JJF 2048-2023 (0.1~3) kJ激光能量计校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2048—2023

(0.1~3)kJ激光能量计校准规范

CalibrationSpecificationfor

(0.1~3)kJLaserEnergyMeters

2023-06-30发布2023-12-30实施

国家市场监督管理总局发布

JJF2048—2023

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

概述

3……………………(1)

计量特性

4………………(1)

校准条件

5………………(1)

环境条件

5.1……………(1)

测量标准及其他设备

5.2………………(1)

校准项目及校准方法

6…………………(2)

校准前准备

6.1…………(2)

激光能量相对示值误差

6.2……………(2)

面响应不均匀性

6.3……………………(3)

响应非线性

6.4…………(4)

校准结果

7………………(5)

复校时间间隔

8…………(5)

附录校准原始记录推荐格式

………()

A6

附录校准证书内页推荐格式

B………(8)

附录测量不确定度评定示例

C………(9)

Ⅰ

JJF2048—2023

(0.1~3)kJ激光能量计校准规范

1范围

本规范适用于激光能量计的校准

(0.1~3)kJ。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

激光能量计

JJG312—1983

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修改单适用于本规范

,()。

3概述

激光能量计以下简称能量计是用来测量激光脉冲能量的仪器由探测器信号

(),、

处理与显示单元组成能量计按探测器工作原理分为光电型和热电型能

。。(0.1~3)kJ

量计一般为热电型其探测器的吸收体吸收激光脉冲能量转化为热能利用温度传感器

,,

测量吸收体温升或吸收体与热沉之间的温差得到电信号经信号处理后在显示单元显示

,

激光能量值其单位通常为

,。

J

4计量特性

激光能量相对示值误差

4.1:±8%。

面响应不均匀性

4.2:≤5%。

响应非线性

4.3:±5%。

注:以上技术指标不适用于合格性判别,仅供参考。

5校准条件

环境条件

5.1

环境温度

:(23±5)℃;

相对湿度

:≤80%;

校准环境内无影响正常测量数据的机械振动电磁干扰和强光辐射

、。

测量标准及其他设备

5.2

标准能量计

5.2.1

测量范围

:(0.1~3)kJ;

波长范围

:(0.19~11)μm;

响应非线性

:±3%;

扩展不确定度Uk

:rel=4%(=2)。

脉冲激光源

5.2.2

1

JJF2048—2023

能量范围

:(0.1~3)kJ;

波长范围

:(0.19~11)μm;

能量不稳定度

:≤10%。

分束监测系统

5.2.3

组成分束镜监测能量计

:、;

监测比重复性

:≤4%;

监测能量范围

:(0.1~3)kJ;

波长范围

:(0.19~11)μm。

其他

5.2.4

包括机械调整组件激光衰减器光束调整与观察组件挡板等

、、、。

6校准项目及校准方法

校准前准备

6.1

校准前先对被校仪器进行外观检查被校能量计应

,,:

标明仪器的名称型号制造厂商及出厂编号

a)、、;

提供必要的技术资料附件配件

b)、、;

无影响测量性能的电器光学和机械故障或损伤

c)、。

必要时按照仪器使用说明书的规定执行仪器的启动和准备程序

,。

激光能量相对示值误差

6.2

能量计校准装置示意图如图所示调整激光束对准标准能量计或被校能量计

6.2.11,

探测器接收面中心使光束与接收面垂直保持光斑落在探测器接收面中心

,,。

图能量计校准装置示意图

1

调节脉冲激光器和衰减器使激光输出脉冲达到要求的校准能量值

6.2.2,。

输出一个激光脉冲使用标准能量计与监测能量计同时进行测量并按公式

6.2.3,,(1)

计算标准能量计监测比

:

Ei

1

RiC

1EiStd()

=2×1

式中

:

Ri标准能量计监测比

1———;

Ei标准能量计示值

1———;

Ei监测能量计示值

2———;

2

JJF2048—2023

C标准能量计示值修正因子

Std———。

重复总测量次数不少于次计算标准能量计监测比Ri的算术平均

6.2.46.2.3,3,1

值R

1。

将标准能量计替换为被校能量计输出一个脉冲使用被校能量计与监测能量

6.2.5,,

计同时进行测量按公式计算被校能量计监测比

,(2):

Ei

3

Ri

2Ei()

=42

式中

:

Ri被校能量计监测比

2———;

Ei被校能量计示值

3———;

Ei监测能量计示值

4———。

重复总测量次数不少于次计算被校能量计监测比Ri的算术平均

6.2.66.2.5,3,2

值R

2。

按公式计算被校能量计相对示值误差δ

6.2.7(3):

R

δ1

=1-R×100%(3)

2

式中

:

δ被校能量计相对示值误差

———;

R标准能量计监测比Ri的算术平均值

1———1;

R被校能量计监测比Ri的算术平均值

2———2。

按公式计算被校能量计示值修正因子C

(4)DUT:

