JJF1329-2011瞬态光谱仪校准规范.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范JJF 1329-2011 瞬态光谱仪校准规范Calibration Sp配ificationfor Instantaneous Spectral Instrumenls 2011 -12-28发布2012-03-28实施国家质量监督检验检疫总局在布JJF 1329-2011 瞬态光谱仪校准规范Calibration Specificalion fOT I皿lantaneousSpectral InslrumenlS 仁J二二;丁哈哈eJ本规范经国家质量监督检验检疫且用于2011年12月28日批准，并自2012年3月28日起施行.归口单位-全国光学计量技术委员会主要起草单位.中国兵器工业第二O五研究所#加起草单位中国测试技术研究院中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释JJF 1329-2011 本规范主要起草人.吴宝宁中国兵器工业第二O五研究所)范纪红中国兵器工业第二O五研究所)#加起草人=曹远生中国测试技本研究院)王建成(中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所)俞兵(中固兵器工业第二O五研究所JJF 1329-2011 目录1植围 . . . . . . (1) 2 号l用文件( 1 ) 3 术语. . ( 1 ) 4 概述( 1 ) 5 计量将性( 2 ) 5. 1 l需外瞬事先谱仪( 2 ) 5. 2 可且光瞬在光谱仪( 2 ) 5.3 近红外幌态光谙世( 2 ) 6 校准条件( 3 ) 6. 1 环槐条件. . . . . (3) 6. 2 圃量标准且设备. (3) 7 枝准项目和梭准方法. .一川7. 1 饺准项目(4) 7.2佼准方法组. ( 4 ) 8 草彼时间间隔(7) 附录A校准证书内直格式e 句. (8) 附录B校准原始记录格式( 9 ) 附录c测量不确定If评定. . (10) . -JJF 1329-2011 瞬态光谱仪校准规范1 范围本规范适用于波长范因为250nm-l 750 nm.所测光源的目光时间lXIO气的瞬在光谙世的校准.其他型式的瞬态光谱仪可参照本规植进行校准.2 引用文件本规范引用下到文件JJG 383-2002 光谱辐射亮匪标准盯JJG 768- 2005 监射光谱仪JJF 1032-2005 光学辐射计量名词术语&)且CIE 105, 1993 脉冲光辐射源光带辐射测定(Spectroradiometryof Pulsed Optical Radiation Sources) 凡是挂日期的引用文件，但吐日期的血本适用于本组范;凡是不住日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单适用于本现范.3 术语3. 1 麟态光谱mstantancous spectrum 具有瞬时将怔的旅擅长或频率次序排列的电磁波序列.3.2 间光时间flashi咱tLme一次间歇芷光所待续的时间-4 罐罐瞬蛊光谱但是用于测量阳光时间注lXlO-s的鹏在光源光谱特性的仪器，其核心技术是瞬在光电摄谓技术和杂徽次银光谱滤除技术.根据放长划分，辑革先出姐分为紫外属在光带恒、可且光瞬态光谱仪、近红外鹏在光谱仪.鹏在光谱仪的组成如图1所示.人射狭缝1接收被割光糠的人射光，人射光经平而且射镜2反射后，被绑路面反射幢3准直属平行光，然后被平面问徽光倒4分光成一束平直光谱线，再经过第二球面反射镜5把紫外、可见或近红外辑先世经滤光片撞除后准确地成像在辑阵CCD探测器6的光敏面上，经过线阵CCD部测器6转化为电信号，由CCD驱动放大也路?和高速敢据果集存储革统8处理帽号，经计算机9对依据处理和标定后显示所测光谱等参墨宝., :二啕.