瞬态有效光强测定仪校准规范

1瞬态有效光强测定仪校准规范本规范适用于各种瞬态有效光强测定仪的校准。2引用文件JJG245—2005光照度计JJG246—2005发光强度标准灯JJF1001—1998通用计量术语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。3.1瞬态有效光强测定仪响应度theresponsibilityofinstantaneouseffectiveintensitymeasurementinstrument在瞬态有效光强测定仪探测器接收面上，接收到照度为1lx时光信号所对应的电信号，其符号为R,单位为1x/V。由距离平方反比定律可得式(1):式中：E——标准灯在标准探测器接收面上产生的标准照度，1x;I——标准灯的发光强度，cd;l——标准灯灯丝平面到探测器接收面的距离，m。若此时探测器产生的光信号为V,则由式(2)可计算出瞬态有效光强测定仪响式中：R——瞬态有效光强测定仪的响应度，1x/V;V——瞬态光源在接收器上产生的瞬时电压值，V。3.2瞬时发光强度instantaneousintensity瞬态光源在某一时刻发光的强弱程度，一般要求给出瞬时发光强度随时间的分布曲线，其符号为I(t),单位为cd。瞬时发光强度计算公式(3)为：I(t)=V(t)·RL²式中：I(t)——瞬态光源随时间变化的瞬时发光强度，cd;V(t)——瞬态光源在接收器上产生的瞬时电压值，V。23.3瞬态光源持续的时间theflashtimeforinstantaneouslight瞬时光强是两个四分之一峰值光强所对应的时间差，其符号为△t,单位为s。3.4瞬态有效光强instantaneouseffectiveintensity在瞬态光源持续的时间内有效的平均光强，其符号为I.,单位为cd,其计算公式(4)如下：t₂-t₁——瞬态光源持续的时间△t,s。瞬态有效光强测定仪是测量各种瞬态光源瞬时光度特性的计量器具，测量参数包括瞬时发光强度、峰值光强、有效光强、闪光时间及光强随时间的分布等。它由一组带有V(λ)滤光片的光电探测器、精密前置放大器、高速采集电路、同步触发电路及测量软件等组成，其原理如图1所示。当瞬态光信号照射到探测器的接收面时，光信号经前置放大电路后输入给高速AD转换器，转换为数字量通过DSP连续读入并存储于数据存储器中，待闪光过程结束后通过DSP进行数据处理，显示出相应的瞬态光度参数。探测器探测器光源×结果显示输入键盘数据存储器计算机译码及控制电路通讯口缓冲器前置放大器转换器数据总线电源5计量特性5.1瞬态有效光强测定仪响应度不确定度瞬态有效光强测定仪响应度不确定度：3.0%(k=2)。5.2瞬态有效光强测量范围及不确定度3瞬态有效光强测量范围：<10*cd;瞬态有效光强测量不确定度：4.0%(k=2)。5.3闪光持续时间闪光持续时间<100s。注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度为(23±5)℃。6.1.2环境湿度小于85%RH。6.1.3测光系统所在房间应为暗室，室内清洁，无腐蚀性气体。周围无影响仪器正常工作的电磁场、机械振动，无杂散光干扰。6.1.4电源电压AC(220±10)V。6.2校准用设备6.2.1光度测量装置由一组发光强度标准灯(由计量部门检定合格)、光轨及滑车、灯架、探测器旋转平台、灯丝平面调整仪、斩波器、脉冲LED光源、照相机闪光灯及光阑等组成。光轨用于安装发光强度标准灯和被校瞬态有效光强测定仪探测器，长度要求6m以上，平直性良好，光轨平直性误差应不超过±1mm,测距米尺1m内的总误差不大于±0.2mm,斩波器频率不小于0.2MHz。