JJF 1661-2017 微弱紫外辐照计校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 6 12 0 1 7微弱紫外辐照计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rH i g h l yS e n s i t i v eU VI r r a d i a n c eM e t e r s 2 0 1 7-1 1-2 0发布2 0 1 8-0 2-2 0实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布微弱紫外辐照计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rH i g h l yS e n s
2、i t i v eU VI r r a d i a n c eM e t e r sJ J F1 6 6 12 0 1 7 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:北京师范大学 参加起草单位:中国计量科学研究院中国测试技术研究院辽宁省计量科学研究院北京市计量检测科学研究院江苏省计量科学研究院 本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释J J F1 6 6 12 0 1 7本规范主要起草人:张保洲(北京师范大学)参加起草人:代彩红(中国计量科学研究院)苏昌林(中国测试技术研究院)艾明泽(辽宁省计量科学研究院)卢利根(北京师范大学)张卿贤(北京市计量检测科学研究院)张 帆(江苏省计量科
3、学研究院)J J F1 6 6 12 0 1 7目 录引言()1 范围(1)2 术语(1)2.1 辐照计(1)2.2 紫外辐照计(1)2.3 微弱紫外辐照计(1)2.4 光谱辐照度标准灯(1)3 概述(1)4 计量特性(2)4.1 光谱响应范围与带宽(2)4.2 相对零值误差(2)4.3 相对示值误差(2)4.4 余弦特性(斜入射特性)误差(2)4.5 长波响应误差(2)4.6 线性误差(3)4.7 换挡误差(3)4.8 疲劳误差(3)4.9 示值重复性(3)5 校准条件(3)5.1 环境条件(3)5.2 测量标准及其他设备(3)6 外观要求(3)7 校准方法(3)7.1 外观检查(3)7.2
4、 相对零值误差(4)7.3 相对示值误差(4)7.4 余弦特性(斜入射特性)误差(5)7.5 长波响应误差(6)7.6 线性误差(6)7.7 换挡误差(7)7.8 疲劳误差(7)7.9 示值重复性(7)8 校准结果的表述(8)9 复校时间间隔(8)附录A 校准证书封面推荐格式(9)J J F1 6 6 12 0 1 7附录B 校准证书内页推荐格式(1 0)附录C 测量不确定度评定示例(1 3)J J F1 6 6 12 0 1 7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
5、J F1 0 7 1 国家计量校准规范编写规则共同构成支撑本规范制订的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F1 6 6 12 0 1 7微弱紫外辐照计校准规范1 范围本规范适用于微弱紫外辐照计的校准。用于测量微弱紫外辐照度的微弱紫外光谱辐照计,其相关计量性能的校准可参照本规范。2 术语2.1 辐照计i r r a d i a n c em e t e r用来测量一定波长范围内辐射照度的仪器,通常由探头和读数单元两部分组成,两者用电缆连接,亦可通过无线通信系统连接。探头组件包含余弦校正器、滤光片和光电转换器;读数单元则主要包括信号处理和显示电路。2.2 紫外辐照计UVi r r a d i
6、 a n c em e t e r用来测量紫外波段(1 0 0n m4 0 0n m)内某一波长区间辐射照度的辐照计。由于通常紫外波段被分为UVA(3 1 5n m4 0 0n m)、UV B(2 8 0n m3 1 5n m)和UV C(1 0 0n m2 8 0n m)三个波段,紫外辐照计的测量波段也常被限制对应其中的某一波段,并分别被称为UVA紫外辐照计、UV B紫外辐照计或UV C紫外辐照计。2.3 微弱紫外辐照计(h i g h l ys e n s i t i v e)UVi r r a d i a n c em e t e r可测量微弱紫外辐射的紫外辐照计。在本规范中,只要紫外辐
