JJG 383-2002 光谱辐射亮度标准灯检定规程.pdf

1、ZTZTG 中华人民共和国国家计量检定规程JJG 83-2002 光谱辐射亮度标准灯Spectral Radiance Standard Lamp 2002 - 11 -04发布2003 -05一04实施国家质量监督检验检疫总局发布JJG 383- 2002 光谱辐射亮度标准灯检定规程Verification Regulation of Spectral Radiance Standard Lamp JJG 383-2002 ;代替JJG383- 1985 f, .、.二、.、.豆、二、.毛、.二、，、.、.本规程经国家质量监督检验检疫总局22年11月04日批准，并自2003年05月04日起施

2、行。归口单位:全国光学计量技术委员会起草单位:中国计量科学研究院本规程委托全国光学计量技术委员会负责解释JJG 383-22 本规程主要起草人:代彩红(中国计量科学研究院)于家琳(中国计量科学研究院)JJG 383- 2002 目录1 范围(1 ) 2 概述(1 ) 3 计量性能要求(1 ) 3.1 稳定性(1 ) 3.2 温场均匀性(2 ) 3.3 重复性(2 ) 3 .4 年变化率(2 ) 3.5 标准灯光谱辐射亮度量值的不确定度(2 ) 4 通用技术要求(2 ) 5 计量器具控制(2 ) 5.1 检定条件(2 ) 5.2 检定项目(3 ) 5.3 检定方法(4 ) 5 .4 检定结果的处

3、理(7 ) 5.5 检定周期(7 ) 附录A250 - 2 500 nm光谱辐射亮度标准灯的不确定度评定(8 ) 附录B光谱辐射亮度标准灯检定原始记录格式(9 ) 附录C光谱辐射亮度标准灯检定证书内页格式们的JJG 383- 2002 光谱辐射亮度标准灯检定规程1 范围本规程适用于250- 2500 nm波段范围的光谱辐射亮度标准灯(简称标准灯)的首次检定、后续检定和使用中检验。光谱辐射亮度标准灯的定型鉴定、样机试验中对计量性能的要求可参照本规程执行。2 概述光谱辐射亮度标准灯是用于保持和传递辐射亮度的光谱密集度量值的标准计量器具。还可用于校准250- 2500 nm光谱范围内各种辐射源的光谱

4、辐射亮度分布和光谱辐射计的校准等。辐射亮度的光谱密集度的单位是W cm - 2 nm - 1 sr - 1 0 光谱辐射亮度标准灯是一种特制的鸽带灯，有两种型号:带石英窗口的BDW型和不带窗口的BW型。BW型标准灯用于可见和近红外辐射波段，BDW型标准灯用于紫外、可见和近红外辐射波段。BW型和BDW型标准灯的电参数见表1，结构示意图分别见图l和图20表1标准灯的电参数规格型号额定电流/ABW型18 - 22 BDW型20 - 25 4 图1BW型标准灯结构图1一玻壳;2一框架;3一指针;4一鸽带3 计量性能要求3.1 稳定性额定电压/V额定功率/W12 12 5 回2BDW型标准灯结构图l一玻

5、究;2一框架;3一石英窗口;4一指t-t-;5一鸽带210 - 270 240 - 300 JJG 383-2002 标准灯的稳定性是指标准灯温度随点燃时间的变化。BDW型标准灯在2500 c时，预热20min后，在2h内温度变化!:!.T三5C; BW型标准灯在2000 C时，预热20min 后，在8h内温度变化!:!.T运3C。3.2 温场均匀性标准灯的温场均匀性是指鸽带指针上下1mm区域内的温度变化。标准灯在预热20 min后，BDW型鸽带灯应满足:!:!.T三4C; BW型鸽带灯应满足:!:!.T!3.三3C。3.3 重复性标准灯的光谱辐射亮度值的实验标准差豆1%03 .4 年变化率标

6、准灯光谱辐射亮度值的年变化率运1%。3.5 标准灯光谱辐射亮度量值的不确定度标准灯光谱辐射亮度量值的不确定度见表2。表2标准灯量值的不确定度波段范围不确定度/%(k=l) 紫外:250 - 400 nm 1. 13 - 0.58 可见:400 -750 nm 0.58 - 0 .46 近红外:750 - 2 500 nm 0 .46 - 0.95 4 通用技术要求4.1 标准灯应标明制造厂名、出厂编号、型号及标志。4.2 标准灯的玻壳及石英窗应透明，正对发光体部位不得有气泡、结石、斑点、条纹、擦伤、发雾及影响透明度的缺陷，厚薄均匀。鸽带应平直。5 计量器具控制计量器具控制包括:首次检定、后续检

