紫外辐射照度工作基准装置检定规程

1紫外辐射照度工作基准装置检定规程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。国际照明委员会CIE将紫外辐射划分为UV-A(315nm～400nm)、UV-B(280nm～315nm)和UV-C(100nm～280nm)三个波段。由于100nm～200nm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200nm～280nm基准紫外辐射照度计是传递UV-A、UV-B、UV-C、UV-A₁、UV-365、UV-310UV-254等波长的紫外辐射照度量值的标准器具组成。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UV-A波段：315nm～400nm,峰值波长λ,=365nm±5nmUV-B波段：280nm～315nm,峰值波长λ,=297nm±5nmUV-C波段：200nm～280nm,峰值波长λ,=254nm±5nmUV-A₁波段：320nm～390n2UV-A、UV-A₁、UV-365波段不超过±2.0%;UV-B和UV-310波段不超过±2.5%;UV-C和UV-254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FS)工作基准紫外辐射照度计的零值误差(满量程FS)应不超过±1.0%。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。4.5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%。工作基准紫外辐射照度计的非线性误差优于±1.0%。工作基准紫外辐射照度计的换挡误差优于±1.0%。工作基准紫外辐射照度计的疲劳误差的绝对值≤1.5%。优于±4.0%;UV-B、UV-310、UV-C和UV-254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%。3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。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0.01级，0.01Ω,额定电流≥10A。数字电压表的准确度等级不低于0.01级。直流稳压电源的电压≥110V,电流≥10A,输出电压连续可调。电源的调节细度≤0.001A。电压随时间的漂移≤5×10-5/h。(电压电流连续可调)不同波段的紫外辐射源各一组(只)。UV-A、UV-A₁和UV-365波段的紫外辐射源采用黑光型高压汞灯、高压汞灯、各种紫外辐射源的紫外辐射变化率在15min内不超过±1.0%,紫外辐射源的实际4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。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、双光栅单色仪的工作波长范围不小于200nm～400nm,波长示值误差绝对值≤0.1nm,波长采样间隔≤0.1nm。杂散辐射水平不超过10-5;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,平直性误差应不超标准灯/紫图3紫外光谱辐射照度比较测量装置的组成结构示意图室内温度23℃±5℃;相对湿度≤70%。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。5表2检定项目表检定项目首次检定后续检定外观+十十十十工作基准紫外辐射照度计的零值误差(FS)十十十工作基准紫外辐射照度计的长波响应误差十 工作基准紫外辐射照度计的余弦特性(方向性响应)误差十 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十 工作基准紫外辐射照度计的疲劳误差十 工作基准紫外辐射照度计的相对示值误差+十十注：“十”表示应检项目，“一”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。6.3.3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△K;(i=1,2,3):K;——本年度第i台工作基准紫外辐射照度计的修正因子；K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△KAK三台仪器的平均年变化率；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值误差(FS)6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E。,设此时的满量程值为E,则计算零值误差f₁为：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，μW/cm²(或mW/cm²等);E——工作基准紫外辐射照度计的满量程值，μW/cm²(或mW/cm²等)。