CIE 220-2016 Characterization and Calibration Methods of UV Radiometers.pdf

1、 TECHNICAL REPORT Characterization and Calibration Methods of UV Radiometers CIE 220:2016 UDC: 535.243 Descriptor: Spectrophotometry 535.31 Ultraviolet rays ISBN 978-3-902842-07-7 THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organization devot

2、ed to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the di

3、scussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in t

4、he application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of ligh

5、t and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organizations concerned with matters related to the science, technology, standardization and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried out by Technical Committees, organized in sev

6、en Divisions. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of

7、 the Divisions and Technical Committees is reported and reviewed, and plans are made for the future. The CIE is recognized as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organizations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La

8、 Commission Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays.

9、 Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrolog

10、ie dans les domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant

11、 toutes matires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart

12、 dans les domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par Comits Techniques, organiss en sept Divisions. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions In

13、ternationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous

14、 les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Aus

15、tausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind: 1. Ein internationales Forum fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissensc

16、haft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Messtechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwickl

17、ung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenar

18、beit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird durch Technische Komitees geleistet, die in sieben Divisionen organisiert sind. Diese Arbeit betrifft Gebi

19、ete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind auf der ganzen Welt anerkannt. Alle vier Jahre findet eine Session statt, in der die Arbeiten der Divisionen b

20、erichtet und berprft werden, sowie neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION IN

21、TERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Bureau Babenbergerstrasse 9, A-1010 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 e-mail: ciecbcie.co.at www.cie.co.at CIE 2016 - All rights reserved TECHNICAL REPORT Characterization and Calibration Methods of UV Radiometers CIE 220:2016 UDC: 535.243 Descriptor: Spectr

22、ophotometry 535.31 Ultraviolet rays ISBN 978-3-902842-07-7 CIE 220:2016 II This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 2-47 of Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation” and has been approved by the Board of Administration as well as by Division 2 of the Commissi

23、on Internationale de lEclairage for study and application. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status o

24、f this document is advisory and not mandatory. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 2-47 de la Division 2 “Mesures Physiques de la Lumire et des Radiations“ et a t approuv par le Bureau et Division 2 de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et emploi. Le document

25、 expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Dieser Technische Bericht ist v

26、om Technischen Komitee CIE 2-47 der Division 2 “Physikalische Messungen von Licht und Strahlung“ ausgearbeitet und vom Vorstand sowie Division 2 der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten

27、 Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Any mention of organizations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst

28、every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne

29、 saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, besteht die Mglichkeit, dass diese nicht vollstndig sind. CIE 2016 - All

30、rights reserved CIE 220:2016 III The following members of TC 2-47 “Characterization and Calibration Methods of UV Radiometers” took part in the preparation of this Technical Report. The committee comes under Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation”. Authors: Sperling, A. (Chair) Germ

31、any Bergen, T. Australia Blattner, P. Switzerland Goodman, T. United Kingdom Gugg-Helminger, A. Germany Larason, T. USA Sperfeld, P. Germany Takeshita, S. Japan Advisor: Xu, G. Singapore CIE 220:2016 IV CONTENTS Summary . V Rsum . V Zusammenfassung . V 1 Introduction 1 1.1 Objectives . 1 1.2 Scope 1

32、 2 Definitions (General) 1 3 Quality indices 5 4 Properties of UV radiometers 7 4.1 Initial adjustment . 7 4.2 Effective responsivity against a reference-spectrum source . 8 4.3 Spectral matching . 9 4.4 Short- and long-wavelength range response characteristic 10 4.5 Directional response 11 4.6 Line

33、arity 13 4.7 Display unit . 13 4.8 Fatigue 14 4.9 Temperature dependence 15 4.10 Humidity resistance . 16 4.11 Modulated radiation . 17 4.12 Polarization . 18 4.13 Spatial non-uniformity response 19 4.14 Range change . 20 5 Specification of UV radiometers 21 6 Calibration of UV radiometers . 22 6.1

34、Mathematical description for the determination of responsivity in terms of weighted irradiance . 22 6.2 Source-based approach 23 6.3 Detector-based approach 24 6.4 Full calibration method 26 6.4.1 Procedure for the measurement of the spectral irradiance responsivity . 26 6.4.2 Procedure for the meas

35、urement of spectral irradiance and spectral distribution of the source . 27 6.4.3 Procedure for the calibration of the effective irradiance responsivity of UV radiometers 28 6.5 Detector-based secondary calibration method by direct comparison 28 6.5.1 Procedures using detector standards . 29 6.5.2 P

