Государственная система обеспечения единства измерений

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
СОЛНЕЧНЫХ ИМИТАТОРОВ

Методика выполнения измерений

Содержание

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».

Сведения о рекомендациях

1 РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП ВНИИОФИ) Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, Техническим комитетом по стандартизации ТК 386 «Основные нормы и правила по обеспечению единства измерений в области ультрафиолетовой спектрорадиометрии»

2 ВНЕСЕНЫ Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 октября 2005 г. № 237-ст

4 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящих рекомендаций, изменениях и поправках к ним, а также тексты изменений и поправок публикуются в информационном указателе «Национальные стандарты»

Р 50.2.044-2005

Государственная система обеспечения единства измерений

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ИМИТАТОРОВ

Методика выполнения измерений

Дата введения - 2006-03-01

1 Область применения

Настоящие рекомендации распространяются на методы определения энергетических характеристик (энергетической освещенности, энергетической экспозиции) оптического излучения солнечных имитаторов непрерывного и импульсного излучения (далее - солнечные имитаторы), основанные на использовании радиометров (спектрорадиометров, дозиметров) в диапазоне длин волн от 0,2 до 3,0 мкм.

В состав солнечных имитаторов входят мощные ксеноновые, галогенные и другие лампы, корригирующие светофильтры, а также радиометры. Солнечные имитаторы создают поток импульсного или непрерывного оптического излучения, спектральные характеристики которого близки к спектральным характеристикам солнечного излучения в соответствии с требованиями ГОСТ 20.57.406.

Измерения энергетических характеристик - энергетической освещенности, энергетической экспозиции - оптического излучения солнечных имитаторов проводят в диапазоне длин волн 0,2-3,0 мкм с использованием рабочих средств измерений в соответствии с требованиями ГОСТ 8.195, ГОСТ 8.197 и ГОСТ 8.552.

2 Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 8.195-89 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения и спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,25¸25,00 мкм; силы излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,2¸25,0 мкм

ГОСТ 8.197-2005 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости оптического излучения в диапазоне длин волн 0,04¸0,25 мкм

ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 8.552-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,03 до 0,40 мкм

ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 9411-91 Стекло оптическое цветное. Технические условия

СанПиН 4557-88 Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях

Примечание - При пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных нормативных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящими рекомендациями следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Требования к погрешности измерений

Границы относительной погрешности результатов измерений энергетической освещенности (далее - ЭО) и энергетической экспозиции (далее - ЭЭ) непрерывного и импульсного оптического излучения солнечных имитаторов по данной методике выполнения измерений не должны превышать в диапазонах длин волн:

4 Средства измерений и вспомогательные устройства

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и вспомогательные устройства:

а) многоканальный радиометр «Аргус», включающий в себя радиометры «Аргус-03», УФ-А «Аргус-04», УФ-В «Аргус-05», УФ-С «Аргус-06» или другой радиометр (спектрорадиометр,  дозиметр), со следующими характеристиками:

-  диапазон длин волн, мкм …………………….. 0,2-3,0,

- диапазон измерений энергетической освещенности, Вт/м², в диапазонах длин волн:

0,4-3,0 мкм………………………………………. 1,0-3500,

0,315-0,400 мкм (УФ-А)…………….………….. 0,1-200,

0,280-0,315 мкм (УФ-В)………………………... 0,1-200,

0,20-0,28 мкм (УФ-С)…………………………... 0,01-20,

- основная относительная погрешность, %…… 8,0-10,0;

б) комплект светофильтров типов ЖС-16, ЖС-11, ЖС-12, БС-8 по ГОСТ 9411;

в) нейтральный ослабитель;

г) измерительную линейку по ГОСТ 427:

цена деления, мм………………………………………. 1,

основная относительная погрешность, %, не более.… 1.

Применяемые средства измерений должны быть поверены органом Государственной метрологической службы.

5 Метод измерений

Метод измерений ЭО и ЭЭ оптического излучения солнечных имитаторов, основанный на прямых измерениях с использованием радиометра (спектрорадиометра, дозиметра), заключается в преобразовании потока оптического излучения в электрический сигнал радиометра (спектрорадиометра, дозиметра) при условии спектральной и угловой коррекции чувствительности фотопреобразователя радиометра (спектрорадиометра, дозиметра).

6 Требования безопасности

Измерения ЭО и ЭЭ оптического излучения солнечных имитаторов могут проводить операторы, прошедшие инструктаж по безопасности труда при работе с источниками УФ-излучения в соответствии с СанПиН 4557.

7 Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений допускают лиц, изучивших инструкции по эксплуатации основных и вспомогательных средств измерений, настоящие рекомендации, а также прошедших инструктаж по безопасности труда при эксплуатации источников оптического излучения.

8 Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

- температура окружающего воздуха, °С ………………………………………...от 10 до 35,

- относительная влажность воздуха при температуре 20 °С, %, не более ……………….80,

- атмосферное давление, кПа …………………………………………………….от 84 до 104,

- напряжение питающей сети, В ……………………………………………………….220 ± 4,

- частота питающей сети, Гц …………………………………………………………….50 ± 1.

9 Подготовка к выполнению измерений

При подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы:

9.1 Включают и подготавливают к работе радиометр (спетрорадиометр, дозиметр) и солнечный имитатор в соответствии с их инструкциями по эксплуатации.

9.2 Проверяют состояние оптики радиометра (спектрорадиометра, дозиметра). На поверхности оптических деталей не допускаются царапины, помутнения и пятна.

10 Порядок проведения измерений

10.1 Для измерения ЭО оптического излучения солнечного имитатора выполняют следующие операции:

10.1.1 Устанавливают измерительный блок радиометра или спектрорадиометра, или дозиметра (далее - измерительный прибор) в рабочую точку облучаемой поверхности и ориентируют его параллельно облучаемой поверхности.

