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光照度计校准示值能力验证
发布时间:2015-04-23浏览次数:1232返回列表
本次能力验证由计量科学院作为主导实验室,共26家实验室参加,历时4个月。参加实验室的范围涉及各省市(所)20家、质检系统2家、国防系统2家、工信部1家和其他校准实验室1家。以的测试数据作为参考值,采用比对判据En值对结果进行评价,En≤1为结果满意。通过与的比对结果,江苏省计量科学院的相对偏差仅为-0.01%~0.20%。通过实验比对测试证明,光照度标准装置具有良好的溯源性和稳定性。
二、采用光轨标定法进行一级光照度计能力验证
本次能力验证计划校准方法依据JJG245-2005。在本实验室的标准灯下,采用光轨标定法,对被测样品进行测量。
影响光照度测量准确性的因素很多,如标准体系中的光源稳定性、测量距离、电测系统、杂散光、光照度计滤光片的光谱特性等。江苏省的标准装置严格按照JJG245-2005的规定配置。主要标准器具组成如表1所示。
三、一级光照度计示值校准能力验证结果
2009年11月,江苏省完成比对实验并提交结果。2010年6月主导实验室公布能力验证结果终稿。本次结果采用比对判据En值对比对结果进行评价。共有26家单位提交103个校准结果,其中有86个校准结果为满意,17个校准结果为不满意,满意结果占83.5%,不满意结果占16.5%。
光照度计对人员、设备要求都非常严格,分析影响测量结果的原因如下:
1.测量距离
影响因素:灯丝平面和光度头接收面的调整;光轨的直线性误差。光轨本身的直线性误差不超过±1mm,测距米尺1m内的总误差不大于0.2mm,灯丝平面和光度头接收面要利用对准装置进行调试,对准零位,并保证接收面与灯丝平面垂直于光轴,且中心位于光轴上。校准人员对光路调整、对准应熟练并有经验。
2.电测系统
直流稳压电源,输出电压连续可调,10min内输出电压变化应不大于0.02%,且标准灯点燃后,应待发光稳定后,再进行测量。
3.杂散光屏蔽
江苏省采用遮光性的材料制作的移动光阑、幕布光阑等配套设备,严格屏蔽杂散光。
4.标准光源
目前实验室采用的是光轨标定法,进行光照度的量值传递,利用距离平方反比定律:,因此对发光强度标准灯的发光强度的准确性,要求高。一级发光强度标准灯应具有良好的水平及垂直角度特性,灯泡沿水平方向旋转±1.5°时,发光强度变化不超过0.6%。灯泡沿垂直方向旋转±1.0°时,发光强度变化不超过0.6%。发光强度年变化率应小于0.7%。
四、测量不确定度评定
1.数学模型
式中:ΔE——被检照度计的示值误差;——被检照度计显示值的平均值;I(i)——标准灯的发光强度,I(i)=430.4cd,其中i——供给标准灯的电流,i=2.9680A;l——标准灯的灯丝平面到光度头测试面的距离,l=0.692m。
灵敏系数:,,
2.输入量的标准不确定度评定
(1)输入量的标准不确定度的评定
①测量重复性的不确定度
的来源主要是照度计的测量重复性,它反映了各种随机因素的综合影响。因此采用A类方法评定。
在给定电流(i=2.9680A)下点燃标准灯,固定标准灯的灯丝平面到光度头测试面的距离(l=0.692m),连续10次读取照度计的显示值,测量结果(单位:lx)分别为903.7、903.8、905.8、903.2、902.9、902.2、903.6、905.3、903.1、903.6。
每个测量点测量2次,取平均值作为测量结果,则
②照度计的分辨力引入的不确定度分量:属于均匀分布,用B类方法评定,则
③杂散光等影响因素的不确定度u(v)=±0.5lx,属于均匀分布,用B类方法评定,则
(2)输入量I的标准不确定度u(I)的评定
u(I)的来源主要由光强值的不确定度及电测系统的不确定度两部分组成,均采用B类方法评定。
①光强值的不确定度
由发光强度一级标准灯的证书得到,测量结果的相对扩展不确定度Urel=0.8%(k=2),则光强值的标准不确定度为
②电测系统的不确定度
虽然供给标准灯工作与时的电流,数值上完全相同,但由于两种工作条件下所用电测设备一般不完全相同,所以供给灯的实际电流值存在差异,估计两者大差异可达0.1%,此项服从均匀分布,则电流值的相对标准不确定度为
,由经验公式,得知,由于电流的不确定度带给光强的标准不确定度为
u5=u(I2)=430.4×6×0.058%=1.498(cd)
(3)输入量l的标准不确定度u(l)的评定
u(l)的来源主要由测量距离的不确定度及光度头与灯丝平面调节的不确定度两部分组成,均采用B类方法评定。
①测量距离的不确定度
JJG245-2005规定:光轨测距米尺1m内的总误差不大于0.2mm。此项服从均匀分布,则测量距离的标准不确定度为
②光度头的灯丝平面调节的不确定度
根据实验经验与相关资料判定,光度头与灯丝平面的调整带来的对l值的影响不会超过±1mm,且服从三角分布,则光度头与灯丝平面的调整带给l值的标准不确定度为:
3.不确定度分量汇总表(见表2)
4.合成标准不确定度的评定
以上各分量互不相关,故合成标准不确定度为
相对标准不确定度为
5.扩展不确定度
取k=2,Urel=2×uc(ΔE)rel=2×0.55%=1.1%
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