JJG 755-2015 紫外辐射照度工作基准装置-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程J J G7 5 52 0 1 5紫外辐射照度工作基准装置U l t r a v i o l e t I r r a d i a n c eW o r k i n gS t a n d a r dA p p a r a t u s 2 0 1 5-1 2-0 7发布2 0 1 6-0 6-0 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布紫外辐射照度工作基准装置检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fU l t r a v i o l e t I r r a d i a n c eW o r
2、k i n gS t a n d a r dA p p a r a t u sJ J G7 5 52 0 1 5代替J J G7 5 51 9 9 1 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院北京师范大学 参加起草单位:北京市计量检测科学研究院 本规程委托全国光学计量技术委员会负责解释J J G7 5 52 0 1 5本规程主要起草人:代彩红(中国计量科学研究院)吴志峰(中国计量科学研究院)张保洲(北京师范大学)参加起草人:王彦飞(中国计量科学研究院)张卿贤(北京市计量检测科学研究院)J J G7 5 52 0 1 5目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1
3、)3 概述(1)4 计量性能要求(1)4.1 装置的光谱响应与波段划分(1)4.2 装置的年变化率(2)4.3 工作基准紫外辐射照度计的零值误差(满量程F S)(2)4.4 工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差(2)4.5 工作基准紫外辐射照度计的余弦特性(方向性响应)(2)4.6 工作基准紫外辐射照度计的非线性误差(2)4.7 工作基准紫外辐射照度计的换挡误差(2)4.8 工作基准紫外辐射照度计的疲劳误差(2)4.9 工作基准紫外辐射照度计的最大允许相对示值误差(2)5 通用技术要求(2)6 计量器具控制(3)6.1 检定条件(3)6.2 检定项目(4)6.3 检定方法(5)6.4 检定结果
4、的处理(1 0)6.5 检定周期(1 0)附录A 检定证书和检定结果通知书内页格式(1 1)附录B 检定原始记录(1 2)附录C 工作基准紫外辐射照度计的测量不确定度评定实例(UV-A波段)(1 4)J J G7 5 52 0 1 5引 言 J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 3 2 光学辐射计量名词术语及定义、J J F1 0 5 9.1 测量不确定度评定与表示和J J F1 0 0 2 国家计量检定规程编写规则共同构成支撑本规程制修订工作的基础性规范。与J J G7 5 51 9 9 1相比,除编辑性修改外,本规程主要技术变化如下:新规程中去掉“S UV-1”,
5、将紫外辐射照度计改为“工作基准紫外辐射照度计”(见3);在保留原规程四个波段的基础上(原规程的UV B波段在本规程中命名为UV-3 1 0,UVA2波段命名为UV-3 6 5,UV C波段命名为UV-2 5 4),新增国际照明委员会C I E建议的三个波段范围:UV-A,UV-B和UV-C(见4.1);修改了紫外光谱辐射照度比较测量装置的组成结构示意图(见6.1.1.3中图3);修改了紫外辐射照度工作基准装置的年变化率,工作基准紫外辐射照度计的零值误差、长波响应误差、余弦特性(方向性响应)误差、非线性误差、换挡误差、疲劳误差、相对示 值 误 差 等 的技 术 指 标 要 求(见4.24.9)与
6、 检 定 方 法(见6.3.36.3.1 0);修改了测量不确定度评定实例(见附录C)。本规程历次版本的发布情况为:J J G7 5 51 9 9 1。J J G7 5 52 0 1 5紫外辐射照度工作基准装置检定规程1 范围本规程适用于紫外辐射照度工作基准装置的首次检定、后续检定和使用中检查。2 引用文件本规程引用下列文件:J J G3 8 4 光谱辐射照度标准灯凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述国际 照 明 委 员 会C I E将 紫 外 辐 射 划 分 为UV-A(3 1 5n m4 0 0n m
7、)、UV-B(2 8 0n m3 1 5n m)和UV-C(1 0 0n m2 8 0n m)三个波段。由于1 0 0n m2 0 0n m的紫外辐射在空气中被强烈吸收,因此对于UV-C波段,本规程仅考虑2 0 0n m2 8 0n m波长范围。紫外辐射照度工作基准装置每个波段各由三台工作基准紫外辐射照度计组成。工作基准 紫 外 辐 射 照 度 计 是 传 递UV-A、UV-B、UV-C、UV-A1、UV-3 6 5、UV-3 1 0、UV-2 5 4等波长的紫外辐射照度量值的标准器具,主要由探测器、放大电路和显示仪表组成。其中探测器一般由光电探测器件、滤光器(带通玻璃或干涉滤光器)和漫射器组
8、成。图1是工作基准紫外辐射照度计探测器的通用组成结构示意图,其量值通过光谱辐射照度比较替代法溯源至光谱辐射照度国家基准。图1 工作基准紫外辐射照度计探测器的通用组成结构示意图4 计量性能要求4.1 装置的光谱响应与波段划分UV-A波段:3 1 5n m4 0 0n m,峰值波长p=3 6 5n m5n mUV-B波段:2 8 0n m3 1 5n m,峰值波长p=2 9 7n m5n mUV-C波段:2 0 0n m2 8 0n m,峰值波长p=2 5 4n m5n mUV-A1波段:3 2 0n m3 9 0n m,峰值波长p=3 6 5n m5n mUV-3 6 5波段:峰值波长p=3 6
9、 5n m2n m,峰值半高宽度1 0n m1J J G7 5 52 0 1 5UV-3 1 0波段:2 9 0n m3 2 0n m,峰值波长p=3 1 0n m5n mUV-2 5 4波段:峰值波长p=2 5 4n m2n m,峰值半高宽度1 0n m4.2 装置的年变化率UV-A、UV-A1、UV-3 6 5波 段 不 超 过2.0%;UV-B和UV-3 1 0波 段 不 超 过2.5%;UV-C和UV-2 5 4波段不超过3.0%。4.3 工作基准紫外辐射照度计的零值误差(满量程F S)工作基准紫外辐射照度计的零值误差(满量程F S)应不超过1.0%。4.4 工作基准紫外辐射照度计的长
10、波响应误差工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差应不超过表1的要求。表1 工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差绝对值要求波段长波响应误差/%UV-A1 0UV-B1 0UV-C2 0UV-A11 0UV-3 6 51 5UV-3 1 01 5UV-2 5 42 04.5 工作基准紫外辐射照度计的余弦特性(方向性响应)工作基准紫外辐射照度计的余弦特性(方向性响应)误差5.5%。4.6 工作基准紫外辐射照度计的非线性误差工作基准紫外辐射照度计的非线性误差优于1.0%。4.7 工作基准紫外辐射照度计的换挡误差工作基准紫外辐射照度计的换挡误差优于1.0%。4.8 工作基准紫外辐射照度计的疲劳误差工作基准
11、紫外辐射照度计的疲劳误差的绝对值1.5%。4.9 工作基准紫外辐射照度计的最大允许相对示值误差UV-A、UV-A1和UV-3 6 5波段工作基准紫外辐射照度计的最大允许相对示值误差优于4.0%;UV-B、UV-3 1 0、UV-C和UV-2 5 4波段工作基准紫外辐射照度计的最大允许相对示值误差优于5.0%。5 通用技术要求工作基准紫外辐射照度计的铭牌应标出商标、型号、产品号和出厂日期,对其使用的电源和操作中的安全防护应给出准确、醒目的说明性标记。工作基准紫外辐射照度计应工作正常。光电探测器的接收面、滤光器和漫射器的表2J J G7 5 52 0 1 5面应清洁无损伤,不允许有明显的划痕、斑点
12、、指纹等缺陷。显示部分和按键等不应有影响正常工作的缺陷。工作基准紫外辐射照度计如带有光衰减器,光衰减器应完好无损,并标明衰减率。工作基准紫外辐射照度计的光谱响应范围应符合4.1的规定。6 计量器具控制6.1 检定条件6.1.1 检定用设备6.1.1.1 光谱辐射照度标准灯光谱辐射照度标准灯用于提供紫外波段的光谱辐射照度,其量值溯源至光谱辐射照度国家基准。光谱辐射照度标准灯用直流稳压源供电。典型的电测和供电电路见图2。标准电阻为0.0 1级,0.0 1,额定电流1 0A。数字电压表的准确度等级不低于0.0 1级。直流稳压电源的电压1 1 0V,电流1 0A,输出电压连续可调。电源的调节细度0.0
13、 0 1A。电压随时间的漂移51 0-5/h。光谱辐射照度标准灯的操作使用、保存以及技术指标要求参见J J G3 8 4 光谱辐射照度标准灯检定规程。图2 光谱辐射照度标准灯直流供电及电测控制线路图6.1.1.2 紫外辐射源不同波段的紫外辐射源各一组(只)。UV-A、UV-A1和UV-3 6 5波段的紫外辐射源采用黑光型高压汞灯、高压汞灯、UV-A荧光紫外灯、金属卤素灯、L E D光源(3 6 5n m)等;UV-B和UV-3 1 0波段采用UV-B荧光紫外灯等;UV-C波段采用低压汞灯。为减小光谱不匹配误差,应针对不同的紫外辐射源分别得到一组工作基准紫外辐射照度计的修正因子。在进行下一级紫外
14、辐射照度计量值传递时,根据检定紫外辐射源的光谱分布类型,选择相应的修正因子。各种紫外辐射源的紫外辐射变化率在1 5m i n内不超过1.0%,紫外辐射源的实际3J J G7 5 52 0 1 5可使用面积应大于探测器的有效接收面积,其不均匀性不超过2.0%。紫外辐射源采用稳压电源供电,电压不稳定度不超过2.0%/h。6.1.1.3 紫外光谱辐射照度比较测量装置紫外光谱辐射照度比较测量装置的组成结构示意图见图3,主要由双光栅单色仪、驱动采集系统、数字电压表、光轨、六维可调光具座、工程水准仪、各种接收器及放大器、挡屏、光阑、杂散辐射屏蔽装置等组成。双光栅单色仪的工作波长范围不小于2 0 0n m4
15、 0 0n m,波长示值误差绝对值0.1n m,波长采样间隔0.1n m。杂散辐射水平不超过1 0-5;探测部分由性能稳定、高灵敏度的光电接收器,放大器及数字电压表组成。读数的有效数字必须在三位以上。探测部分的非线性误差绝对值0.1%。光轨的长度应不小于2m,平直性误差应不超过1mm。图3 紫外光谱辐射照度比较测量装置的组成结构示意图用工程水准仪或激光器来调整和保存测试光路。测量过程中,应根据光路情况放置光阑和挡屏,减少杂散辐射影响。6.1.2 环境条件室内温度2 35;相对湿度7 0%。室内应采取遮光措施,防止太阳、白炽光源及其他光源的干扰。6.2 检定项目检定项目见表2。4J J G7 5
16、 52 0 1 5表2 检定项目表检定项目首次检定后续检定使用中检查外观+装置的年变化率-+工作基准紫外辐射照度计的零值误差(F S)+工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差+-工作基准紫外辐射照度计的余弦特性(方向性响应)误差+-工作基准紫外辐射照度计的非线性误差+-工作基准紫外辐射照度计的换挡误差+-工作基准紫外辐射照度计的疲劳误差+-工作基准紫外辐射照度计的相对示值误差+注:“+”表示应检项目,“-”表示可不检项目。6.3 检定方法6.3.1 外观用目视法检查工作基准紫外辐射照度计的外观,应符合第5条规定。6.3.2 装置的光谱响应与波段划分装置的光谱响应与波段划分应符合4.1的规定。6.