脉冲LED光源其脉宽和发光强度已知，脉冲宽度最小为5μs,照相机闪光灯要求最大瞬时发光强度达到1Mcd,闪光持续时间达到测量范围：61x～3klx;测量不确定度：1.0%(k=2)。6.2.2供电电源与电测仪表a)供电电源：直流稳压稳流电源，输出电压连续可调，0～120V/0～10A,10min内输出电流变化应不大于0.02%。b)电测仪表：由数字电压表和标准电阻组成。由标准电阻的准确度等级不小于0.01级；数字电压表选用直流数字电压表6位半以上显示，测量范围0.001V~1000V,准确度等级达到0.01级。7校准项目和校准方法7.1校准项目a)瞬态有效光强测定仪响应度；b)瞬态有效光强；4c)闪光持续时间；d)时间分辨力。7.2校准方法7.2.1瞬态有效光强测定仪响应度瞬态有效光强测定仪的校准原理如图2所示，把瞬态有效光强测定仪的探测器和发光强度标准灯安装在光度测量装置上，通过改变标准灯与探测器接收面之间的距离，使探测器的接收面产生不同的照度，由公式(1)、(2)可计算出有效光强测定仪的响应度。瞬态有效光强测定仪瞬态有效光强测定仪旋转计算机控制系统高速数据采集系统同步控制系统灯架开始校准前，被校瞬态有效光强测定仪和校准用计量器具应在校准环境中放置2h以上。瞬态有效光强测定仪响应度校准步骤如下：a)把瞬态有效光强测定仪的探测器和发光强度标准灯安装在光度测量装置上。调整标准灯的灯丝平面和探测器的接收面，使它们垂直于光轨的水平测量轴线，且中心点位于该轴线上；b)将光阑和快门放置于标准灯和探测器之间，光阑用于防止杂散光进入探测器接收面，快门用于扣除测量中的暗信号；c)连接数字电压表和瞬态有效光强测定仪，接通电源，检查工作电路的正常性；d)打开直流稳压电源，缓慢加至标准灯工作电流，按使用说明书进行预热，待发光稳定后再开始正式测量；e)设置瞬态有效光强测定仪挡位，对应移动标准灯到不同位置，记下其标准照度值E和数字电压表的光信号值V,,再关闭快门，记下数字电压表的暗信号值V。;以此方法依次校准瞬态有效光强测定仪各挡位。由公式(2)计算出瞬态有效光强测定仪的响应度R,如公式(5)所示：f)按公式(5)分别计算出瞬态有效光强测定仪各挡位的响应度。7.2.2瞬态有效光强采用时间和光强已知的脉冲LED光源来校准有效光强，根据公式(4)来校准瞬态有效光强测定仪的有效光强。5a)打开瞬态有效光强测定仪预热10min;b)将脉冲LED安装在图2标准灯的位置，对准瞬态有效光强测定仪探测器的接c)打开瞬态有效光强测定仪的测量软件，设置测量参数；d)开始测量，根据瞬时光强校准结果计算有效光强；e)测量3次以上，取其平均值为测量结果。7.2.3闪光持续时间采用时间和光强已知的脉冲LED光源来校准，由瞬态有效光强测定仪的输出曲线上直接读出瞬态光源闪光持续时间。闪光持续时间的校准步骤如下：a)打开瞬态有效光强测定仪，预热10min;b)将脉冲LED安装在图2标准灯的位置，对准瞬态有效光强测定仪探测器的c)开瞬态有效光强测定仪的测量软件，设置测量参数；d)开始测量，根据脉冲LED的时间特性，由瞬态有效光强测定仪输出结果直接给出闪光持续时间；e)测量3次以上，取其平均值为测量结果。7.2.4时间分辨力在光度测量装置上，采用发光强度标准灯和斩波器来校准时间分辨力，调整斩波器的频率，设置为最大，由瞬态有效光强测定仪可测到完整的脉冲宽度，从测定仪的输出曲线上直接读出仪器的时间分辨力。a)把瞬态有效光强测定仪的探测器和发光强度标准灯安装在光度测量装置上。