10.1.2 Определяют угловые размеры излучающей области облучателя солнечного имитатора в градусах - горизонтальный угол φ и вертикальный угол ψ по формулам:

φ = arctg (L/R);                                                                      (1)

ψ = arctg (Н/R),                                                                     (2)

где L - длина излучающей области, мм;

Н - ширина излучающей области, мм;

R - расстояние от измерительного блока измерительного прибора до центра излучающей области, мм.

10.1.3 Включают и прогревают в течение 10 мин солнечный имитатор.

10.1.4 Юстируют измерительный блок измерительного прибора по углу в горизонтальной и вертикальной плоскостях для достижения максимального отсчета.

10.1.5 Регистрируют показания каналов измерительного прибора, соответствующие интегральной ЭО Е_i(A), E_i(B), E_i(C) и E_i, в ваттах на квадратный метр (Вт/м²) в диапазонах соответственно УФ-А, УФ-В, УФ-С и 0,4-3,0 мкм. Если регистрируемые сигналы превышают верхнее значение диапазона измерений ЭО измерительного прибора, необходимо установить на измерительный блок измерительного прибора нейтральный ослабитель.

10.1.6 Для оценки погрешности измерений ЭО в диапазонах УФ-А, УФ-В и УФ-С, обусловленной влиянием потока инфракрасного излучения, устанавливают на измерительный блок измерительного прибора светофильтр типа ЖС-16. Показания измерительного прибора не должны превышать 5 % значений ЭО, полученных по 10.1.5.

10.1.7 Устанавливают поочередно на измерительный блок измерительного прибора светофильтр типа БС-8 для диапазона УФ-А, светофильтр ЖС-11 для диапазона УФ-В, светофильтр ЖС-12 для диапазона УФ-С и регистрируют сигналы j_A, j_в, j_с каналов измерительного прибора, соответствующие ЭО Е_j(A), E_j(B), E_j(C), Вт/м², в диапазонах соответственно УФ-А, УФ-В и УФ-С.

10.1.8 По результатам измерений угловых размеров излучателя солнечного имитатора выбирают относительный коэффициент угловой коррекции K(φ, ψ), приведенный в паспорте измерительного прибора.

10.1.9 Значения ЭО солнечного имитатора в диапазонах УФ-А, УФ-В и УФ-С Е_А, Е_в, Е_с, Вт/м², рассчитывают по формулам:

,                                         (3)

,                                         (4)

,                                         (5)

где Kτ_A, Kτ_В и Kτ_С - интегральные коэффициенты пропускания нейтрального ослабителя в диапазонах соответственно УФ-А, УФ-В и УФ-С, указанные в паспорте на нейтральный ослабитель.

10.1.10 Для оценки среднеквадратичного отклонения (СКО) результатов измерений повторяют операции 10.1.4-10.1.9 пять раз.

10.2 ЭЭ оптического излучения солнечного имитатора Q_С в джоулях на квадратный метр (Дж/м²) определяют интегрированием спектральной плотности энергетической освещенности Е(t) по времени t в пределах длительности экспонирования Т по формуле

.                                                                       (6)

10.3 Импульсные солнечные имитаторы характеризуются средней ЭО, которую определяют на основании измерений по 10.1.5-10.1.9. Среднюю ЭО импульсного периодического излучения Е_ср, Вт/м², за период T определяют интегрированием Е(t) по формуле

.                                                                 (7)

11 Контроль погрешности результатов измерений

Контроль погрешности результатов измерений проводят по ГОСТ 8.207 в следующем порядке:

11.1 Оценивают в соответствии с 10.1.10 СКО результатов измерений ЭО и ЭЭ - S_o, %, по формуле

,                                                         (8)

где E_i - результат независимого измерения;

 - среднеарифметическое значение результатов пяти измерений (n = 5).

11.2 Границы относительной неисключенной систематической погрешности результатов измерений Θ_о, %, определяют при доверительной вероятности Р = 0,95 по формуле

,                                            (9)

где Θ₁ - относительная погрешность рабочего средства измерений (из свидетельства о поверке); значение Θ₁, не должно превышать 8 %;

Θ₂ - относительная погрешность определения ЭО УФ-излучения в диапазоне соответственно УФ-А, УФ-В и УФ-С; значение Θ₂ не должно превышать 3 %;

Θ₃ - погрешность определения коэффициента угловой коррекции; значение Θ₃ не должно превышать 2 %;

Θ₄ - погрешность определения пропускания нейтрального ослабителя; значение Θ₄ не должно превышать 2 %.

11.3 Границы основной относительной погрешности Δ_о результатов измерений рассчитывают по формуле

,                                                          (10)

где K - коэффициент, определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической погрешностей.

Границы основной относительной погрешности результатов измерений ЭО оптического излучения солнечных имитаторов не должны превышать значений, указанных в разделе 3.

12 Оформление результатов измерений

12.1 Форма представления результатов измерений - в соответствии с формой, принятой на предприятии, проводившем измерения.

12.2 Форма представления результатов измерений должна содержать:

- дату проведения измерений;

- тип и номер средства измерений - измерительного прибора;

- цель проведения измерений;

- геометрические размеры излучателя солнечного имитатора;

- расстояние от центра излучателя солнечного имитатора до измерительного прибора;

- угловые размеры излучателя солнечного имитатора;

- значения ЭО и ЭЭ;

- границы относительной неисключенной систематической погрешности результатов измерений;

- границы относительной погрешности результатов измерений;

- фамилию и подпись оператора.