JJF1329-2011瞬態(tài)光譜儀校準規(guī)范.pdf

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范JJF 1329-2011 瞬態(tài)光譜儀校準規(guī)范Calibration Sp配ificationfor Instantaneous Spectral Instrumenls 2011 -12-28發(fā)布2012-03-28實施國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局在布JJF 1329-2011 瞬態(tài)光譜儀校準規(guī)范Calibration Specificalion fOT I皿lantaneousSpectral InslrumenlS 仁J二二;丁哈哈eJ本規(guī)范經(jīng)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫且用于2011年12月28日批準，并自2012年3月28日起施行.歸口單位-全國光學計量技術委員會主要起草單位.中國兵器工業(yè)第二O五研究所#加起草單位中國測試技術研究院中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所本規(guī)范委托全國光學計量技術委員會負責解釋JJF 1329-2011 本規(guī)范主要起草人.吳寶寧中國兵器工業(yè)第二O五研究所)范紀紅中國兵器工業(yè)第二O五研究所)#加起草人=曹遠生中國測試技本研究院)王建成(中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所)俞兵(中固兵器工業(yè)第二O五研究所JJF 1329-2011 目錄1植圍 . . . . . . (1) 2 號l用文件( 1 ) 3 術語. . ( 1 ) 4 概述( 1 ) 5 計量將性( 2 ) 5. 1 l需外瞬事先譜儀( 2 ) 5. 2 可且光瞬在光譜儀( 2 ) 5.3 近紅外幌態(tài)光諳世( 2 ) 6 校準條件( 3 ) 6. 1 環(huán)槐條件. . . . . (3) 6. 2 圃量標準且設備. (3) 7 枝準項目和梭準方法. .一川7. 1 餃準項目(4) 7.2佼準方法組. ( 4 ) 8 草彼時間間隔(7) 附錄A校準證書內(nèi)直格式e 句. (8) 附錄B校準原始記錄格式( 9 ) 附錄c測量不確定If評定. . (10) . -JJF 1329-2011 瞬態(tài)光譜儀校準規(guī)范1 范圍本規(guī)范適用于波長范因為250nm-l 750 nm.所測光源的目光時間lXIO氣的瞬在光諳世的校準.其他型式的瞬態(tài)光譜儀可參照本規(guī)植進行校準.2 引用文件本規(guī)范引用下到文件JJG 383-2002 光譜輻射亮匪標準盯JJG 768- 2005 監(jiān)射光譜儀JJF 1032-2005 光學輻射計量名詞術語&)且CIE 105, 1993 脈沖光輻射源光帶輻射測定(Spectroradiometryof Pulsed Optical Radiation Sources) 凡是掛日期的引用文件，但吐日期的血本適用于本組范;凡是不住日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改單適用于本現(xiàn)范.3 術語3. 