光伏組件用紫外老化箱校準規(guī)范

JJF2062—20231光伏組件用紫外老化箱校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于光伏組件用紫外老化箱的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T2297—1989太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語IEC60904-9光伏器件第9部分:太陽模擬器性能等級分類(Photovoltaicde-vices—Part9:Classificationofsolarsimulatorperformancerequirements)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注明日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和定義GB/T2297—1989界定的和下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1紫外輻照度ultraviolet(UV)irradiance在波段(250~400)nm內(nèi)投射到單位面積上的輻射通量。注:紫外輻照度的單位為W/m2。4概述光伏組件用紫外老化箱(以下簡稱紫外老化箱)是模擬太陽光光譜里紫外部分的裝置,通常采用中空箱體式結(jié)構(gòu),光源側(cè)置或頂置,配合適當?shù)臏囟萚通常為(60±5)℃]用于考核光伏組件抗紫外輻照能力的試驗。5計量特性5.1紫外輻照度修正系數(shù)紫外輻照度修正系數(shù)不超過(0.6~1.4)。5.2紫外光譜積分輻照度UVC波段:(250~280)nm、UVB波段:(280~320)nm和UVA波段:(320~400)nm的積分輻照度。5.3紫外輻照度不均勻度紫外老化箱內(nèi)指定測量平面上的紫外輻照度不均勻度不超過15%。5.4紫外輻照度不穩(wěn)定度紫外老化箱內(nèi)的紫外輻照度不穩(wěn)定度不超過5%。JJF2062—202326校準條件6.1校準條件6.1.1環(huán)境溫度(25±10)℃,環(huán)境相對濕度≤85%。6.1.2紫外老化箱內(nèi)設(shè)定溫度:(60±5)℃。6.1.3電網(wǎng)電壓波動符合紫外老化箱和檢測設(shè)備的使用要求,無影響其正常工作的電磁場、機械振動;校準地點應(yīng)無影響輻照度和光譜測量的雜散光。6.2標準器及配套設(shè)備6.2.1紫外輻照度計本規(guī)范使用的紫外輻照度計包含UVA紫外輻照度計、UVB紫外輻照度計和UVA+UVB復合紫外輻照度計3種,分別對應(yīng)(320~400)nm波段、(280~320)nm波段和(280~400)nm波段的紫外輻照度測量。用于校準的紫外輻照度計示值誤差不應(yīng)超過±10%;零值誤差不超過滿量程示值的±1%;受到大于1mW/cm2的穩(wěn)定紫外輻射源穩(wěn)定照射10min,紫外輻照度計的初始和結(jié)束示值相對變化應(yīng)小于2%;各量程測量的非線性不超過±1%;校準紫外輻照度計時采用的上一級標準光源的類型應(yīng)與紫外老化箱內(nèi)紫外光源相一致。6.2.2光譜儀最小光譜測量范圍要覆蓋(250~400)nm。7校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目見表1。表1校準項目列表序號校準項目對應(yīng)條款號1紫外輻照度修正系數(shù)7.32紫外光譜積分輻照度7.43紫外輻照度不均勻度7.54紫外輻照度不穩(wěn)定度7.67.2校準前檢查用目視和手動檢查,內(nèi)容包括:制造廠名或商標、出廠編號、儀器名稱、型號;燈管玻殼無發(fā)黑,通電后各個燈管均正常點亮;輻照度和溫度測量和顯示裝置能正常工作。7.3紫外輻照度修正系數(shù)紫外輻照度的修正系數(shù)由公式(1)定義:α(1)3式中：α——紫外老化箱的紫外輻照度修正系數(shù)，無量綱；G——紫外老化箱的紫外輻照度指示值，W/m2;G?——標準器的紫外輻照度測量值，W/m2。紫外老化箱正常啟亮后不少于30min,紫外老化箱內(nèi)設(shè)定溫度為(60±5)℃,待設(shè)備穩(wěn)定后進行后續(xù)測量。如圖1所示，將UVA和UVB紫外輻照度計分別垂直放置于指定測試面的中心點，直接測得UVA波段和UVB波段的輻照度，分別測量3次，取平均值作為測量結(jié)果。使用紫外輻照度計對紫外老化箱進行校準的過程中，應(yīng)考慮紫外老化箱工作溫度和校準紫外輻照度計時的溫度之間的差異對紫外輻照度計性能產(chǎn)生的影響。