工作基准紫外辐射照度计的零值误差(满量程FS)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片，由紫外辐射照度计测量得Y₁,不加滤光片时测量得Y,两者之比与r。的差。即：式中：r——长波响应误差，%;Y₁——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：r(λ)——实验中指定辐射源的相对光谱辐射照度分布；测量长波光谱响应的滤光片的光谱透射比；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。需要测量的杂光类型滤光片溴钨灯(1000W,色温3100K)(辐射源的光谱辐射度随时间的变金黄色截止型玻璃JB450:透过界限波K≥0.6;规定波长λ₀=560nm的最低透过率T₂o≥85%;玻璃厚度：2mm7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。6.3.6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15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30min。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50%～80%),记下此时转盘角度；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°,±10°,±15°,±20°,…,85°时的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fz(e,φ)(图4):Y(e,φ)——当辐射的入射角为ε、方位角为φ时，工作基准紫外辐射照度计的显Y(0,φ)——当辐射垂直照射、方位角为φ时，工作基准紫外辐射照度计的显示根据公式(7)计算工作基准紫外辐射照度计探测器的方向性总误差fz。8f₂——探测器的方向性总误差，%;f₂(e)——探测器的方向性误差，%;e——入射辐射与探测器接收面法线所成的入射角，rad。其中1.484rad等于85°。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非线性误差在测量装置上，调整辐射源发光面和工作基准紫外辐射照度计探测器的接收面的位置，使其垂直于光轴，且中心位于测量光轴上。固定探测器位置不变，移动辐射源，使工作基准紫外辐射照度计的显示值Y达到1/10满量程，对应的标准辐射照度值为X。然后移动辐射源，使工作基准紫外辐射照度计的显示值达到Ym(接近满量程),相应的标准辐射照度值为Xmx。按照公式(8)计算工作基准紫外辐射照度计的非线性误差f₃。f₃——非线性误差，%;Y——标准辐射照度值X照射时，工作基准紫外辐射照度计的显示值，μW/cm²(或mW/cm²等);Xm——对应于最大显示值Y的标准辐射照度值，μW/cm²(或mW/cm²等);Ymw——工作基准紫外辐射照度计的最大显示值，μW/cm²(或mW/cm²等)。工作基准紫外辐射照度计的非线性误差f₃应符合4.6规定。6.3.8工作基准紫外辐射照度计的换挡误差该检测在工作基准紫外辐射照度计的不同两量程间进行。具有单一量程的工作基准紫外辐射照度计不进行此项检测。调整辐射源发光面和探测器接收面的位置，使其垂直于光轴，且中心位于测量光轴上。调整辐射源与探测器之间各光阑的位置，使其恰好不遮挡辐射源投向探测器接收面的辐射。点燃检定辐射源，预热30min。在低量程A,调节探测器接收面与辐射源的距离，使工作基准紫外辐射照度计的显示值Y(A)大于满量程的90%,此时对应的标准辐射照度值为X(A)。调整接收器与辐射源的距离，使标准辐射照度值X(B)是X(A)的k倍，记录紫外辐射照度计显示值Y(B)。按公式(9)计算出由于量程变化引起的换挡误差。f₄——换挡误差，%;Y(A)——工作基准紫外辐射照度计在低量程A的显示值，对应标准辐射照度值X9射照度计的显示值≥250μW/cm²。分别记录探测器照射10s和30min的显示值按照公式(10)计算工作基准紫外辐射照度计的疲劳误差fs。Y,(10s)——监测紫外辐射照度计照射10s的显示值，μW/cm²(或mW/cm²△E——相对示值误差；Em——工作基准紫外辐射照度计的测量值，μW/cm²上述测量过程共进行3次，取平均。相对示值误差应符合4.9的规定。如果为首次检定，调节工作基准紫外辐射照度计的置数电位器，使其显示为E。6.4检定结果的处理经检定符合本规程要求的紫外辐射照度工作基准装置，发给检定证书；不符合本规程要求的发给检定结果通知书，并注明不合格项。检定证书、检定结果通知书中必须注明检定所用紫外辐射源的名称、类型、波长范围和工作基准紫外辐射照度计的类别。在对紫外辐射照度工作基准装置做周期检定时，应认真做好数据处理和积累。发现超差应立即检查原因。经检查无误而超差的工作基准紫外辐射照度计，应予淘汰。6.5检定周期紫外辐射照度工作基准装置的检定周期一般不超过一年。