7、定和使用中检验。5.1 检定条件5. 1. 1 检定设备5 . 1.1.1 光谱辐射亮度工作基准灯组光谱辐射亮度工作基准灯组由三只工作基准灯组成，其不确定度见表3。表3光谱辐射亮度工伟基准灯量值的不确定度波段范围紫外:250 - 400 nm 可见:400 -750 nm 近红外:750 - 2 500 nm 5. 1.1.2 检定装置2 工作基准灯的不确定度/%(k=l) 0.88 - 0 .44 0.44 - 0.32 0.32 - 0.67 JJG 383-2002 光谱辐射亮度标准检定装置包括人射光路和光谱辐射计两部分，见图30囹参考灯悔飞|斗反眈-，附反二酬气，-锐、ILt飞.由凹叩

8、阳移动平台调制器单色仪图3光谱辐射亮度检定装置示意图人射光路:由光轨、光具座、挡屏、快门、灯架、平面反射镜、凹面镜及其调节平台等组成。光轨要平直稳定，高低可调;挡屏外表面要发黑;整个照明装置要用漫反射比低的材料围起，以屏蔽杂散光。光谱辐射计:包括单色仪和探测部分。单色仪的工作波长范围不小于250-2500 nm，波长示值误差应小于0.1nm，杂散光水平小于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应小于0.1%05. 1.1.3 电测和供电设备标准灯由直流稳流电源供电，电测和供电电路见图4。标准电阻为0.01级

9、，0.001D., 额定电流33A.数字电压表为6位半显示。直流稳流电源的规格为15V x 30 A，要求电流连续可调。电源的调节细度运O.1A。电流随时间的漂移运3xlO-5h-1。5. 1.1.4 光电高温计光电高温计测温的实验标准差运1Ko 5. 1.1.5 工程水准仪两台工程水准仪应满足JJG425-1994 (水准仪检定规程中DSZ3等的要求。5. 1. 2 环境条件5. 1. 2.1 温度:(20:!: 5) c。5. 1. 2.2 显度:运80%RHo5. 1.2.3 实验在暗室里进行，不允许有影响测量的杂散光进入测量光路。5.2 检定项目3 JJG 383-2002 标准灯直流

10、42、流讲;(也J.liJI:!.jl连续可i周)图4标准灯直流供电及电测控制线路图检定项目见表4。表4检定项目表检定项目首次枪定后续院定使用中检验外观检查+ + + 稳定性+ 温场均匀性+ 重复性+ + 年变化率+ 光谱辐射亮度值+ + + 注:+表示需检定项目，-表示不需检定项目。5.3 检定方法5.3.1 通用技术要求的检定用目视方法按照4.1和4.2规定的内容对标准灯进行检查，并在原始记录的有关栏目中填写检查结果。5.3 .2 计量性能5.3.2.1 标准灯的安装和调整标准灯在每次使用前用酒精棉球或航空汽油轻轻擦拭玻壳及石英窗口，避免用手触摸。操作时应戴白细纱手套。轻拿轻放，保持灯泡玻

11、亮清洁。标准灯点燃时，应缓慢地将灯电流升至工作电流。测量结束后，将电流逐渐降至零，然后断开电路。升降灯电流的时间不应小于5min。标准灯的预热时间应不小于20 min。测量完毕，关闭电源后，待灯泡破亮冷却后方可将灯取下。在测量光路中，灯与凹面镜之间应设置几个孔径适当的限制光阑。调节平面反射镜及凹面镜和灯的位置，使标准灯的鸽带像以1: 1的倍率清晰地成像在狭缝的中心位置上4 JJG 383-22 (见图5)。用上下限制光阑将单色仪的狭缝限制成与光轴对称的2mm高度。用一工程水准仪保持系统的光轴位置。调节标准灯的六维支架，使鸽带在系统光轴的中心，指针像、鸽带中心与标准灯后玻璃泡壳上的圆形标记中心像