如紫外輻照度計的額定工作溫度范圍能覆蓋65℃,則應(yīng)在測量時進行與紫外老化箱內(nèi)工作溫度相適應(yīng)的溫度修正。如紫外輻照度計的額定工作溫度范圍不能覆蓋65℃,則不適合用于直接測量紫外老化箱的紫外輻照度，應(yīng)考慮為其配置溫控裝置，使其在測量時工作在被校準時的溫度(可通過查閱有效的校準報告得到)。注意溫控裝置受光面采用的材料在波段(250～400)nm的透過率是一致的。也可使用6.2.2中的光譜儀進行紫外輻射的絕對光譜輻照度測量，然后根據(jù)公式(2)在需要波段的光譜范圍對絕對光譜輻照度測量數(shù)據(jù)進行積分，得到該波段的紫外輻照度。4式中：λA,ag——關(guān)注波段范圍內(nèi)的波長上限和下限，nm;SR(λ)光譜儀測得的紫外輻射的絕對光譜輻照度，W·m-2·nm-1。公式(2)中的輻照度G?同樣需要測量3次，取平均值作為測量結(jié)果。7.4紫外光譜積分輻照度將光譜儀的受光探頭垂直放置于測試面的中心點，以不大于5nm的波長間隔測量(250～400)nm范圍內(nèi)的紫外輻射光譜分布，應(yīng)根據(jù)被校光源的特性合理選擇積分時間。為了避免高溫對光譜儀本體的影響，光譜儀應(yīng)放置在紫外老化箱外，使用具有抗紫外封裝的光纖進行耦合。測量后分別計算UVC波段(250～280)nm、UVB波段(280~320)nm和UVA波段(320～400)nm積分輻照度占整個測量波段范圍(250～400)nm積分輻照度的比例。7.5紫外輻照度不均勻度將圖1中的指定測試面劃分成面積不超過20cm×20cm的等分區(qū)域，每個測試點位于每一等分區(qū)域的正中央。將UVA+UVB復合輻照度計放置在測試點上，測量各個測試區(qū)域的紫外輻照度。說明：示意圖中指定測量面長2.0m、寬1.0m,被均勻劃分為50個測量區(qū)域(每個區(qū)域20cm×20cm)。測量的溫度設(shè)定和測量過程參照7.3測量完畢后，將數(shù)據(jù)按公式(3)計算得到指定測試面內(nèi)的紫外輻照度不均勻度。式中：Gxu——紫外老化箱內(nèi)指定測量平面上的紫外輻照度不均勻度；Gmax——紫外老化箱內(nèi)指定測量平面上測得的紫外輻照度最大值；Gmin——紫外老化箱內(nèi)指定測量平面上測得的紫外輻照度最小值。JJF2062—202357.6紫外輻照度不穩(wěn)定度將UVA+UVB復合輻照度計放置在指定測試面上的中心點上,每2min記錄該點的紫外輻照度一次,連續(xù)測量30min,共記錄16次。測量完畢后,將數(shù)據(jù)按公式(4)計算得到紫外輻照度不穩(wěn)定度。GIS=×100%(4)式中:GIS—紫外老化箱內(nèi)的紫外輻照度不穩(wěn)定度;Gmax—在指定測量時間內(nèi)指定測量平面中心點上測得的紫外輻照度最大值;Gmin—在指定測量時間內(nèi)指定測量平面中心點上測得的紫外輻照度最小值。8校準結(jié)果表達校準結(jié)果應(yīng)在校準證書上反映。校準證書應(yīng)至少包括以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及其有效性說明;k)校準環(huán)境的描述;l)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)對校準規(guī)范的偏離的說明;n)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識;o)校準結(jié)果僅對被校太陽電池有效的聲明;p)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。校準結(jié)果內(nèi)頁格式參照附錄A,格式上可依據(jù)實際情況做合理改動。被校準設(shè)備的計量特性測量數(shù)據(jù)應(yīng)記入校準原始記錄,按附錄B的格式給出。9復校時間間隔建議復校時間間隔為12個月?？筛鶕?jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔,但更換重要部件(特別是光源)、維修或?qū)υO(shè)備性能有疑異時,應(yīng)隨時校準。JJF2062—20236附錄A校準結(jié)果內(nèi)頁推薦格式證書編號********-****一、校準方法:二、校準結(jié)果:1.紫外輻照度修正系數(shù)被校紫外老化箱紫外輻照度修正系數(shù)校準結(jié)果如下:波段標準值W/m2顯示值W/m2修正系數(shù)UVAUVB2.