叩弘1 JJF 1329-2011 s 4 因1I睡态光满仪组成示意图1 人!I要擅自2早回反射镰，3一篇-，拿菌反剿.4-平翻理先e.s-第二球面反射键。，-线停CCD摞澜It，7- CCD SII动由大电IJ， 高萃皮握簸，民事储.，庭，, 计算饥5 计量将性5. 1 章外瞬在光谱仪世*范围250 nm-380 nml 瞌长最大允许惺量土0.5nm; 响应时间90%; 光谱箱亮匮测量扩展不确定JJt:U=8曰(k=2);相对光谱功率测量扩展不确直匪U=5日(k=2).5. 2 可且光睡在光谱仪擅长范围380 nm-780 nm, 谊民最大允许世量2土1.0 nm; 响应时间90%1 光带领亮匪圃量扩展不确定l，U=S% (k=2), 栩时光带功率测量扩展不确定匪，U=3Yc (k=2); 色现级大允许误整土20K; 色品坐标E最大允许误盖且，t:.y) 土O.008. 5. 3 近红外回事先谱仪, 植袄范围780 nm- 1 750 nm; 世长1I大允许提量土2.0nm;响应时间90%; 光谱辅亮匪测量扩展不确定庄U=8% (k=2) I 相对光谱功率测量扩展不确定tJl，U5同性=2).注2以土指标不是用于合格性判刑，仅供参考.6後准条件6. 1 环撞条件6. 1. 1 环境温度(20士日C，相对盟匮85日-6. 1. 2 电源供电要求(220土10)V. 6. L 3 环绕应消沽，无腐惶性气体，用固无影响仪器正常工作的振动和电场、磁场的干扰.6. 1. 4 要求测量环撞为光暗室.6.2 测量标准且设备6. 2. 1 位准装置校推装置包括标准光源革班、人射!t路南部卦，见固2.4 因2幌态光谱仪彼准装置示愈图6 ，-际测E饵灯，-震灯。3-.fII1!转缘，.第孚团反射_.5-在离编组幅画融，, 第二离蝙.面键，7 第二乎面反附钗， 霸，-分束11，1O-.t爱.态光.仅，11-探测示磁.标准光源罩挠自爱灯、标准鸭带灯、灯架且精密转盘等组成.商压柔灯和低压柔盯各一只.采用光谱稽亮匮巳标定曲标准鸭带盯，其色由为2856K. 人射光路囱平面反射锐、离轴抛物面镜.斩瞌器.分束器和示波器组成.街波器频率连续可调，示瞌器果样静直为300MHz.整个光路要用坦反射比低的屏磁箱撑住，以鼻蔽杂徽光.6. 2. 2 性电监备标准鸪带盯果用直流稳流咆源供电，也流连续可调.10 min内输出电流变化应不大子0.02%.3 JJF 1329-2011 7 枝准项目和核准方法7. 1 校推项目鸥在光谱仪的校准项目且表1 襄.准项目-跑线序号位准项目: 桂-&m值误整z 响应时向3 4究分时伺续性4 光谱辐亮度市值5 搁对先诺功事示也6 色温值误整7 包晶坐标值棋盘7. 2 佼准方法7.2. 1 滋长示值理草擅长示值误盖自式口表示。，人口式中A一一被校瞬在光谱仪时柔盯世16次测量的算术平均值nffii. 霆灯标准峰值桂1值nm.瞬态光谱但滋长示值民盖佼椎步黯如下。启动计算机到工作状事，根据被饺光谱仪的擅长范围选择酷压柔灯或高压蒙灯作为蓝长悻准.打开伺跟电机开关，计算机控制伺匾咆机转动精密转盆，将所选低压乘灯或商E柔盯移入光路，打开采灯的电源开关s2)把饭钱幌事光谱仪放置在如圄2所示的位置，调节先路?悻证主震盯人射光被准确地会滚到被校瞬事先谱仪的4夹缝位置，打开瞬在光谱仪的电源开茧，3)打开操作软件，设置被回参量为相对光谱功率，计算机控制被校瞬态光语也进行装盯相对光带功率测量，浓6次测量平均值作为.Q终结果，绘出世挺示值误差5的盖因素灯电源开盐和瞬事光滑但也源开主z5)芷罔计算机和伺服咆机控制器也源开主-7. 2. 2 响应时间响应时间的校准是在如图2所示的毒草光话也彼准辑置上进行的.根据被彼鹏在光谱仪的响应时间和极分时间，选择占主比符合要求的斩桂器叶片.并由置斩世稽描事，保证在被梭瞬吾先谱仪一个、分周期内但接收到一次脉冲光.i渐减小脉冲光的脉冲直庄，用被破瞬在光谱仪测量标准鸽带灯的相对光带功率，被佼瞬态光谱仪曲够测E到与标准相对光谱功率分布幽线相一敦的曲线所对店的撮J、脉冲宽度就是放核瞬在光谱仪的响应时间.