7、照计的测量范围包括(1 0-31 0)W/c m2就视为微弱紫外辐照计。2.4 光谱辐照度标准灯s t a n d a r d l a m pf o rs p e c t r a l i r r a d i a n c e又称光谱辐射标准灯,是用于保存和传递光谱辐射照度单位量值的特制电光源,其发光体布置成一平面或直线,以便于计算发光体到照射面之间的距离。3 概述微弱紫外辐照计可用于测量紫外辐射源或混合辐射源中的紫外辐射,在材料、光源、环境、卫生等领域都有广泛的应用,尤其是在卫生防护和文物保护领域对微弱紫外辐照计(或微弱紫外光谱辐照计)应用需求日益强烈。与普通紫外辐照计一样,微弱紫外辐照计的测量
8、波段也常被限制在对应UVA(3 1 5n m4 0 0n m)、UV B(2 8 0n m3 1 5n m)和UV C(1 0 0n m2 8 0n m)中的某一波段。为了使微弱紫外辐照计光谱响应范围与这些特定的波长范围相符,通常选用一定的带通滤光片(组)进行匹配,同时为改善其方向特性要配置余弦校正器,因此微弱紫外辐照计的探头组件一般都包含余弦校正器、滤光片(组)和光电探测器(通常选用光电倍增管或内嵌放大器的光电池),如图1所示。1J J F1 6 6 12 0 1 7图1 微弱紫外辐照计结探头结构示意图C余弦校正器;F滤光片组;P光电倍增管4 计量特性4.1 光谱响应范围与带宽微弱紫外辐照计
9、的光谱响应分为UVA、UV B和2 5 4n m三种,具体参数见表1。表1 光谱响应范围与带宽要求波段响应光谱范围n m峰值波长pn m带宽n mUVA3 1 54 0 03 6 554 2UV B2 8 03 1 52 9 721 72 5 4n m2 0 0a2 8 02 5 421 5 a由于波长短于2 0 0n m的紫外辐射在空气中基本不能传播,所以实用中UV C短波限常选为2 0 0n m。4.2 相对零值误差在没有接受到辐照时,微弱紫外辐照计的示值不应超过满量程的1%。4.3 相对示值误差在接受紫外辐射照射时,微弱紫外辐照计的示值与工作标准示值的偏差不超过工作标准示值的1 0%。4
10、.4 余弦特性(斜入射特性)误差微弱紫外辐照计的余弦特性(斜入射特性)误差不超过1 0%。4.5 长波响应误差在接受光谱辐照度标准灯(Tc30 0 0K)照射时,微弱紫外辐照计的长波响应与总响应相比所占比例不超过表2所列指标。2J J F1 6 6 12 0 1 7表2 长波响应要求波段UVAUV B2 5 4n m长波带外响应/%256 04.6 线性误差在任一量程,微弱紫外辐照计接受辐照量从1/1 0满量程到接近满量程范围内,其线性误差不超过1%。4.7 换挡误差微弱紫外辐照计的任意相邻两个量程的换挡误差不超过1%。4.8 疲劳误差微弱紫外辐照计的疲劳误差-3%。4.9 示值重复性微弱紫外
11、辐照计的示值重复性0.5%。注:以上指标不是用于仪器的合格性判别,仅提供参考。5 校准条件5.1 环境条件校准环境温度2 35;相对湿度7 0%。校准环境应备置遮蔽设施,防止其他辐射源对校准的干扰。5.2 测量标准及其他设备用于微弱紫外辐照计校准的测量标准和设备包括:标准紫外辐照计、光轨、紫外辐射源、光谱辐照度标准灯、J B4 5 0滤光片(厚度2mm)、光具座、可调探测器支架或移动台、挡屏、光阑、屏蔽柜等。其中紫外辐射源UVA波段校准建议采用高压汞灯或UVA紫外荧光灯;UV B波段校准建议采用UV B紫外荧光灯;UV C波段校准建议采用低压汞灯(杀菌灯)。各种紫外辐射源应采用稳压电源供电,它
12、们的紫外辐射在1 5m i n内的变化不应超过1%,其实际可利用面积应明显大于探测器的有效接收面积,在该可利用面内的不均匀性不超过2%。6 外观要求被校仪器应工作正常,其探头受辐面(余弦校正器或入射窗)的表面应清洁无划痕、斑点或指纹,显示、旋钮或按键等均不应有影响其功能的缺陷。被校仪器应备有使用说明书,其中应明示仪器的测量波段,或给出仪器的(相对)光谱响应曲线。7 校准方法7.1 外观检查被校仪器应符合第6章的要求,不存在影响计量特性校准的缺陷,否则应当终止3J J F1 6 6 12 0 1 7校准。7.2 相对零值误差该项校正只在无调零功能微弱紫外辐照计的最灵敏量程进行。打开微弱紫外辐照计
13、电源,预热5m i n后,相对零值误差为f0=E0EF S1 0 0%(1)式中:E0 在无辐射辐照到探头光敏面时的显示值;EF S 满量程紫外辐照度值。7.3 相对示值误差由于微弱紫外辐照计采用比对法进行校准,只需要投射到被校微弱紫外辐照计和标准紫外辐照计探头敏感面上的紫外辐照度一致即可,所以需要紫外辐射源稳定;考虑到被校微弱紫外辐照计和标准紫外辐照计探头敏感面大小可能不同,需要紫外辐射在投射面上均匀;为了保证被校微弱紫外辐照计和标准紫外辐照计探头敏感面先后位于同一位置,需要能准确定位的移位卡具。满足上述要求的装置结构可以有多种形式,最常见的有以下两种:紫外辐射源与探头均被安装在光轨上(如图
14、2所示)。通过调整使紫外辐射源辐射面和被校微弱紫外辐照计探头接收面中心法线共线于水平方向,调整探头光敏面到紫外辐射源的距离来获取不同的辐照度,在靠近紫外辐射源和探头处分别放置光阑以屏蔽杂散光。图2 微弱紫外辐照计校准典型装置(1)1紫外辐照计探头;2探头固定装置;3光阑;4紫外辐射源;5光轨紫外辐射源被安装在屏蔽柜的上方,被校微弱紫外辐照计探头则被安装在精密移动台上(如图3所示)。通过调整使紫外辐射源辐射面和被校微弱紫外辐照计探头光敏面中心法线共线于垂直方向,调整探头光敏面到紫外辐射源的距离来获取不同的辐照度,在靠近紫外辐射源处放置光阑以屏蔽杂散光。4J J F1 6 6 12 0 1 7图3
15、 微弱紫外辐照计校准典型装置(2)1屏蔽柜;2紫外辐射源;3光阑;4紫外辐照计探头;5精密移动台点燃校准辐射源并预热1 0m i n。先将标准紫外辐照计探头安装在夹具上,打开其电源,待读数稳定后重复读取标准紫外辐照计示值三次ES1、ES2和ES3,标准值为ES=ES1+ES2+ES33(2)用被校微弱紫外辐照计探头替代标准紫外辐照计探头安装在夹具上,打开其电源,待读数稳定后重复读取被测微弱紫外辐照计示值三次E1、E2和E3,测量值为ET=E1+E2+E33(3)被测微弱紫外辐照计相对示值误差为f=ETES-1 1 0 0%(4)当相对示值误差超过1 0%时,可通过调整被校微弱紫外辐照计的增益,
16、将示值调至标准值;或给出校正系数k=ETES 。7.4 余弦特性(斜入射特性)误差将一个稳定辐射源和被校微弱紫外辐照计的探头分别安装在光轨的辐射源架和可旋转的探头架上,确保辐射源辐射面和被校微弱紫外辐照计探头光敏面中心法线共线,且旋转架的转动轴线通过探头光敏面的中心线。在它们之间靠近辐射源和探头处均放置光阑屏蔽杂散光。点亮稳定辐射源并预热。打开被校微弱紫外辐照计电源,调整其探头光敏面与辐射源之间的距离,使被校微弱紫外辐照计显示值接近满量程的2/3(二者距离不小于辐射源辐射面或探测器光敏面最大线度的1 5倍),记下此时微弱紫外辐照计的显示值E(0),接着逆时针转动探头架,记下角度为-5,-1 0
17、,-1 5,-8 5 时微弱紫外辐照计的显示值E(-5),E(-1 0),E(-1 5),E(-8 5);再顺时针转动探5J J F1 6 6 12 0 1 7头架至0,记下此时微弱紫外辐照计的显示值E(0),接着顺时针转动探头架,记下角度为+5,+1 0,+1 5,+8 5 时微弱紫外辐照计的显示值E(+5),E(+1 0),E(+1 5),E(+8 5)。计算各斜入射角度显示值的平均值E()=E(-)+E(+)2(5)相应角度处对余弦法则的偏离f2()=E()E(0)c o s-11 0 0%(6)被校微弱紫外辐照计的余弦特性(斜入射特性)误差为f2=1.4 8 4=0f2()s i n
18、2d(7)式中:1.4 8 4r a d约等于8 5。7.5 长波响应误差将一个光谱辐照度标准灯(TC30 0 0K)和被校微弱紫外辐照计的探头分别安装在光轨的辐射源架和探头架上,使辐射源辐射面和被校微弱紫外辐照计探头光敏面的中心法线共线,在它们之间靠近辐射源和探头处分别放置光阑以屏蔽杂散光。调整探头光敏面至光谱辐照度标准灯的距离,使微弱紫外辐照计的显示值E接近满量程;然后将滤光片(厚度为2mm的J B 4 5 0玻璃)放置在微弱紫外辐照计探头前再读取微弱紫外辐照计的示值Ef。被校微弱紫外辐照计的长波范围的响应误差为f3=EfE-r01 0 0%(8)式中:r0 光谱辐照度标准灯辐照下被校微弱
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