1 麟態(tài)光譜mstantancous spectrum 具有瞬時將怔的旅擅長或頻率次序排列的電磁波序列.3.2 間光時間flashi咱tLme一次間歇芷光所待續(xù)的時間-4 罐罐瞬蠱光譜但是用于測量陽光時間注lXlO-s的鵬在光源光譜特性的儀器，其核心技術是瞬在光電攝謂技術和雜徽次銀光譜濾除技術.根據(jù)放長劃分，輯革先出姐分為紫外屬在光帶恒、可且光瞬態(tài)光譜儀、近紅外鵬在光譜儀.鵬在光譜儀的組成如圖1所示.人射狹縫1接收被割光糠的人射光，人射光經(jīng)平而且射鏡2反射后，被綁路面反射幢3準直屬平行光，然后被平面問徽光倒4分光成一束平直光譜線，再經(jīng)過第二球面反射鏡5把紫外、可見或近紅外輯先世經(jīng)濾光片撞除后準確地成像在輯陣CCD探測器6的光敏面上，經(jīng)過線陣CCD部測器6轉化為電信號，由CCD驅(qū)動放大也路?和高速敢據(jù)果集存儲革統(tǒng)8處理帽號，經(jīng)計算機9對依據(jù)處理和標定后顯示所測光譜等參墨寶., :二啕.叩弘1 JJF 1329-2011 s 4 因1I睡態(tài)光滿儀組成示意圖1 人!I要擅自2早回反射鐮，3一篇-，拿菌反剿.4-平翻理先e.s-第二球面反射鍵。，-線停CCD摞瀾It，7- CCD SII動由大電IJ， 高萃皮握簸，民事儲.，庭，, 計算饑5 計量將性5. 1 章外瞬在光譜儀世*范圍250 nm-380 nml 瞌長最大允許惺量土0.5nm; 響應時間90%; 光譜箱亮匱測量擴展不確定JJt:U=8曰(k=2);相對光譜功率測量擴展不確直匪U=5日(k=2).5. 2 可且光睡在光譜儀擅長范圍380 nm-780 nm, 誼民最大允許世量2土1.0 nm; 響應時間90%1 光帶領亮匪圃量擴展不確定l，U=S% (k=2), 栩時光帶功率測量擴展不確定匪，U=3Yc (k=2); 色現(xiàn)級大允許誤整土20K; 色品坐標E最大允許誤蓋且，t:.y) 土O.008. 5. 3 近紅外回事先譜儀, 植襖范圍780 nm- 1 750 nm; 世長1I大允許提量土2.0nm;響應時間90%; 光譜輔亮匪測量擴展不確定莊U=8% (k=2) I 相對光譜功率測量擴展不確定tJl，U5同性=2).注2以土指標不是用于合格性判刑，僅供參考.6後準條件6. 1 環(huán)撞條件6. 1. 1 環(huán)境溫度(20士日C，相對盟匱85日-6. 1. 2 電源供電要求(220土10)V. 6. L 3 環(huán)繞應消沽，無腐惶性氣體，用固無影響儀器正常工作的振動和電場、磁場的干擾.6. 1. 4 要求測量環(huán)撞為光暗室.6.2 測量標準且設備6. 2. 1 位準裝置校推裝置包括標準光源革班、人射!t路南部卦，見固2.4 因2幌態(tài)光譜儀彼準裝置示愈圖6 ，-際測E餌燈，-震燈。3-.fII1!轉緣，.第孚團反射_.5-在離編組幅畫融，, 第二離蝙.面鍵，7 第二乎面反附釵， 霸，-分束11，1O-.t愛.態(tài)光.僅，11-探測示磁.標準光源罩撓自愛燈、標準鴨帶燈、燈架且精密轉盤等組成.商壓柔燈和低壓柔盯各一只.采用光譜稽亮匱巳標定曲標準鴨帶盯，其色由為2856K. 人射光路囪平面反射銳、離軸拋物面鏡.斬瞌器.分束器和示波器組成.街波器頻率連續(xù)可調(diào)，示瞌器果樣靜直為300MHz.整個光路要用坦反射比低的屏磁箱撐住，以鼻蔽雜徽光.6. 2. 