脉冲直直囱探测糖和示滋器进衍测量，示植器所测植彤的半带直即为麟;!;光JJF 1329-2011 源的脉冲宽度.瞬事先谱仪响应时间校准步骤如下:。启动计算机到工作状菇，打开伺殷电机开提计算机控制伺圃电机转动精密转盘，将标准钝带坷移入光路，打开辑准鹊带灯的电源开盖，f;转崎准鸪带灯电源的电班蓝钮，将其咆流值馒慢2曾加到标准咆流值.面热30min; U把被饺瞬事先谱仪放置在如固2所示的位置，悯节光路，保证标准鸪辛苦灯入射光有效地进入被役鹏在光谱仪，打开鹏在光谱仪、乔波器和示植器的电源开关;的打开操作软件，址置被测参敢为相对光谱功率，按照上述响应时间的测量方法，进行被校键在光谱仪响应时间的俊雄，最终绘出响应时间的位准结果。4)旋转标准鸽带打电源的电流血钮，将其电流f且慢慢减4到l零，主团标准鹊带灯、瞬在光谱仪和斩植嚣的电源开茧，5;提罔计算机和伺血电机电源开提.7. 2. 3 积卦时间辑性事1分时间线性的後准是在如图2所示的瞬事先谱仪伎准装置上进行的.政查被校瞬牵光酣扭曲权分时间值，在不同的朝分时间下用被校鹏在光谱仪测量际准鸪馆打的光谱蝠亮匪，不同积分时间下的线性因子L等于标准鸽带灯光谱辐亮度标准值与测量值的比值.对于紫外瞬事先由但、百I且光麟态光词但、近虹外瞬击光谱仪，不同职分时间下光谓辐茹匮测量的擅长可阻分别选择在300nm.600nm. 1200nm. 瞬牵光谱仪积分时间线性校准步骤如下1)重直7.2. 2的步骤0;2)把被佼鹏在光谱仪屉置在如图2所示的位置，调节光路，保证特准鸪带灯入射光有效地进入被校鹏在光谱仪，打开瞬态光谱仪的电源开关53)打开操作软件，设置被测参量为光谱辐亮度，设庭被佼瞬在光悟悦的最大秽，分时间不曲曲和计算机控制被校碍事光谱仪测量标准鹊带灯的光谱辐射亮匪值.保持光源条件不壶，减小扭分时间，卦别进行标准鸽带盯光谱辐亮度测量.动事植固不够时可改辈光源的辐射强Jj(ll1通过减光的方法韭)JIl被校幌态光暗扭扭分时间的班回5的纷出属态光谱仪指定植长处的不同积分时间下的续性因子，5)旋转标准鹊警灯的电源的电流旋钮，将其电流值慢慢瞄，)、到零，关闭标准国带打和瞬态光谱仪电源开盖，的关闭计算机和伺服电机电翻开盖-7.2.4 光谱咽亮E示值光带领亮虚示值的饺准是在如回2所示的瞬在光谱仪核准装置上进行的.用被校瞬事光谱仪测量标准钝带灯的光谓秘奕匪，取6次测量的平均值作为光南辐血腥示值锺终结果.对于紫外鹏在光谱仪、可见光瞬态先谱仪、近红外瞬事先谙世光谱辐亮监测量的被14.868 实撞标准偏盖/MW/(m 5r)0.057 相对标准不确定应0.48Yo C1.2. 2 古成标准不确定IX. 合成标准不确定IX.为U, =乒可丰可UICS)C C 4) 对于紫外属事光谱仪、可见光瞬态光睛也和近红外瞬在光谱仪古成标准不确定应.卦I为2.1目.1.1Y. 2.1% . C.L2. 3 扩展不确定庄U扩展不确定JlI.U撞式(C.5)计算zU 缸.(巳5)取是=2.对于紫外麟事光谱仪、可见光瞬在光谱仪和近红外瞬事先由但，扩展不确定JJU分别为4.2%,2.2%.4.2%. 巳2脆在光谱仪相对光谱功率测量不确定直分析巳2.1 校准的量学撞型瞬在光谙世相对光iII功率伎准的融学模型为2P=. S, 式中，P, 被校属在光谱仪光谱幅亮匪测量值a 被佼酣在光谱仪的相时光谱Jl!郭修正革数aS，-一-被校属事光谙世撞收括准鸪带灯的信号值.c. 2. 2 极准不确定匮评定巳的对瞬在光谱仪核准结果不确直匪有影响的输入量是被校瞬在光谱扭的相时光谱功率修正系数和被役幌态先诺也接收标准鸽警灯的信号值.过两个输入量彼此独立，瞬在光谱仪相对光谱功率校准合成标准不确定JlI.为U, =乒可G;)平F百7巳7)式中u() 输入量c，的标准不确定匮au(S)一-输入量岛的际准不确定匪.巳2.2. 1 各输入量标准不确定度评定C. 