紫外光譜積分輻照度被校紫外老化箱紫外光譜積分輻照度校準結(jié)果如下:UVA波段(320~400)nm紫外光譜積分輻照度占比:%;UVB波段(280~320)nm紫外光譜積分輻照度占比:%;UVC波段(250~280)nm紫外光譜積分輻照度占比:%。JJF2062—202373.紫外輻照度不均勻度被校紫外老化箱紫外輻照度不均勻度校準結(jié)果如下:紫外輻照度/(W/m2)12345678…ABCDEFGH…紫外輻照度最大值:W/m2;紫外輻照度最小值:W/m2;紫外輻照度不均勻度:%。4.紫外輻照度不穩(wěn)定度被校紫外老化箱紫外輻照度不穩(wěn)定度校準結(jié)果如下:紫外輻照度最大值:W/m2;紫外輻照度最小值:W/m2;紫外輻照度不穩(wěn)定度:%。JJF2062—20238三、不確定度描述:紫外輻照度修正系數(shù):Urel=(k=2);紫外光譜積分輻照度:(250~280)nm:Urel=(k=2);(280~320)nm:Urel=(k=2);(320~400)nm:Urel=(k=2);紫外輻照度不均勻度:Urel=(k=2);紫外輻照度不穩(wěn)定度:Urel=(k=2)。JJF2062—20239附錄B校準原始記錄內(nèi)頁推薦格式證書編號 委托單位 儀器型號/規(guī)格 光源類型記錄編號委托單位地址出廠編號制造廠校準地點校準依據(jù)校準環(huán)境條件:溫度℃相對濕度%序號主標準器名稱型號規(guī)格編號不確定度或準確度等級或最大允許誤差證書編號有效期至B.1外觀檢查B.2紫外輻照度修正系數(shù)波長范圍標準器示值W/m2標準器修正系數(shù)標準值W/m2標準值平均W/m2顯示值W/m2顯示值平均W/m2修正系數(shù)UVAUVBB.3紫外光譜積分輻照度波長nm光譜輻照度W·m-2·nm-1波長nm光譜輻照度W·m-2·nm-1波長nm光譜輻照度W·m-2·nm-1250305360255310365260315370265320375270325380275330385280335390285340395290345400295350——300355 —(250~400)nm紫外光譜積分輻照度:W/m2;JJF2062—202310UVA波段(320~400)nm紫外光譜積分輻照度:W/m2,占比:%;UVB波段(280~320)nm紫外光譜積分輻照度:W/m2,占比:%;UVC波段(250~280)nm紫外光譜積分輻照度:W/m2,占比:%。B.4紫外輻照度不均勻度紫外輻照度/(W/m2)12345678…ABCDEFGH…紫外輻照度最大值:W/m2;紫外輻照度最小值:W/m2;紫外輻照度不均勻度:%。B.5紫外輻照度不穩(wěn)定度測量次數(shù)標準器讀數(shù)W/m2測量次數(shù)標準器讀數(shù)W/m2測量次數(shù)標準器讀數(shù)W/m217132814391541016511612紫外輻照度最大值:W/m2;紫外輻照度最小值:W/m2;紫外輻照度不穩(wěn)定度:%。校準結(jié)果的測量不確定度:B.6紫外輻照度修正系數(shù):Urel=(k=2);紫外光譜積分輻照度:(250~280)nm:Urel=(k=2);(280~320)nm:Urel=(k=2);(320~400)nm:Urel=(k=2);JJF2062—202311紫外輻照度不均勻度:Urel=紫外輻照度不穩(wěn)定度紫外輻照度不均勻度:Urel=校準員校準日期(k=2);(k(k=2);核驗員核驗日期JJF2062—202312附錄C校準結(jié)果不確定度評定示例C.1紫外老化箱紫外輻照度修正系數(shù)測量結(jié)果不確定度評定示例C.1.1測量模型如公式(C.1)所示:(C.1)(C.1)式中:α—紫外老化箱的紫外輻照度修正系數(shù),無量綱;G—紫外老化箱的紫外輻照度指示值,W/m2;G0—標準器的紫外輻照度測量值,W/m2。C.1.2不確定度來源包括:標準器讀數(shù)重復性引起的不確定度,標準輻照度計校準溯源引起的不確定度,溫度變化引起的不確定度,雜散光引起的不確定度,標準紫外輻照度計安裝引起的不確定度,被校光源的不穩(wěn)定性引起的不確定度,輻照不均勻性引起的不確度度等。C.1.3標準不確定度分量的評定C.1.3.1標準器讀數(shù)重復性引起的不確定度評定u1(G0)通過用標準紫外輻照度計進行10min的連續(xù)測量,1min測量1次,得到測量數(shù)據(jù)見表C.1。表C.1標準紫外輻照度計測量重復性數(shù)據(jù)序號i12345678910示值/(W/m2)187.7187.4188.5188.5188.0187.6187.3187.3187.3187.8其算術(shù)平均值:G=∑Gi=187.7W/m2單次試驗標準差:s=(Gi-G)2/(10-1)=0.46W/m2實際測量中是重復測量3次取平均值,則可得到:u1(G0)0.14%。