2 性電監(jiān)備標準鴣帶盯果用直流穩(wěn)流咆源供電，也流連續(xù)可調(diào).10 min內(nèi)輸出電流變化應不大子0.02%.3 JJF 1329-2011 7 枝準項目和核準方法7. 1 校推項目鷗在光譜儀的校準項目且表1 襄.準項目-跑線序號位準項目: 桂-&m值誤整z 響應時向3 4究分時伺續(xù)性4 光譜輻亮度市值5 擱對先諾功事示也6 色溫值誤整7 包晶坐標值棋盤7. 2 佼準方法7.2. 1 滋長示值理草擅長示值誤蓋自式口表示。，人口式中A一一被校瞬在光譜儀時柔盯世16次測量的算術平均值nffii. 霆燈標準峰值桂1值nm.瞬態(tài)光譜但滋長示值民蓋佼椎步黯如下。啟動計算機到工作狀事，根據(jù)被餃光譜儀的擅長范圍選擇酷壓柔燈或高壓蒙燈作為藍長悻準.打開伺跟電機開關，計算機控制伺匾咆機轉動精密轉盆，將所選低壓乘燈或商E柔盯移入光路，打開采燈的電源開關s2)把飯錢幌事光譜儀放置在如圄2所示的位置，調(diào)節(jié)先路?悻證主震盯人射光被準確地會滾到被校瞬事先譜儀的4夾縫位置，打開瞬在光譜儀的電源開繭，3)打開操作軟件，設置被回參量為相對光譜功率，計算機控制被校瞬態(tài)光語也進行裝盯相對光帶功率測量，濃6次測量平均值作為.Q終結果，繪出世挺示值誤差5的蓋因素燈電源開鹽和瞬事光滑但也源開主z5)芷罔計算機和伺服咆機控制器也源開主-7. 2. 2 響應時間響應時間的校準是在如圖2所示的毒草光話也彼準輯置上進行的.根據(jù)被彼鵬在光譜儀的響應時間和極分時間，選擇占主比符合要求的斬桂器葉片.并由置斬世稽描事，保證在被梭瞬吾先譜儀一個、分周期內(nèi)但接收到一次脈沖光.i漸減小脈沖光的脈沖直莊，用被破瞬在光譜儀測量標準鴿帶燈的相對光帶功率，被佼瞬態(tài)光譜儀曲夠測E到與標準相對光譜功率分布幽線相一敦的曲線所對店的撮J、脈沖寬度就是放核瞬在光譜儀的響應時間.脈沖直直囪探測糖和示滋器進衍測量，示植器所測植彤的半帶直即為麟;!;光JJF 1329-2011 源的脈沖寬度.瞬事先譜儀響應時間校準步驟如下:。啟動計算機到工作狀菇，打開伺殷電機開提計算機控制伺圃電機轉動精密轉盤，將標準鈍帶坷移入光路，打開輯準鵲帶燈的電源開蓋，f;轉崎準鴣帶燈電源的電班藍鈕，將其咆流值饅慢2曾加到標準咆流值.面熱30min; U把被餃瞬事先譜儀放置在如固2所示的位置，憫節(jié)光路，保證標準鴣辛苦燈入射光有效地進入被役鵬在光譜儀，打開鵬在光譜儀、喬波器和示植器的電源開關;的打開操作軟件，址置被測參敢為相對光譜功率，按照上述響應時間的測量方法，進行被校鍵在光譜儀響應時間的俊雄，最終繪出響應時間的位準結果。4)旋轉標準鴿帶打電源的電流血鈕，將其電流f且慢慢減4到l零，主團標準鵲帶燈、瞬在光譜儀和斬植囂的電源開繭，5;提罔計算機和伺血電機電源開提.7. 2. 3 積卦時間輯性事1分時間線性的後準是在如圖2所示的瞬事先譜儀伎準裝置上進行的.政查被校瞬牽光酣扭曲權分時間值，在不同的朝分時間下用被校鵬在光譜儀測量際準鴣館打的光譜蝠亮匪，不同積分時間下的線性因子L等于標準鴿帶燈光譜輻亮度標準值與測量值的比值.對于紫外瞬事先由但、百I且光麟態(tài)光詞但、近虹外瞬擊光譜儀，不同職分時間下光謂輻茹匱測量的擅長可阻分別選擇在300nm.600nm. 1200nm. 瞬牽光譜儀積分時間線性校準步驟如下1)重直7.2. 