2. 2.1.1 输入量G的标准不确直直叫C，)如h-.,; _. .)光菌修正引人的不确定度分量，用标准鸭带灯对敏被瞬态光谱仪进行光谓修正，根据证书，标准鸪带灯相对光浩功II JJF 1329-2011 皇位测量不确定匪章外植且为2.0%(k=2)，可且光植量为1.0% (k=白，近红外植匾为2.0目性=白，其标准不确定度分量.，分别为1.0Yo，0.5%. 1.0%. b)波长不准确引人的不确定直分量.，根据使用说明书和实鱼，擅长不准确引人的相对标准不确定庄分11:u:=O. 03%. 0)辐射源不睡定引入的不确定匮分量.，根据使用诅明书，辐射源不稳定性为0.2%.假设均匀分布，其标准不确定度分量U J =0. 12问.则输入量c.的标准不确直Ilu(c，)为.()Ju1+.:+u: 巳8)C. 2. 2. 1. 2输入量旦的标准不确定匪叫S.】U(SA)的来源主要是被佼鹏在光谱仪的测量重草性.在鹏在光谱辐射量标准装置上，用属事光语世测量桔准鸽辛苦灯的相对光谱功率.iIl1l:测量6次，紫外自露在光谱仪、可见光瞬事先由忧和近缸外瞬在光由位分别选择250nm. 700 nm, 1 550 nm擅长处，紫外瞬在光谱仪.可见光幌态光谙世和近红外瞬;!;光谱仪的相对光器，功率测量平均值的相对峙准不确定直分量u(5A)分割为0.38%. 0.13目，0.41%.表巳2纷出紫外麟盔光谱住在250nm处相对光谱功率的测量结果.C.2相对先面功事商量蜡果植*!nm0 相对先;&功事测量值!(X 1O】.7l2 I 2.699 I 2时I2削12.69I 平均值!(XIO-)实撞标准偏缝!(X 10-) 相对标准不确定度C.2.2.2 告成标准不确定/lI., 合成标准不确定庄的为2.716 0.025 O . 38 u. =.ru作可可宇古ISJ对于紫外鹏在光谱仪、可且光瞬在光谱仪和近红外瞬在光谱仪，合且标准不确定E.，分别为1.1町，0.53%，1.1同.巳2.2. 3 扩展不确定)J!U岳武(C.5)计算扩展不确定1tu.取企=2.肘子章外瞬事先谙世、可且光瞬态先话也和近红外鹏态光谱饵，扩展不确/lIU分别为2. 2剖.1. 1日.2.2%.巳3瞬在先前也色温示值误盖测量不确定匪分析3. 1 佼准的曼史学檀型瞬事先由悦色植示值误聋的佼准是最用标准鸪带盯在瞬在光谱辐射量际准装置上进行.瞬事先谱仪色温示值误盖校准的散学扭型为eaT= T -T, 式中T 披校幌态光谱仪色温示值误差512 巳10)JJF 1329-2011 T一一被校麟在光谱仪色植示值1T. 挥准鸪带灯标准色温值.巳3.2佼准不确定匪评定肘瞬态光谱仪校推结果不确定直有影响的输入量为被枝鹏在光谱仪色由示伯利标准钧带灯标准色咀.直两个输入量彼此独立，瞬态光谱仪色咀示由误量合成标准不确定匪，为:u, =Juz+uz(T,)(巳11)主中u( 输入量T的标准不确直fj，u(T.) 输入量T.的标准不确定直.巳3.2. 1 各输入量标准不确定E评定C. 输入量T的标准不确定E叫T)，)睡在光谱仪色温测量lIili性引入的标准不确定匪分量u，在瞬革光谱辐射量际准装置上.用瞬态光谓但捆量标准鸪带灯的色血，直直测量6次，回量结果如表C.3所示，半均值的相时悻准不确定庄分量u，=0.031%.llC.3 色温测量蜡廉色温测量值/K2856 2852 2858 2854 2855 2857 平均值/K2 855 实验标准偏差/K2. 16 相对标准不确定皮口.031% b)波长不准确引人的不确定庄分量u，根据使用诅明书和实验，酋长不准确引入的相对标准不确定直卦量u，=0.03%.d辐射源不啤定引人的不确定度分量均根据使用说明书标准鸪带灯不稳定性为0.2%.但世均句分布，其标准不确定匮分量问=0.12日.d)光谱修正号l入的不确定直分量均根据主验，光谱修正引入曲际准不确定匪卦2:u;=0.125%. 则输入!tT的标准不确Ji:Iru(白为u(白.j可亨可亨可亨= 0. 