R

C1

DUT=R(4)

2

面响应不均匀性

6.3

能量计校准装置示意图如图所示将被校能量计探测器安装在光学调整架上

6.3.11,,

使其可以在垂直于光束的平面内做水平和垂直移动

。

选择合适孔径的光阑根据被校能量计的实际使用需求设定并调整光束尺寸

6.3.2,,

当实际使用需求无法确定时参考光斑直径调整为接收面直径的

,JJG312—1983,1/5,

但至少不小于

1mm。

调整激光输出能量衰减器使激光脉冲达到校准要求的能量值

6.3.3、,。

在相互垂直的二维方向上选择接收面中心和上下左右不少于个测量点参

6.3.4,5,

见图边缘测量点与中心的距离根据被校能量计的实际使用需求进行设定当实际使

2,。

用需求无法确定时检测区域直径不小于接收面直径的按和的要求

,2/3。6.2.56.2.6

测量各测量点监测比均值Ri每点测量次数不少于次

,3。

3

JJF2048—2023

图面响应不均匀性测试空间位置示意图

2

按照公式计算面响应不均匀性

6.3.5(5):

RR

Δmax-min

s=R×100%(5)

式中

:

Δ面响应不均匀性

s———;

R最大监测比均值

max———;

R最小监测比均值

min———;

R点监测比均值

———5。

响应非线性

6.4

能量计校准装置示意图如图所示根据被校能量计满量程的和或

6.4.11,20%80%(

根据实际使用需求确定低能量点E和高能量点E

)LH。

调节激光输出能量衰减器按分别在E和E能量点测量标

6.4.2、,6.2.3~6.2.6,LH

准能量计监测比和被校能量计监测比

。

按公式计算被校能量计监测比与标准能量计监测比的比值

6.4.3(6):

R

SE2

()=R(6)

1

式中

:

SEE能量点下被校能量计监测比与标准能量计监测比的比值

()———,;

R标准能量计监测比均值

1———;

R被校能量计监测比均值

2———。

按公式计算被校能量计在该量程下响应非线性

6.4.4(7):

SESE

ΔEE(H)-(L)

NL(H,L)=2×SESE×100%(7)

(H)+(L)

式中

:

ΔEEEE能量范围内被校能量计响应非线性

NL(H,L)———(L~H);

SEE能量点下被校能量计监测比与标准能量计监测比的比值

(H)———H,;

SEE能量点下被校能量计监测比与标准能量计监测比的比值

(L)———L,。

4

JJF2048—2023

7校准结果

校准结果应在校准证书上反映校准证书至少包括以下信息

,:

标题如校准证书或校准报告

a),“”“”;

实验室名称和地址

b);

进行校准的地点如果与实验室地址不同

c)();

证书或报告的唯一性标识如编号每页及总页数的标识

d)(),;

客户的名称和地址

e);

被校对象的描述和明确标识

f);

进行校准的日期

g);

如果与校准结果的有效性和应用有关时应对抽样程序进行说明

h),;

对校准所依据的技术规范的标识包括名称及代号

i),;

本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明

j);

校准环境的描述

k);

校准结果及其测量不确定度的说明

l);

对校准规范的偏离的说明

m);

校准证书或校准报告签发人的签名职位或等效标识

n)、;

校准结果仅对被校对象有效的声明

o);

未经实验室书面批准不得部分复制证书或报告的声明

),。

p

8复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况使用者仪器本身质量等诸因素所

、、

决定的因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔建议复校时间间隔

,。

不超过年更换重要部件维修或对仪器性能有怀疑时应及时送校

1。、,。

5

JJF2048—2023

附录A

校准原始记录推荐格式

原始记录编号证书编号

::

委托单位名称

委托单位地址

型号编号

被校能量计::

委托日期生产厂家

::

型号编号

::

示值修正因子不确定度

标准能量计::

生产厂家

:

证书编号有效日期

::

依据文件

实验室地址

/

环境条件温度相对湿度

::

校准日期

一外观及工作正常性检查

、

外观正常不正常

/

工作正常性正常不正常

/

吸收面均匀有损伤

/

二示值修正因子

、

激光波长光斑尺寸脉冲宽度

:::

监测示值标准示值标准值监测比监测比均值监测比重复性

监测示值被校示值监测比监测比均值监测比重复性

相对示值误差

示值修正因子

不确定度

6

JJF2048—2023

三面响应不均匀性

、

激光波长光斑尺寸边缘点偏移距离

:::

位置监测示值被校示值监测比监测比均值

中心

上

下

左

右

不均匀性

四响应非线性

、

激光波长光斑尺寸其他

:::

监测示值标准示值标准值监测比监测比均值比值

监测示值被校示值监测比监测比均值

E

(L)

监测示值标准示值标准值监测比监测比均值比值

监测示值被校示值监测比监测比均值

E

(H)

非线性

注:E———低能量点,E———高能量点。

LH

校准签名核验签名

:():()