C.1.3.2標準輻照度計校準溯源引起的不確定度u2(G0)的評定為u2(G0)=6.50%。根據(jù)校準證書,校準不確定度為13為u2(G0)=6.50%。C.1.3.3溫度變化引起的不確定度u3(G0)的評定根據(jù)實驗,在(23~60)℃標準紫外輻照度計的示數(shù)隨溫度的變化率約為JJF2062—202313C.1.3.4雜散光引起的不確定度u4(G0)的評定-0.26%/℃,估計為均勻分布,則u3C.1.3.4雜散光引起的不確定度u4(G0)的評定由于紫外老化箱內(nèi)壁基本為不銹鋼材料,光反射情況復雜,來自周圍環(huán)境中的雜散C.1.3.5標準紫外輻照度計安裝引起的不確定度u5(G0)的評定標準器重復裝調(diào)后測量10次,C.1.3.5標準紫外輻照度計安裝引起的不確定度u5(G0)的評定標準器重復裝調(diào)后測量10次,測量數(shù)據(jù)見表C.2。表C.2標準紫外輻照度計安裝重復性數(shù)據(jù)序號i12345678910示值/(W/m2)182.2180.1183.6184.7182.1184.8185.8183.6182.1182.7標準紫外輻照度計的安裝與裝調(diào)給測量結(jié)果帶來的測量不確定度:i-i-G)2/(10-1)u5(G0)=i=1=1.00%GC.1.3.6被校光源的不穩(wěn)定性的不確定度u6(G0)的評定通過用標準紫外輻照度計進行10min的連續(xù)測量,1min測量1次,得到測量數(shù)據(jù)見表C.3。表C.3紫外老化箱自身示值重復性數(shù)據(jù)序號i12345678910示值/(W/m2)202.4202.5202.3202.0202.1201.8201.6201.7201.8202.1其算術(shù)平均值:G=∑Gi=202.2W/m2單次試驗標準差:s=(Gi-G)2/(10-1)=0.435W/m2實際測量中是重復測量3次取平均值,則可得到:u6(G0)0.13%。C.1.3.7輻照不均勻性引起的不確定度u7(G0)的評定取覆蓋均勻性測量指定試驗平面中央9個點的均勻性,由于箱體內(nèi)輻照度不均勻帶C.1.4合成標準不確定度和擴展不確定度來的測量不確定度u7(G0)=2.7%C.1.4合成標準不確定度和擴展不確定度C.1.4.1標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量一覽表見表C.4。JJF2062—202314表C.4標準不確定度分量與靈敏系數(shù)計算列表分量ui不確定度來源標準不確定度分量/%u1(G0)標準器讀數(shù)重復性引起的不確定度0.14u2(G0)標準輻照度計校準溯源引起的不確定度6.5u3(G0)溫度變化引起的不確定度0.15u4(G0)雜散光引起的不確定度2.0u5(G0)標準紫外輻照度計安裝引起的不確定度1.0u6(G0)被校光源的不穩(wěn)定性引起的不確定度0.13u7(G0)輻照不均勻性引起的不確定度2.7C.1.4.2合成標準不確定度計算由于各不確定度分量互不相關(guān),因此合成標準不確定度為:uc==7.4%C.1.4.3擴展不確定度的確定取k=2,得到擴展不確定度為:C.2紫外老化箱紫外光譜l取k=2,得到擴展不確定度為:C.2.1測量模型測量模型如公式(C.2)所示:G=∫SR(λ)·dλ(C.2)式中:λA,λB—關(guān)注波段范圍內(nèi)的波長上限和下限,nm;SR(λ)—光譜儀測得的紫外輻射的絕對光譜輻照度,W·m-2·nm-1。C.2.2不確定度來源包括:測量重復性引起的不確定度,光纖光譜儀輻照度校準溯源結(jié)果引起的不確定度,光纖光譜儀探測器余弦修正引起的不確定度和溫度偏差引起的不確定度等。C.2.3標準不確定度分量的評定C.2.3.1測量重復性引起的不確定度u1(s)評定通過用光纖光譜儀進行連續(xù)10次測量,得到測量數(shù)據(jù)見表C.5。