2的步驟0;2)把被佼鵬在光譜儀屜置在如圖2所示的位置，調(diào)節(jié)光路，保證特準鴣帶燈入射光有效地進入被校鵬在光譜儀，打開瞬態(tài)光譜儀的電源開關53)打開操作軟件，設置被測參量為光譜輻亮度，設庭被佼瞬在光悟悅的最大穢，分時間不曲曲和計算機控制被校礙事光譜儀測量標準鵲帶燈的光譜輻射亮匪值.保持光源條件不壺，減小扭分時間，卦別進行標準鴿帶盯光譜輻亮度測量.動事植固不夠時可改輩光源的輻射強Jj(ll1通過減光的方法韭)JIl被?；蠎B(tài)光暗扭扭分時間的班回5的紛出屬態(tài)光譜儀指定植長處的不同積分時間下的續(xù)性因子，5)旋轉標準鵲警燈的電源的電流旋鈕，將其電流值慢慢瞄，)、到零，關閉標準國帶打和瞬態(tài)光譜儀電源開蓋，的關閉計算機和伺服電機電翻開蓋-7.2.4 光譜咽亮E示值光帶領亮虛示值的餃準是在如回2所示的瞬在光譜儀核準裝置上進行的.用被校瞬事光譜儀測量標準鈍帶燈的光謂秘奕匪，取6次測量的平均值作為光南輻血腥示值鍾終結果.對于紫外鵬在光譜儀、可見光瞬態(tài)先譜儀、近紅外瞬事先諳世光譜輻亮監(jiān)測量的被14.868 實撞標準偏蓋/MW/(m 5r)0.057 相對標準不確定應0.48Yo C1.2. 2 古成標準不確定IX. 合成標準不確定IX.為U, =乒可豐可UICS)C C 4) 對于紫外屬事光譜儀、可見光瞬態(tài)光睛也和近紅外瞬在光譜儀古成標準不確定應.卦I為2.1目.1.1Y. 2.1% . C.L2. 3 擴展不確定莊U擴展不確定JlI.U撞式(C.5)計算zU 缸.(巳5)取是=2.對于紫外麟事光譜儀、可見光瞬在光譜儀和近紅外瞬事先由但，擴展不確定JJU分別為4.2%,2.2%.4.2%. 巳2脆在光譜儀相對光譜功率測量不確定直分析巳2.1 校準的量學撞型瞬在光諳世相對光iII功率伎準的融學模型為2P=. S, 式中，P, 被校屬在光譜儀光譜幅亮匪測量值a 被佼酣在光譜儀的相時光譜Jl!郭修正革數(shù)aS，-一-被校屬事光諳世撞收括準鴣帶燈的信號值.c. 2. 2 極準不確定匱評定巳的對瞬在光譜儀核準結果不確直匪有影響的輸入量是被校瞬在光譜扭的相時光譜功率修正系數(shù)和被役幌態(tài)先諾也接收標準鴿警燈的信號值.過兩個輸入量彼此獨立，瞬在光譜儀相對光譜功率校準合成標準不確定JlI.為U, =乒可G;)平F百7巳7)式中u() 輸入量c，的標準不確定匱au(S)一-輸入量島的際準不確定匪.巳2.2. 1 各輸入量標準不確定度評定C. 2. 2.1.1 輸入量G的標準不確直直叫C，)如h-.,; _. .)光菌修正引人的不確定度分量，用標準鴨帶燈對敏被瞬態(tài)光譜儀進行光謂修正，根據(jù)證書，標準鴣帶燈相對光浩功II JJF 1329-2011 皇位測量不確定匪章外植且為2.0%(k=2)，可且光植量為1.0% (k=白，近紅外植匾為2.0目性=白，其標準不確定度分量.，分別為1.0Yo，0.5%. 1.0%. b)波長不準確引人的不確定直分量.，根據(jù)使用說明書和實魚，擅長不準確引人的相對標準不確定莊分11:u:=O. 03%. 0)輻射源不睡定引入的不確定匱分量.，根據(jù)使用詛明書，輻射源不穩(wěn)定性為0.2%.假設均勻分布，其標準不確定度分量U J =0. 12問.則輸入量c.的標準不確直Ilu(c，)為.()Ju1+.:+u: 巳8)C. 2. 2. 1. 2輸入量旦的標準不確定匪叫S.】U(SA)的來源主要是被佼鵬在光譜儀的測量重草性.在鵬在光譜輻射量標準裝置上，用屬事光語世測量桔準鴿辛苦燈的相對光譜功率.iIl1l:測量6次，紫外自露在光譜儀、可見光瞬事先由憂和近缸外瞬在光由位分別選擇250nm. 700 nm, 1 550 nm擅長處，紫外瞬在光譜儀.可見光幌態(tài)光諳世和近紅外瞬;!;光譜儀的相對光器，功率測量平均值的相對峙準不確定直分量u(5A)分割為0.38%. 0.13目，0.41%.表巳2紛出紫外麟盔光譜住在250nm處相對光譜功率的測量結果.C.2相對先面功事商量蠟果植*!nm0 相對先;&功事測量值!(X 1O】.7l2 I 2.699 I 2時I2削12.69I 平均值!(XIO-)實撞標準偏縫!(X 10-) 相對標準不確定度C.2.2.2 告成標準不確定/lI., 合成標準不確定莊的為2.716 0.025 O . 38 u. =.ru作可可宇古ISJ對于紫外鵬在光譜儀、可且光瞬在光譜儀和近紅外瞬在光譜儀，合且標準不確定E.，分別為1.1町，0.53%，1.1同.巳2.2. 3 擴展不確定)J!U岳武(C.5)計算擴展不確定1tu.取企=2.肘子章外瞬事先諳世、可且光瞬態(tài)先話也和近紅外鵬態(tài)光譜餌，擴展不確/lIU分別為2. 2剖.1. 1日.2.2%.巳3瞬在先前也色溫示值誤蓋測量不確定匪分析3. 1 佼準的曼史學檀型瞬事先由悅色植示值誤聾的佼準是最用標準鴣帶盯在瞬在光譜輻射量際準裝置上進行.瞬事先譜儀色溫示值誤蓋校準的散學扭型為eaT= T -T, 式中T 披?；蠎B(tài)光譜儀色溫示值誤差512 巳10)JJF 1329-2011 T一一被校麟在光譜儀色植示值1T. 揮準鴣帶燈標準色溫值.巳3.2佼準不確定匪評定肘瞬態(tài)光譜儀校推結果不確定直有影響的輸入量為被枝鵬在光譜儀色由示伯利標準鈞帶燈標準色咀.直兩個輸入量彼此獨立，瞬態(tài)光譜儀色咀示由誤量合成標準不確定匪，為:u, =Juz+uz(T,)(巳11)主中u( 輸入量T的標準不確直fj，u(T.) 輸入量T.的標準不確定直.巳3.2. 1 各輸入量標準不確定E評定C. 輸入量T的標準不確定E叫T)，)睡在光譜儀色溫測量lIili性引入的標準不確定匪分量u，在瞬革光譜輻射量際準裝置上.用瞬態(tài)光謂但捆量標準鴣帶燈的色血，直直測量6次，回量結果如表C.3所示，半均值的相時悻準不確定莊分量u，=0.031%.llC.3 色溫測量蠟廉色溫測量值/K2856 2852 2858 2854 2855 2857 平均值/K2 855 實驗標準偏差/K2. 16 相對標準不確定皮口.031% b)波長不準確引人的不確定莊分量u，根據(jù)使用詛明書和實驗，酋長不準確引入的相對標準不確定直卦量u，=0.03%.d輻射源不啤定引人的不確定度分量均根據(jù)使用說明書標準鴣帶燈不穩(wěn)定性為0.2%.但世均句分布，其標準不確定匱分量問=0.12日.d)光譜修正號l入的不確定直分量均根據(jù)主驗，光譜修正引入曲際準不確定匪卦2:u;=0.125%. 則輸入!tT的標準不確Ji:Iru(白為u(白.j可亨可亨可亨= 0. 18% (巳12)C.輸入量飛的標準不確定監(jiān)u(T，)根據(jù)檢直證書，標準鴨帶燈色溫測量不確定1lI為8K(k=2).其相對標準不確定Eu(T,)=0. 14%, C.3.2.2 合成標準不確定E根據(jù)式(C.U).色由示值誤萃的合成眉準不確定fju，為- -可_ -u.，辛fo在寸2百二，):s;o;Q.2:劃生-叫一C. 3. 2. 3 擴展不確定莊U按式(C.5)計算擴展不確定llU.取k=2.則u=o.5X, 13)鴨.