36、rocedures using source standards . 29 6.6 Performance requirements for reference UV radiometers 29 6.7 Calibration interval for UV radiometers 31 7 Uncertainty evaluation 31 7.1 Method 31 7.2 Major sources of uncertainty . 31 Annex A 33 A.1 Reference-spectrum sources for broad-band characterization

37、. 33 A.2 Linearity of UV radiometers . 45 References . 45 CIE 220:2016 V CHARACTERIZATION AND CALIBRATION METHODS OF UV RADIOMETERS Summary This technical document prepared by CIE Technical Committee TC 2-47 describes quality indices for UV radiometers, which are helpful for manufacturers and users

38、to characterize instruments on a common basis. To harmonize CIE documents, the quality indices described in this document relate to the quality indices described in Joint ISO/CIE International Standard ISO/CIE 19476:2014(E) (formerly CIE S 023/E:2013), and references are made to those where applicab

39、le. Different from photometers, the subject of ISO/CIE 19476:2014(E), UV radiometers may be designed for various actinic spectra and different spectral ranges. Therefore, instead of only one defined reference-spectrum source (CIE Source A) used in ISO/CIE 19476:2014(E) three reference-spectrum sourc

40、es are proposed in this document to support the generic spectral characterization of UV radiometers for various applications. The defined spectra of reference sources for the characterization of UV radiometers are given in Annex A. This document also describes source-based and detector-based methods

41、 along with measurement conditions and limiting boundary conditions for the calibration of UV radiometers used for laboratory as well as industrial applications. CARACTRISATION ET MTHODES DTALONNAGE DE RADIOMTRES UV Rsum Ce rapport technique, utile autant aux fabricants quaux utilisateurs, a t labor

42、 par le comit technique TC 2-47 de la CIE et dcrit, sur une base commune, les caractristiques des radiomtres UV. Afin dharmoniser les documents de la CIE, les caractristiques dcrites dans le prsent document se rapportent la norme internationale commune ISO/CIE 19476:2014(E) (anciennement CIE S 023/E

43、:2013) laquelle il est fait rfrence chaque fois quelle est applicable. Contrairement aux photomtres qui eux sont dcrits dans la norme ISO/CIE 19476:2014(E), les radiomtres UV peuvent tre conus pour diffrents spectres actiniques et diffrentes tendues spectrales. Plutt que dutiliser la seule source de

44、 spectre de rfrence (illuminant A de la CIE) dfinie, le prsent rapport propose trois sources de spectre de rference afin de contribuer la caractristaion spectrale gnrale des radiomtres UV pour diverses applications. Les spectres de rfrence dfinis pour la caractrisation de radiomtres UV sont lists da

45、ns lannexe ci-jointe. Le prsent rapport dcrit en outre des procds reposant dune part sur le rcepteur, dautre part sur lmetteur de rayonnement, ainsi que les conditions de mesures et les conditions secondaires restrictives pour ltalonnage de radiomtres UV utiliss en laboratoire ou dans des applicatio

46、ns industrielles. CHARAKTERISIERUNG UND KALIBRIERMETHODEN VON UV-RADIOMETERN Zusammenfassung Dieser fr Hersteller und Anwender ntzliche technische Bericht wurde vom Technischen Komitee TC 2-47 der CIE ausgearbeitet und beschreibt auf einer gemeinsamen Grundlage die Kennzahlen fr UV-Radiometer. Zur H

47、armonisierung der CIE Dokumente beziehen sich die in diesem Dokument beschriebenen Kennzahlen auf den gemeinsamen internationalen ISO/CIE Standard ISO/CIE 19476:2014(E) (ehemals CIE S 023/E:2013), und auf den, wo immer anwendbar, referenziert wird. CIE 220:2016 VI Im Gegensatz zu Photometern, die in

48、 ISO/CIE 19476:2014(E) beschrieben werden, knnen UV-Radiometer fr verschiedene aktinische Spektren und unterschiedliche spektrale Bereiche konstruiert sein. Daher werden in diesem Bericht anstelle der einen definierten Referenzspektrum-Quelle (CIE Normlicht A), wie sie in ISO/CIE 19476:2014(E) verwe

49、ndet wird, drei Referenzspektrum-Quellen vorgeschlagen, um die allgemeine spektrale Charakterisierung von UV-Radiometern fr verschiedene Anwendungen zu untersttzen. Die definierten Referenzspektren fr die Charakterisierung von UV-Radiometern sind im Anhang aufgefhrt. Dieser Bericht beschreibt auerdem empfnger- und strahlerbasierte Verfahren einschlielich der Me