JJF2062—202315表C.5光纖光譜儀測量重復性數(shù)據(jù)單位:W·m-2·nm-1波長/nm123456789102500.85250.78460.78140.74160.79580.82570.82500.83430.83470.85092600.96450.92590.93390.89730.88590.93150.90500.89980.94520.94742700.90260.86780.88790.83880.83570.87970.84670.86460.89580.88732801.0951.0291.0250.96910.99731.0561.0301.0281.0521.0722901.1491.1051.0871.0061.0491.1301.0911.0771.1131.1283001.5861.5631.6141.4511.4421.5741.6231.5251.5681.5763104.0874.114.6553.6953.5324.0544.5874.1824.1104.1423204.8904.945.6274.4204.2194.8455.5395.0164.9404.98633017.0316.8218.3815.5114.9316.7418.18717.0416.9816.9434017.9717.7819.4016.3615.8617.7019.1918.0417.9217.8835029.1928.3729.8526.8726.3328.7429.7528.6528.8228.7836036.2434.7036.2933.5933.0135.6336.0435.1835.5935.6237036.5434.9236.5133.8533.3335.9436.2935.3935.8435.9138047.8145.5447.1544.5143.8747.0046.7846.1646.7546.9439048.7346.4148.0745.3644.7447.9447.6947.0347.7047.7640057.8954.9956.7953.9253.2056.8056.3155.6756.6556.71按照公式(2)可計算出各個波段的積分輻照度占比的重復性數(shù)據(jù),見表C.6。表C.6各波段積分輻照度占比重復性數(shù)據(jù)波段12345(250~280)nm1.2%1.2%1.2%1.2%1.3%(280~320)nm3.8%4.0%4.2%3.7%3.7%(320~400)nm94.9%94.8%94.6%95.1%95.1%波段678910(250~280)nm1.2%1.2%1.2%1.2%1.2%(280~320)nm3.8%4.2%4.0%3.9%3.9%(320~400)nm94.9%94.6%94.8%94.9%94.8%分別按S=∑Si和s=i-i-S)2/(10-1)i=1計算平均值和單次實驗標準差,可得光纖光譜儀測量重復性引入的不確定度u1(s),見表C.7。JJF2062—202316表C.7光纖光譜儀測量重復性引起的不確定度u1(s)波段u1(s)(250~280)nm0.03%(280~320)nm0.17%(320~400)nm0.15%C.2.3.2光纖光譜儀輻照度校準溯源結(jié)果引入的標準不確定度u2(s)光纖光譜儀經(jīng)過中國計量科學研究院校準,輻照度校準結(jié)果不確定度:250nm~300nm:Urel=8.0%(k=2);310nm~400nm:Urel=6.0%(k=2),則:C.2.3.3光纖光譜儀探測器余弦修正后引入的標準不確定度u3(s)250nm~300nm:u2(s)=4.0%;310nm~400nm:u2(C.2.3.3光纖光譜儀探測器余弦修正后引入的標準不確定度u3(s)C.2.3.4溫度偏差引入的標準不確定度u4(s)引用相關(guān)經(jīng)驗分析結(jié)果,u3C.2.3.4溫度偏差引入的標準不確定度u4(s)C.2.用度10℃、25℃、30℃測量,u4(s)=0.7%。C.2.4.1標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量一覽表見表C.8。表C.8標準不確定度分量一覽表分量ui不確定度來源標準不確定度分量u1(s)測量重復性引起的不確定度如表C.7u2(s)光纖光譜儀輻照度校準溯源引起的不確定度250nm~300nm:u2(s)=4.0%;310nm~400nm:u2(s)=3.0%u3(s)光纖光譜儀探測器余弦修正后引起的不確定度0.7%u4(s)溫度偏差引起的不確定度0.7%C.2.4.2合成標準不確定度計算由于各不確定度分量彼此獨立不相關(guān),因此合成標準不確定度為uc=得紫外光譜積分輻照度占比測量合成標準不確定度uc(s),見表C.9。表C.9紫外光譜積分輻照度占比測量合成標準不確定度2i2i1,可波段uc(s)(250~280)nm4.1%(280~320)nm4.1%(320~400)nm3.2%JJF2062—202317C.3c)C.3c)紫l定取k=2,得到擴展不確定度為:b)(280~320)nm:Urel取k=2,得到擴展不確定度為:b)(280~320)nm:Urel=uc×k=4.1%×2=8.2%;C.3.1測量模型測量模型如公式(C.3)所示:GIS=×100%(C.3)式中: