y)

u(y)由兩部分分量構(gòu)成：測量重復性和分辨力。

（1）紅外額溫度計示值重復性引入的不確定度分量u(x6)

在30℃、34℃和38℃下，重復性測量8次，數(shù)據(jù)見表3。

表3 重復性測量數(shù)據(jù)

由于額溫計溫度范圍很窄，標準偏差取30℃、34℃、38℃中的最大值，由于實際校準時額溫計的示值取自4次測量平均值，故示值重復性引入的不確定度分量為：

（2）紅外溫度計分辨力引入的不確定度分量u(x7)

分辨力為0.1℃的紅外額溫計，因分辨力引入的不確定度認為是均勻分布，故：

（3）讀數(shù)引入的合成標準不確定度u(y)

根據(jù)JJG 133，分辨力和重復性引入的不確定度分量只取最大分量，故：

合成標準不確定度的評定

1.測量模型的各分量靈敏系數(shù)均為1，標準不確定度匯總表如下。

表4 標準不確定度匯總表

2.合成標準不確定度的計算

3.合成標準不確定度的有效自由度

擴展不確定度的評定

統(tǒng)一取置信因子k=2，則擴展不確定度U為：

測量不確定度的報告與表示

紅外額溫計在（30~38）℃溫度范圍測量結(jié)果的擴展不確定度可表示為：

總結(jié)

本文提出了紅外額溫計測量不確定度評定的較優(yōu)方案，能為測量結(jié)果提供合理的可靠性區(qū)間，避免因評定的不確定度過大或過小對測量結(jié)果造成不合理判定。此次試驗得出紅外額溫計在(30~38)℃范圍內(nèi)測量結(jié)果的擴展不確定度可表示為：U＝0.16℃，k=2。