12、在一直线上(见图6)，且圆形标记与鸽带左边沿相切。重复上述调节，直到在单色仪的人射狭缝上清晰地看到鸽带的像，而且灯的指针与圆形标记的像位于狭缝的中心高度上，鸽带的竖直中线与狭缝的竖直中线重合(见图5)。单色仪入射侠锋圆形标icf象上限制光削指针像|员|形标iG 2mm - .2mm 下限制光削图5妈带在单色仪入射狭缝上成像示意图图6标准灯位置调节示意图5 .3.2.2 光谱辐射亮度值的检定光谱辐射亮度采用参考灯(参考灯的设置见图3)替代法，在光谱辐射计上进行测量。交替开关快门，将标准灯和待测灯的辐射光束分别成像到单色仪人射狭缝的中心部位上，经单色仪分光后由出射狭缝射出被接收部分接收。接收部分的

13、响应值正比于亮度值。实验方法如下:a)工作基准灯标定参考灯:移动实验平台，使工作基准灯鸽带中心在光阑中心和凹面镜中心所确定的光轴上。在每一测量波长，分别测量工作基准灯的响应v.，慕准和参考灯的响应V参考1;b)参考灯标定标准灯:移动实验平台，使标准灯鸽带中心在光阑中心和凹面镜中心所确定的光轴上。在每一测量波长，分别测量参考灯的响应飞机2和标准灯的响应v.，标准;c)设工作基准灯的光谱辐射亮度值为L基准。计算标准灯在波长A的光谱辐射亮度值LA标准:L,. = V标准V参考l刷=区三;瓦平只A基准、If-A ，E、实验中校准的波长点见表5。5.3.2.3 温度稳定性的检定BDW型标准灯:将标准灯点

14、燃在25t:，预热20min后，用光电高温计监测标准灯在2h内的温度变化。设温度最大值为Tn1i)X温度最小值为Tmin。计算出标准灯的温JJG 383-2002 度变化b.T = T max - T min。表5光i曾辐射亮度校准的波长点波段测量的波长点/nm250 260 270 280 290 3 310 320 330 340 350 紫外360 370 380 390 4 380 390 4 450 5 550 555 6 650 7 750 可见800 一750 800 850 9 950 l)() 1 1 1 2 1 3 1 4 1 500 近红外1 600 1 7 1 8 1

15、900 2)() 2 100 22 23 2400 25 BW型标准灯:将标准灯点燃在2000 (; 预热20min后，用光电高温计监测标准灯在8h内的温度变化。设温度最大值为Tmax温度最小值为Tmin。计算出标准灯的温度变化b.T = T max - T miu。标准灯的温度稳定性应符合3.1的规定。5.3.2.4 温场均匀性的检定BDW型标准灯:将标准灯点燃在2500(; ，预热20min后，用光电高温计测量标准灯的鸽带指针上下1mm区域内温度分布值。设温度最大值为Tmax温度最小值为Tmin。计算出标准灯的鸽带指针上下1mm区域内温度变化b.T= T川-Tmin。BW型标准灯:将标准灯

16、点燃在2000 (;，预热20min后，用光电高温计测量标准灯的鸽带指针上下1mm区域内温度分布值。设温度最大值为Tmax温度最小值为Tmin。计算出标准灯的鸽带指针上下1mm区域内温度变化b.T= L_. - T 标准灯的温场均匀性应符合3.2的规定。5 .3.2.5 重复性的检定点燃标准灯，预热20min后，在任一测量波长A处，进行n(n5)次光谱辐射亮度的测量。分别得到n个测量值(L，-Ln)。设平均值为L:L=与Li/n(2) 计算实验的相对标准差S，应符合3.3的规定。三(L;- L)2 s = L n-l (3) 5.3.2.6 年变化率的检定设上一年某波长的测量值为LA，今年同一

17、波长的测量值为L，则年变化率应符合3.4的规定。|-L, I 年变化率=A L F A 100% (4) 5.3.2.7 计算测量不确定度6 JJG 383- 2002 按照附录C的方法计算不确定度，应符合表2的规定。5.4 检定结果的处理对标准灯的首次检定、后续检定和使用中检验需要检定的项目根据本规程5.2中的内容执行。按本规程要求检定合格的标准灯发给检定证书。检定不合格的发给检定结果通知书，并注明不合格项目。5.5 检定周期检定周期一般不超过2年。但是当标准灯的累计使用时间达到50h时，应当重新检定。送检时应附带上一次的检定证书。唱7 JJG 383-2002 附录A250 - 2500