调整标准灯的灯丝平面和探测器的接收面，使它们垂直于光轨的水平测量轴线，且中心点b)将斩波器放置于标准灯和探测器之间，根据需要调节其输出频率；c)连接数字电压表和瞬态有效光强测定仪，接通电源，检查工作电路的正常性；d)打开直流稳压电源，缓慢加至标准灯工作电流，按使用说明书进行预热，待发光稳定后再开始正式测量；e)开瞬态有效光强测定仪的测量软件，设置测量参数；f)开始测量，根据斩波器输出频率，由瞬态有效光强测定仪输出结果直接给出时g)_测量3次以上，取其平均值为测量结果。7.3瞬态有效光强测定仪测量不确定度评定按照附录B的方法计算测量不确定度。6标准照度值、挡位、光信号值、暗信号值、瞬态有效光强测定仪响应度值、瞬态有效光强、闪光持续时间及时间分辨力应记人校准原始记录，其记录格式见附录A。瞬态有效光强测定仪测量不确定度应记人校准原始记录，其评定方法见附录B。经校准的瞬态有效光强测定仪发给校准证书，其内页格式见附录C。瞬态有效光强测定仪的复校时间间隔建议为1年，具体由送校单位根据使用情况自7附录A客户名称所用计量标准地点被校(检)件型号/规格温度型号/规格证书编号及有效期相对湿度编号最大允差/准确度等级/不确定度其他制造商校准日期证书号依据的技术文件1瞬态有效光强测定仪响应度标准照度值/lx挡位暗信号值/V响应度值/(Ix/V)2瞬态有效光强测量次数123瞬态有效光强/cd3闪光持续时间及时间分辨力测量次数123闪光持续时间/s时间分辨力/ps测量结果不确定度：备注校准员核验员8瞬态有效光强测定仪测量不确定度评定B.1数学模型数学模型见公式(B.1):B.2不确定度来源a)仪器响应度的校准不确定度u₁;b)光源杂散光的影响u₂;c)V(A)函数的匹配误差u₃;d)光源与接收器的调整u₄;e)电路系统的噪声us;f)电压信号的测量影响us;g)距离测量的影响ur;h)仪器的重复性ug。B.3不确定度评定B.3.1仪器响应度的校准不确定度选择校准不确定度最不可靠点，根据实际校准结果，计算响应度的校准不确定度最大为：1.46%,如表B.1～B.4所示。测试值标准照度/lx0挡×10³原始信号/V背景/V响应度/(1x/V)一4.94一4.937一4.608一4.941平均值/(lx/V)标准偏差/(1x/V)相对标准偏差9表B.21挡响应度校准结果测试值1挡×10²原始信号/V背景/V响应度/(Ix/V)一1.662一4.927一3.188平均值/(Ix/V)标准偏差/(Ix/V)相对标准偏差表B.32挡响应度校准结果测试值标准照度/lx2挡×10¹原始信号/V背景/V响应度/(lx/V)一1.585平均值/(Ix/V)标准偏差/(Ix/V)相对标准偏差测试值标准照度/lx3挡×10°原始信号/V背景/V响应度/(1x/V)一4.911一4.915一0.270平均值/(lx/V)标准偏差/(Ix/V)相对标准偏差B.3.2光源杂散光的影响V(λ)函数的匹配误差根据标准探测器的要求、出厂说明及相关资料，为2.0%,按两倍标准差计算，其不确定度u₃为：B.3.4光源与接收器的调整根据经验和相关实验，估计限为0.5%,按均匀分布计算，包含因子k=√3,其不B.3.5电路系统的噪声根据经验和相关实验，估计限为0.4%,按均匀分布计算，包含因子k=√3,其不确定度us为：B.3.6电压信号的影响根据实验及说明书，估计限为0.6%,按两倍标准差计算，其不确定度u₆为：B.3.7距离测量的影响光轨刻度显示的分辨力为1mm,其半宽度为0.5mm,若测量距离为0.5m,则按B类评定，假设为均匀分布，取k=√3,则相对标准不确定度u₇为：B.3.8仪器的重复性选择误差极限点，进行重复性测量，如表B.5所示，重复性测量结果为0.3%。测量次数