18% (巳12)C.输入量飞的标准不确定监u(T，)根据检直证书，标准鸭带灯色温测量不确定1lI为8K(k=2).其相对标准不确定Eu(T,)=0. 14%, C.3.2.2 合成标准不确定E根据式(C.U).色由示值误萃的合成眉准不确定fju，为- -可_ -u.，辛fo在寸2百二，):s;o;Q.2:划生-叫一C. 3. 2. 3 扩展不确定庄U按式(C.5)计算扩展不确定llU.取k=2.则u=o.5X, 13)鸭.-, 13 JJF 1329一2011巳4鹏在光酱缸色品坐悻示值误量测量不确定E分析巳4.1 校准的童学模型鹏态光谱仪色品坐标示值误差的核准是采用标准鸽稽盯在瞬在光谱辐射量标准装置上进行.瞬事先谱仪色品坐标示值误量校准的胜学模型为=x-x.l y=y-y.J 式中胆，Ay-一一被校瞬击光谱仪色品坐标示值惺量，x，y一一被佼瞬在光谱仪色品坐悻示值;x. .y.一一标准鸪带灯色晶坐标标准值.C. 4. 2 桂准不确定直评定巳14)对瞬在光谱仪枝准结果不确定度有彰响的输入量为被佼瞬态光谱仪色品坐标示值和标准铭带盯邑品坐标标准值.这两个输入量彼此独立，瞬在光谱仪色品坐标示值误盖合成标准不确定度均为2u, =乒可Z万UZ(x二王7式中U(x.y)一一输入量(x.y)的标准不确定IJLU(x,.y,) 输入量(x.y，的标准不确定匪-G.4.2.1 各输入量标准不确定庄评定巳输入量T的标准不确定lflu(x，.)瞬在光谱仪色品坐标测量lI!l!位引人的相对标准不确定直分量，巳15)在瞬志光谱辐射量峙准装置上，用瞬在光谱仪四量标准自带灯的色品坐标，重直测量6次，测量结果如表巳4所示，平均值的相对标准不确定度分量uI=0.02%.寝C.4色晶坐标0筋果色品坐标色品坐标测量值z 。.44850.448 0 口.U8 0 0.4483 O. 448 0 O. 448 1 , 0. 408 1 。.4078。.407 7 0.4077 。.4074O. 407 5 平均值xO. 4481. )-0.4077 实撞标准锢塾%,0.00022. y, 0.00025 相对标准不确定应x , 0.02Y. y, 0.02Yo b)匪长不准确引人的不确定度分量.根据使用诅明书和主要鱼，擅长不准确引人的相对标准不确定直分量u，=0.03%.，)领射源不稳定引人的不确定匮分量均根据使用出明书，辑推销带灯不稳定性为0.2%.假设均匀分布，其标准不确定Jj分量ul=0.12%.1. d)光谓佳正引人的不确定应分量时根据实验，光谱修正引人的际旅不确定匮卦量均=0.125%.则输入量(x.y)的标准不确定Iru(x.y)为JJF 1329-2011 u(x,) =可可可=0.18%巳1日C. 4. 2. 1. 2 输入量(x.).)的标准不确定ru( x, ,),) 根据检定证书，际准鹊带盯色品坐标测量相对悻准不确定匮.(鸟.)，)=0.14%.C. 4. 2. 2 合成标准不确定E根据式(c.1口，色温示值误辈的告成品准不确Ilu.为u. =JufCx习了2百六五了=0.23目C. 4. 2. 3 扩展不确定匮Ut安式(C.5)t算扩展不确定庄U.取k=2川IJu=O. 5. C. 5 瞬在光谱仪响应时间测量不确定匮分析C. 5. 1 各输入量标准不确定度评定.)瞬事先谱仪相时光谱功率由量重直性引入的标准不确定度分量巳17)在睡在光滑辐射量标准装置上，用瞬吾先谱仪测量标准鸽带盯的相对光谱功率，lI直测量61.紫外鹏吾先谱仪、可见光瞬态光谱仪和近红外瞬在光谱仪分副选佯250 nm. 700 nI霄.1 550nm擅长处，紫外瞬iI;光谱仪、可见光麟在光谱仪和近红外瞬事光谱恒的相对光带功率测量平均值的相对标准不确定匮分量分别为0.38目，0.13.0.41%. b)波长不准确弓l入的不确定匪分量u军根据使用说明书和实验，瞌长不准确引入的相对标准不确定度分量.:=0.03%.d辐射源不瞌定引