18、nm光谱辐射亮度标准灯的不确定度评定A.l 数学模型标准灯的光谱辐射亮度测量的数学表达式为(Al)，式中各变量的定义见本规程5.3.2.2。V).标准V).参考1=一一一一一一一一xL际准V).参考2V).丛准穰准A.2 测量不确定度的A类评定光谱辐射亮度测量的实验相对标准差，即相对标准不确定度s。标准灯光谱辐射亮度测量的实验相对标准差按照式(A2)计算:1 Il(Lj - L)2 s = L n - 1 (Al ) (A2) 其中L;(i = 1 , 2, , n且n2)为第i次测量的光谱辐射亮度值;L为n次测量的光谱辐射亮度平均值。L=与LJn(A3) A.3 测盐不确定度的B类评定A.3

19、. 1 光谱辐射亮度工作基准灯的相对标准不确定度u.A.3.2 探测器的非线性导致的光谱辐射亮度的相对标准不确定度问探测器的非线性可通过非线性测量装置测量。根据实验结果，探测器的非线性导致的光谱辐射亮度的相对标准不确定度问运0.1%。A.3.3 电测系统导致的光谱辐射亮度的相对标准不确定度问电测系统包括标准电阻和数字电压表本身的不稳定性。据经验估计由电测系统导致的光谱辐射亮度的相对标准不确定度问=0.1%。A.3.4 波长的不确定度产生的光谱辐射亮度的相对标准不确定度阳光谱辐射亮度为:L=Clfhd -l (A4) 公式(A4)对求偏微分，可得到单色仪波长的不确定度产生的光谱辐射亮度的相对标准

20、不确定度h为:u4 = (子+元)u).( A5) 其中u;.为单色仪波长的不确定度。A .4 计算合成相对标准不确定度上述各不确定度之间互不相关，按照下面公式计算合成相对标准不确定度风。uc=J52+ui+u;十二:十二:( A6 ) 8 附录B检定日期送检单位送检口期生产厂家检定类型室温IC外观检在技术依据检测方法测量距离A单位 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 检定结论:检定员:JJG 383-2002 光谱辐射亮度标准灯检定原始记录格式年月口证书编号标准灯型号标准灯编号口首次检定口后续检定相对

21、湿度1%口合格口不合格口jjG383-2002 在自动光谱辐射计上，利用参考灯比较法得到nm L单位L r 380 390 400 450 500 550 555 600 650 700 750 800 750 800 850 900 检定条件标准灯电流检定结果.cm .nm .sr L 有效期至核验员:U , 第页口使用中检验口其他口其他U，单位% LA U , 1 000 1 100 1 200 1 300 1400 1 500 1600 1 700 1 800 1900 2000 2 100 2200 2300 2400 2500 9 JJG 383-2002 附录C光谱辐射亮度标准灯检

22、定证书内页格式检定条件:1.鸽带灯的测量位置:鸽带指针处:t1 mmo 2.标准灯工作电流:A 检定结果:波长单位:nm; 光谱辐射亮度L;.单位:W. cm - 2 nm - 1 sr - 1 检定结果的相对标准不确定度Ur(k=l)的单位:% L. U , L U , A L Uc 250 400 1 200 260 450 1 300 270 500 1 400 280 550 1 500 290 555 1 600 300 600 1 700 310 650 1 800 320 700 1 900 330 750 2000 340 800 2100 350 850 2200 360 9

23、00 2300 370 950 2400 380 1 000 2 5 390 1 100 环境条件:室温:C;相对湿度:%RH nu 1 中华人民共和国国家计量检定规程光谱辐射亮度标准灯JJG 383-2002 国家质量监督检验检瘟总局发布1 中间计量出版社出版北京和平里荫街甲2号邮政编码1唰13也话(010)64275360 E. mail 北京南边鑫印刷厂印刷新华书山北京发行所发行版权所有不得翻印兴S8o. mmx 123汕0.mm 16开本印张1字数14千亏2汕0.0.旧3年鸟j月1第1版2却划圳0旧3年3月第1次印刷印数1-20.0.0.统一书号1550.26- 1696 定价:14.00元