7

JJF2048—2023

附录B

校准证书内页推荐格式

证书编号

:

校准结果

一示值修正因子

、

测试条件

激光波长

:

脉冲宽度

:

光斑直径

:

测试结果

量程示值相对示值误差修正因子不确定度

二面响应不均匀性

、

测试条件

激光波长

:

光斑直径

:

边缘点偏移距离

:

测试结果

不均匀性

:

三响应非线性

、

测试条件

激光波长

:

测试结果

能量范围非线性

8

JJF2048—2023

附录C

测量不确定度评定示例

本附录仅对用标准能量计校准被校能量计修正因子的测量不确定度做示例评定

。

校准方法

C.1

按照本规范的规定调整好光路光斑尺寸和脉冲能量分别测量标准能量计监测

,、,

比Ri和被校能量计监测比Ri测量次数不少于次根据测量结果计算监测

(1)(2),3。

比均值R和R进而计算出被校能量计相对示值误差δ和示值修正因子C

(12),DUT。

测量模型

C.2

被校能量计示值修正因子的测量模型为

:

ઁ

Eiઁ

1

Ri=C஦

1Ei·Stdઁ

2ઁ

n

ઁ

R1Riઁ

1=1

ni=ઁ

1

ઁ

∑ઁ

Ei

3

Ri=ઁ

2i

Eઁ

4஧(C.1)

nઁ

ઁ

R=1Ri

22ઁ

ni=

∑1ઁ

ઁ

Rઁ

C=1ઁ

DUTR

2ந

式中

:

Ri标准能量计监测比

1———;

Ei标准能量计示值

1———;

C标准能量计示值修正因子

Std———;

Ei监测能量计示值标准能量计监测比测量

2———();

Ri被校能量计监测比

2———;

Ei被校能量计示值

3———;

Ei监测能量计示值被校能量计监测比测量

4———();

C被校能量计示值修正因子

DUT———;

R标准监测比均值

1———;

R被校监测比均值

2———。

公式中对于被校能量计示值修正因子的计算公式由于输入量R和R

(C.1),,12

qqqn

独立不相关函数符合YAX1X2Xn的形式可以采用相对不确定度

,=(1,2,…,),

进行评定其合成标准不确定度的计算模型见公式

,(C.2):

uyn

c

()=qiuxixi2

yi=[()/](C.2)

∑1

9

JJF2048—2023

根据公式被校能量计示值修正因子C计算公式中包含R和R两个输入

(C.1),DUT12

量可分别对这两个变量的标准不确定度进行评定再进行合成不确定度分量汇总见

,,。

表各不确定度分量的系数绝对值为当分辨力引入的不确定度小于监测比重复

C.1,1。

性引入的不确定度时分辨力影响已包含在重复性结果中在合成时无需计入分辨力不

,,

确定度分量

。

表C.1不确定度来源汇总表

不确定度分量编号不确定度类型

标准能量计修正因子u

r1B

标准能量计监测比重复性u

r2A

标准能量计分辨力u

r3B

监测能量计分辨力

u

标准监测比测量r4B

()

被校能量计监测比重复性u

r5A

被校能量计分辨力u

r6B

监测能量计分辨力

u

被测监测比测量r7B

()

输入量的标准不确定度评定

C.3

标准能量计修正因子引入的标准不确定度u

C.3.1r1

标准能量计型号的示值修正因子C扩展不确定度U

(:2000J)Std=1.01,rel=4%

k因此标准能量计示值修正因子引入的标准不确定度分量u

(=2)。r1=2%。

标准能量计监测比重复性引入的标准不确定度u

C.3.2r2

用类评定采用极差法计算见公式

A,,(C.3):

RR

u1max-1min

r2=Rdn(C.3)

1··

式中

:

R标准能量计监测比均值

1———;

R标准能量计监测比最大值

1max———;

R标准能量计监测比最小值

1min———;

n测量次数

———;

d极差系数

———。

标准能量计监测比测量数据见表测量次数n极差系数d通过

C.2,=6,=2.53,

公式计算得到u

(C.3)r2=0.6%。

10

JJF2048—2023

表C.2标准能量计监测比测量数据表

标准能量计标准值

监测/J监测比监测比均值

/J示值C

/J(1=1.01)

93.514681482.715.858

92.814321446.315.585

93.214741488.715.974

15.760

94.214391453.415.429

93.114591473.615.828

92.314521466.515.889

标准能量计和监测能量计分辨力引入的标准不确定度u和u

C.3.3r3r4

根据公式进行计算

(C.4):

Δ

u

r=E(C.4)

23

式中

:

Δ最小示值分辨力间隔

———;

E能量计示值

———。

对于标准能量计ΔE根据公式计算得u对

,=1J,=1554J,(C.4)r3=0.02%。

于监测能量计根据表ΔE利用公式计算u

,C.2,=0.1J,=93.2J,(C.4)r4=

由于u和u远小于重复性不确定度分量u