-, 13 JJF 1329一2011巳4鵬在光醬缸色品坐悻示值誤量測量不確定E分析巳4.1 校準的童學模型鵬態(tài)光譜儀色品坐標示值誤差的核準是采用標準鴿稽盯在瞬在光譜輻射量標準裝置上進行.瞬事先譜儀色品坐標示值誤量校準的勝學模型為=x-x.l y=y-y.J 式中膽，Ay-一一被校瞬擊光譜儀色品坐標示值惺量，x，y一一被佼瞬在光譜儀色品坐悻示值;x. .y.一一標準鴣帶燈色晶坐標標準值.C. 4. 2 桂準不確定直評定巳14)對瞬在光譜儀枝準結果不確定度有彰響的輸入量為被佼瞬態(tài)光譜儀色品坐標示值和標準銘帶盯邑品坐標標準值.這兩個輸入量彼此獨立，瞬在光譜儀色品坐標示值誤蓋合成標準不確定度均為2u, =乒可Z萬UZ(x二王7式中U(x.y)一一輸入量(x.y)的標準不確定IJLU(x,.y,) 輸入量(x.y，的標準不確定匪-G.4.2.1 各輸入量標準不確定莊評定巳輸入量T的標準不確定lflu(x，.)瞬在光譜儀色品坐標測量lI!l!位引人的相對標準不確定直分量，巳15)在瞬志光譜輻射量峙準裝置上，用瞬在光譜儀四量標準自帶燈的色品坐標，重直測量6次，測量結果如表巳4所示，平均值的相對標準不確定度分量uI=0.02%.寢C.4色晶坐標0筋果色品坐標色品坐標測量值z 。.44850.448 0 口.U8 0 0.4483 O. 448 0 O. 448 1 , 0. 408 1 。.4078。.407 7 0.4077 。.4074O. 407 5 平均值xO. 4481. )-0.4077 實撞標準錮塾%,0.00022. y, 0.00025 相對標準不確定應x , 0.02Y. y, 0.02Yo b)匪長不準確引人的不確定度分量.根據(jù)使用詛明書和主要魚，擅長不準確引人的相對標準不確定直分量u，=0.03%.，)領射源不穩(wěn)定引人的不確定匱分量均根據(jù)使用出明書，輯推銷帶燈不穩(wěn)定性為0.2%.假設均勻分布，其標準不確定Jj分量ul=0.12%.1. d)光謂佳正引人的不確定應分量時根據(jù)實驗，光譜修正引人的際旅不確定匱卦量均=0.125%.則輸入量(x.y)的標準不確定Iru(x.y)為JJF 1329-2011 u(x,) =可可可=0.18%巳1日C. 4. 2. 1. 2 輸入量(x.).)的標準不確定ru( x, ,),) 根據(jù)檢定證書，際準鵲帶盯色品坐標測量相對悻準不確定匱.(鳥.)，)=0.14%.C. 4. 2. 2 合成標準不確定E根據(jù)式(c.1口，色溫示值誤輩的告成品準不確Ilu.為u. =JufCx習了2百六五了=0.23目C. 4. 2. 3 擴展不確定匱Ut安式(C.5)t算擴展不確定莊U.取k=2川IJu=O. 5. C. 5 瞬在光譜儀響應時間測量不確定匱分析C. 5. 1 各輸入量標準不確定度評定.)瞬事先譜儀相時光譜功率由量重直性引入的標準不確定度分量巳17)在睡在光滑輻射量標準裝置上，用瞬吾先譜儀測量標準鴿帶盯的相對光譜功率，lI直測量61.紫外鵬吾先譜儀、可見光瞬態(tài)光譜儀和近紅外瞬在光譜儀分副選佯250 nm. 700 nI霄.1 550nm擅長處，紫外瞬iI;光譜儀、可見光麟在光譜儀和近紅外瞬事光譜恒的相對光帶功率測量平均值的相對標準不確定匱分量分別為0.38目，0.13.0.41%. b)波長不準確弓l入的不確定匪分量u軍根據(jù)使用說明書和實驗，瞌長不準確引入的相對標準不確定度分量.:=0.03%.d輻射源不瞌定引