17、3.3 装置的年变化率每个波段的紫外辐射照度计工作基准分别由三台工作基准紫外辐射照度计组成。根据公式(1)计算每台仪器修正因子的年变化率Ki(i=1,2,3):Ki=Ki-Ki0Ki0 1 0 0%i=1,2,3(1)式中:Ki 第i台仪器的年变化率;Ki 本年度第i台工作基准紫外辐射照度计的修正因子;Ki0 前一年度第i台工作基准紫外辐射照度计的修正因子。根据公式(2)计算三台仪器的平均年变化率K:K=3i=1Ki3 i=1,2,3(2)式中:K 三台仪器的平均年变化率;Ki 第i台仪器的年变化率。紫外辐射照度计工作基准装置的年变化率应符合4.2的规定。6.3.4 工作基准紫外辐射照度计的零
18、值误差(F S)5J J G7 5 52 0 1 5显示仪表应先调节机械零点或电零点。关闭紫外辐射源后,记录工作基准紫外辐射照度计的显示值E0,设此时的满量程值为E,则计算零值误差f1为:f1=E0/E1 0 0%(3)式中:f1 零值误差,%;E0 关闭紫外辐射源后,工作基准紫外辐射照度计的显示值,W/c m2(或mW/c m2等);E 工作基准紫外辐射照度计的满量程值,W/c m2(或mW/c m2等)。工作基准紫外辐射照度计的零值误差(满量程F S)不得超过4.3的规定。6.3.5 工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差长波范围的响应误差r定义为:在选用的紫外辐射源前,加规定的长波截止滤光
19、片,由紫外辐射照度计测量得Yl,不加滤光片时测量得Y,两者之比与r0的差。即:r=YlY-r01 0 0%(4)式中:r 长波响应误差,%;Yl 在规定辐射源照射下,加长波截止滤光片时工作基准紫外辐射照度计的显示值,W/c m2(或mW/c m2等);Y 在规定辐射源照射下,无长波截止滤光片时工作基准紫外辐射照度计的显示值,W/c m2(或mW/c m2等);r0 在规定辐射源辐照下的长波截止滤光片的积分透射比。根据公式(5)计算:r0=0E,A()()Se f f,r e l()d0E,A()Se f f,r e l()d(5)式中:E,A()实验中指定辐射源的相对光谱辐射照度分布;()测量
20、长波光谱响应的滤光片的光谱透射比;Se f f,r e l()探测器的理想光谱响应函数。进行长波响应误差测试时推荐的辐射源和滤光片见表3。表3 推荐的辐射源和滤光片需要测量的杂光类型测试辐射源滤光片长波带外杂光溴钨灯(10 0 0W,色温31 0 0K)(辐射源的光谱辐射度随时间的变化应不大于0.5%/h;测试距离:0.5m)金黄色截止型玻璃J B4 5 0:透过界限波长t f=(4 5 01 0)n m;吸收曲线斜率K0.6;规定波长0=5 6 0n m的最低透过率T08 5%;玻璃厚度:2mm6J J G7 5 52 0 1 5 工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差应符合4.4的规定。6.
21、3.6 工作基准紫外辐射照度计的余弦特性(方向性响应)误差将工作基准紫外辐射照度计的探测器安装在带有刻度盘的转动平台上,使平台的转动轴线通过探测器接收面的中心,调整转动平台,使过探测面中心的法线与紫外辐射源的法线一致。在紫外辐射源和探测器之间放置若干光阑,调整各光阑位置,使其恰好不遮挡紫外辐射源投向接收面的光辐射。紫外辐射源与探测器之间的距离大于紫外辐射源发光面或探测器接收面最大线度的1 5倍(例如:圆形发光面的最大线度为圆的直径,矩形发光面的最大线度为矩形的对角线)。点燃紫外辐射源,预热3 0m i n。然后将平台向左转,使工作基准紫外辐射照度计显示值为某一值(最大值的5 0%8 0%),记
22、下此时转盘角度;再将平台向右转,使工作基准紫外辐射照度计的显示值达到上述显示值,也记下此时转盘的角度。这两个角度的平均值为法线辐射照度入射角度(即0),记录此角度下工作基准紫外辐射照度计的显示值。然后转动平台,分别记录角度为5,1 0,1 5,2 0,8 5时的显示值。工作基准紫外辐射照度计的探测器应使入射辐射产生的响应符合余弦法则。按照公式(6)计算由入射辐射方向引起的误差f2(,)(图4):f2,()=Y(,)Y(0,)c o s-11 0 0%(6)式中:入射辐射与探测器接收面法线所成的入射角,;接收面沿光轴自转的方位角,;Y(,)当辐射的入射角为、方位角为时,工作基准紫外辐射照度计的显
23、示值,W/c m2(或mW/c m2等);Y(0,)当辐射垂直照射、方位角为时,工作基准紫外辐射照度计的显示值,W/c m2(或mW/c m2等)。图4 f2(,)规定的坐标示意图根据公式(7)计算工作基准紫外辐射照度计探测器的方向性总误差f2。f2=1.4 8 4=0f2,=0()s i n 2d(7)7J J G7 5 52 0 1 5 式中:f2 探测器的方向性总误差,%;f2()探测器的方向性误差,%;入射辐射与探测器接收面法线所成的入射角,r a d。其中1.4 8 4r a d等于8 5。工作基准紫外辐射照度计的方向性响应误差应符合4.5的规定。6.3.7 工作基准紫外辐射照度计的
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