附录A检定证书和检定结果通知书内页格式A.1.1首次检定(检定结果栏)格式首次检定项目检定结果外观A.1.2后续检定(检定结果栏)格式(μW/cm²或mW/cm²等)显示值(μW/cm²或mW/cm²等)相对示值误差(%)或修正因子附录B检定原始记录第□检定□正常电话：邮编：□校准型号规格：□有缺陷□测试□JJG775—2015紫外辐射照度工作基准装置检定规程□其他文件校准/检测使用的主要基(标)准装置或主要标准器；在紫外波段，用光谱辐射照度标准灯校准光谱辐射照度计，采用光谱辐定光源在特定距离、特定波长范围内的辐射照度(光谱积分法)。用被测工作基准紫外辐射照度计的探测器替代光谱辐射计的漫射接收器，记录显示的辐射照度值，计算示值误差或修正因检定日期核验员：第显示值(标准值/显示值)修正因子平均3.修正因子=标准值/显示值4.单位：□μW/cm²□mW/cm²□μJ/cm²□mJ/cm²其他：□315nm～400nm(UV-A)峰值波长λp=365nm±5nm□280nm～315nm(UV-B)峰值波长λ,=297nm±5nm□200nm～280nm(UV-C)峰值波长λ,=254nm±5nm□320nm～390nm(UV-A₁)峰值波长λ,=365nm±5nm□365nm(UV-365)峰值波长λ。=365nm±2nm,峰值半高宽度△λ□290nm～320nm(UV-310)峰值波长λ。=310nm±5□254nm(UV-254)峰值波长λp=254nm±2nm,峰值半高宽度△λ≤10nm□合格，可作为工作基准级紫外辐射照度计使用□不合格工作基准紫外辐射照度计的测量不确定度评定实例本附录对工作基准紫外辐射照度计的测量结果进行不确定度评定。C.1检定方法在光谱辐射照度基准装置上，分别测量光谱辐射照度标准灯和紫外辐射源的光谱辐射照度，通过光谱比较替代法得到被测紫外辐射源在特定波长范围内的辐射照度。在漫射器或积分球入口位置放置工作基准紫外辐射照度计的探测器，记录显示值。多次重复测量，得到工作基准紫外辐射照度计的修正因子。测量装置见图3。C.2不确定度评定的测量模型工作基准紫外辐射照度计量值复现的测量模型见公式(C.1):k——工作基准紫外辐射照度计的示值修正因子；Euva——紫外辐射源在测量距离下的UV-A波段辐射照度，μW/cm²(或mW/cm²等);Em——工作基准紫外辐射照度计的显示值，μW/cm²(或mW/cm²等);E。(λ)——紫外辐射源在测量距离上的光谱辐射照度，μW/(cm²nm)等；V。(a)——紫外辐射源通过光谱辐射照度工作基准装置分光后的测量信号，V;V,(a)——光谱辐射照度标准灯通过光谱辐射照度工作基准装置分光后的测量信不确定度来源包括：工作基准紫外辐射照度计测量UV-A紫外辐射照度的重复性，光谱辐射照度标准灯的不确定度，光谱辐射照度标准灯的装调，光谱辐射照度标准灯电流的控制，光谱辐射照度标准灯的距离测量以及距离平方反比误差，光谱辐射照度标准灯的老化，测量过程中UV光源的稳定性，单色仪的波长准确性和重复性，测量过程中探测器光谱灵敏度的漂移，测量过程中的杂散辐射，测量系统的非线性，7位半数字电压表的测量不确定度与换挡误差，标准电阻阻值的影响，信号的采样误差等。因此，不确定度计算公式可表示为公式(C.2):C.3输入量的相对标准不确定度评定C.3.1工作基准紫外辐射照度计测量UV-A紫外辐射照度的重复性u₁m根据公式(C.3)计算辐射照度平均值：工作基准紫外辐射照度计的不稳定性用多次重复测量引起的相对标准不确定度u₁(即相对实验标准偏差，根据贝塞尔公式计算)来表示，见公式(C.4):C.3.2光谱辐射照度标准灯的不确定度uzrel光谱辐射照度标准灯的不确定度见表C.2,取310nm波长点的不确定度uz=%%%C.3.3光谱辐射照度标准灯的装调u₃rel根据光谱辐射照度的测量数据分析，光谱辐射照度标准灯的装调对测量不确定度的贡献量不超过0.50%,取usm=0.500%(k=1)。C.3.4光谱辐射照度标准灯的灯电流的控制u₄ral不确定度来源包括标准灯电源(随时间的漂移小于5×10-⁵/h),7位半数字电压表测量不确定度u=0.011%(k=1),0.01Ω标准电阻u=1.1×10-⁵Ω(k=1)。由光谱辐射照度标准灯的灯电流的控制带来的测量不确定度u₄=0.100%(k=1)。C.3.5光谱辐射照度标准灯的距离测量以及距离平方反比误差usra距离测量以及距离平方反比带来的测量不确定度usm=0.500%(k=1)。采用特殊研制的千分头测量仪进行测量，距离测量误差为0.5mm,光谱辐射照度标准灯测试距离为500mm,相对标准不确定度为urg=0.200%。C.3.6光谱辐射照度标准灯的老化usmt光谱辐射照度标准灯的老化带来的测量不确定度uε=0.500%(k=1)。C.3.7测量过程中紫外辐射源的稳定性u₇mt测量过程中紫外辐射源的不稳定性带来的测量不确定度为u₇=0.925%(k=1)。表C.3紫外辐射源的不稳定性测量%123456789采用Hg谱线灯和He-Ne激光校准单色仪的波长，由重复性和准确度带来的波长的不确定度为：△A=0.06nm,u₄=0.035nm(250nm～340nm);△X=0.04nm,u₄=0.023nm(350nm～400nm)。双光栅单色仪的波长准确性和重复性带来的测量不确定度ugra=0.500%