引起紫外辐射照度计数值不一致_误差偏大等原因的探讨_叶军安

量装置及应用工业计量 2011 年增刊 1 129引起紫外辐射照度计数值不一致、误差偏大等原因的探讨叶军安 ， 尹德金 ， 沈志强( 上海市计量测试技术研究院 ， 上海 201203) 摘 要 紫外辐射照度计是检测紫外线强度的一种检测仪器 ， 广泛应用于节能环保 、计算机 、制造 、电子材料老化 、医疗 、防疫 、探伤 、气象 、航空航天 、光电化学反应等领域 ， 故其数值的准确与否直接影响到产品质量 、制造业的固化 、老化程度等等以及医院的无菌 、防病的水平等众多方面 。用户在使用紫外辐射照度计过程中及计量部门在对该类仪器的检定 、校准中发现 ， 该类仪器经常是数据误差大 ， 数据不稳定 、与出厂指标偏差大 、各厂家数据不一致 、国内外厂家数据相差大等 。只有找出引起误差的原因 ， 才能提高仪器使用的准确性 ， 提高仪器校准的水平 ， 保证量值的统一 。 关键词 辐照度 ; 示值误差 ; 引起原因 收稿日期 2011 01 11紫外辐射照度计是一种多波段 ( 目前市场上使用的主要有 段 ， 窄 带 有 还有 250 410一些波段 ， 各领域使用的波段不同 ) 、用于测量紫外辐射照度的仪器 ， 它由接收部分 、放大部分和显示部分组成 。其中接收部分由光电探测器 ( 一般采用硅光电二极管 ) 、带通玻璃滤光器或干涉滤光器和漫透射窗组成 。一台紫外辐照计在测量时的示值除由光电接收器自身的光谱灵敏度 、滤光片的光谱透射系数决定外 ， 还与被测光源的光谱能量分布有关 。采用不同类型的光源 ， 由于不同的光谱分布 ， 所得结果不一致 ， 有很大误差 。目前使用的光源种类有很多 ， 如黑光型高压汞灯 、短弧氙灯 、高压汞灯 、超高压汞灯 、低压汞灯 、金属卤素灯 、汞氙灯 、荧光紫外灯等等 。现在市场上 ， 国产 、进口仪器种类较多 ， 鉴于上面阐述的原因 ， 生产厂家仪器使用说明书中 ， 应给出仪器示值出厂标定时使用的紫外灯类型 ， 以便使用单位和校准部门 ， 对仪器给出合理的判断 ， 以取得量值的统一和准确可靠 。下面举一例说明问题的重要性 :一台 段仪器 ， 用黑光型高压汞灯测量的数据如表 1。表 1 试 1 数据表B 波段 距离光源 / 黑光型高压汞灯 ) /W位置 1 60 4. 6位置 2 40 10. 0位置 3 30 14. 3位置 4 20 23. 0同一台 段仪器 ， 用白光高压汞灯测量的数据如表 2。表 2 试 2 数据表B 波段 距离光源 / 白光高压汞灯 )/W与表 1 同一位置 60 51与表 1 同一位置 40 101与表 1 同一位置 30 179与表 1 同一位置 20 335以上数据 ， 可以看出 ， 同一台仪器 ， 用不同类型的高压汞灯数据相差很大 ， 在用国外仪器与国内仪器对比时尤其要注意这一点 。另外还要说明一点的是 ， 虽然是同一光源 ， 但接收器光谱范围不同 ， 也有很大的误差 。如探测器波长范围为 ( 420 20) 一台仪器和探测器波长范围为 ( 400 500) 一台仪器 ， 在同一位置 ， 对同一光源 ， 所测得的结果相差近 2 倍 。有的用户反映 ， 单30 011 位有多台仪器 ， 测量同一位置时 ， 数据不一样 ， 根据上面的分析 ， 接收器光谱范围不同就是数据不一样的重要原因之一 。仪器使用一段时间后 ， 要进行校准 。若校准后 ，给出该台仪器的修正系数不是 1， 那么该台仪器的测量结果由仪器的测量值乘上修正系数后得到 。为使校准结果准确 ， 校准过程应注意以下几个方面 。( 1) 电源的影响紫外光源灯的电源电压和频率的变化对其辐照度有较大影响 。应该选用稳压性能好的稳压电源 ， 可以将影响减少到最低 。紫外光源灯要有足够的预热时间 ( 尤其是高压汞灯 ) ， 直至数据稳定 ， 才能开始读数 ， 否则测量误差很大 、不准确 。大多便携式紫外辐射照度计是使用电池的 ， 校准时 ， 一定要注意 ， 当电池电压不足时 ， 紫外辐射照度计示值会产生较大偏差 ， 如果不注意这一点 ， 很可能会出错误的结果 。当电池电压不足时 ， 应及时更换 。一般更换新电池后 ， 紫外辐射照度计示值就会正常了 。( 2) 光照均匀性调整紫外光源灯发光平面和紫外辐射照度计接收器的受光平面 ， 使其垂直于光轴 ， 且中心位于测量光轴上 。调整紫外光源灯与接收器各光栏位置 ， 使得紫外光源灯发出的光束 ， 全部照射在接收器的受光面上 。现紫外辐射照度计国内外各型仪器很多 ， 即接收器种类繁多 ， 且形状不一 ， 受光面大小不一 。紫外光源灯发出的光 ， 不可能是绝对均匀 ， 所以被校仪器的接收器与标准仪器的接收器受光面积不同时 ， 一定要调整夹具 ， 使光斑照射到被校仪器的接收器中心 ， 尽量做到与标准接收器所受到的光照强度相同 ， 以减少光强不均造成的误差 。( 3) 环境条件影响紫外辐射照度计接收器中的滤光片材料在空气中容易受潮霉变或受到污染 ， 此情况会使光谱透过率发生变化 ， 影响测量结果 。再有 ， 滤光片受潮后 ， 峰值波长会偏移 ， 有时偏移较多 ， 使得紫外辐射照度计示值发生变化 。所以接收器若较长时间不用 ， 应放置在干燥器里保存 。杂散辐射的干扰 ， 紫外光源灯以外的光线对紫外辐射照度计会有干扰 ， 尤其是接收器中的滤光片光谱带宽较宽的仪器 ， 校准时 ， 一定要遮挡住杂散光 ， 数据才会准确 、真实 。( 4) 大功率的测量大功率测量时 ， 接收器被光照射的时间不宜长 ，温度升高 ， 紫外辐射照度计的示值会发生变化 。滤光片的峰值波长也会随着温度的明显改变而发生变化 。光电池的灵敏度也有随温度变化而改变的特性 。另外连接接收器的塑料线也会被烤坏 。另外 ， 紫外辐射照度计的测量中应尽量保持垂直照射 、垂直接受 。否则 ， 入射光线与接收器法线夹角会有角度响应值误差 。总之 ， 紫外辐射照度计不同于其他仪器 ， 影响其准确的因素很多且复杂 ， 要想准确使用 、校准这类仪器 ， 一定要排除这些因素 ， 才会给出科学 、准确的测量结果 ， 保证产品质量 。正确的校准才能为节能环保 、计算机 、医疗 、防疫等各行业提供可靠的技术服务 。 参考文献 1 侯建伟 ， 瑚琦 ， 顾玲娟 ， 庄松林 . 多波段紫外辐照计设计 J . 上海理工大学学报 ， 2007， 29 ( 5) : 502 506. 2 王志鹏