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一、制定背景 JJG879-2002《紫外輻射照度計(jì)檢定規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱“舊規(guī)程”)自2002年4月15日發(fā)布至今已14年。近年來(lái)，紫外輻射照度計(jì)在無(wú)損檢測(cè)、光刻、消毒、固化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但是不同儀器的性能指標(biāo)差異較大，測(cè)量結(jié)果之間的不一致性日益凸顯。舊規(guī)程中所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)要求、檢定方法已不能滿足科技發(fā)展和應(yīng)用的需求。2015年12月7日，JJG879-2015《紫外輻射照度計(jì)檢定規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱“新規(guī)程”)由國(guó)家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)發(fā)布，并自2016年6月7日起實(shí)施。
二、規(guī)程主要修訂內(nèi)容說(shuō)明 1.光譜響應(yīng)與波段劃分
國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)將紫外輻射劃分為3個(gè)波段:UV-A(315nm～400nm)、UV-B(280nm～315nm)和UV-C(100nm～280nm)。為了滿足國(guó)際通用規(guī)范關(guān)于紫外輻射波段命名和波段劃分的要求，以及新舊規(guī)程之間的銜接與平穩(wěn)過(guò)渡，新規(guī)程在保留舊規(guī)程4個(gè)波段的基礎(chǔ)上，增加了CIE建議的3個(gè)紫外波段范圍:UV-A、UV-B和UV-C，如表1所示。在波段的命名方面做到更科學(xué)合理，例如:舊規(guī)程的UV-B波段命名為UV-310，UVA2波段命名為UV-365，UV-C波段命名為UV-254。由于(100～200)nm的紫外輻射在空氣中被強(qiáng)烈吸收，因此對(duì)于UV-C波段，規(guī)程僅考慮(200～280)nm波長(zhǎng)范圍。
針對(duì)一些應(yīng)用領(lǐng)域的特殊紫外波段計(jì)量需求，建議采用校準(zhǔn)和測(cè)試的方式進(jìn)行。隨著計(jì)量需求的增加，可以針對(duì)該領(lǐng)域起草相應(yīng)的校準(zhǔn)規(guī)范。例如，2015年頒布實(shí)施的JJF1525-2015《氙弧燈人工氣候老化試驗(yàn)裝置輻射照度參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范》，是為了滿足材料老化領(lǐng)域的特殊波段輻射照度計(jì)量需求，適用于氙弧燈人工氣候老化試驗(yàn)裝置在340nm、420nm、(300～400)nm、(400～800)nm、(300～800)nm等波長(zhǎng)范圍內(nèi)的(光譜)輻射照度校準(zhǔn)。
新規(guī)程中的光譜響應(yīng)與波段劃分:
UV-A波段:(315～400)nm，峰值波長(zhǎng)λp=(365±5)nm
UV-B波段:(280～315)nm，峰值波長(zhǎng)λp=(297±5)nm
UV-C波段:(200～280)nm，峰值波長(zhǎng)λp=(254±5)nm
UV-A1波段:(320～390)nm，峰值波長(zhǎng)λp=(365±5)nm
UV-365波段:峰值波長(zhǎng)λp=(365±2)nm，峰值半高寬度Δλ≤10nm
UV-310波段:(290～320)nm，峰值波長(zhǎng)λp=(310±5)nm
UV-254波段:峰值波長(zhǎng)λp=(254±2)nm，峰值半高寬度Δλ≤10nm
對(duì)于一級(jí)和二級(jí)紫外輻射照度計(jì)的光譜響應(yīng)和波段劃分，UV-365波段的峰值波長(zhǎng)可由λp=(365±2)nm擴(kuò)至λp=(365±3)nm，峰值半高寬度由Δλ≤10nm擴(kuò)至Δλ≤15nm；UV-254波段的峰值波長(zhǎng)可由λp=(254±2)nm擴(kuò)至λp=(254±3)nm，峰值半高寬度由Δλ≤10nm擴(kuò)至Δλ≤15nm。
2.紫外輻射照度計(jì)的分級(jí)
針對(duì)紫外輻射照度計(jì)性能指標(biāo)存在巨大差異的現(xiàn)狀，新規(guī)程采用分級(jí)方式，根據(jù)零值誤差(滿量程FS)、長(zhǎng)波響應(yīng)誤差、余弦特性(方向性響應(yīng))誤差、非線性誤差、換擋誤差、疲勞誤差、相對(duì)示值誤差等各項(xiàng)性能指標(biāo)，將紫外輻射照度計(jì)分為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)、一級(jí)和二級(jí)。在對(duì)市場(chǎng)上常用商業(yè)儀器的性能指標(biāo)進(jìn)行廣泛調(diào)研、測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，一級(jí)紫外輻射照度計(jì)的技術(shù)指標(biāo)約取樣本平均值的1/3，二級(jí)紫外輻射照度計(jì)的技術(shù)指標(biāo)約取樣本平均值的2/3，使修訂后的檢定規(guī)程以滿足更多商業(yè)儀器的檢定需求。
3.計(jì)量性能要求
針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)、一級(jí)和二級(jí)紫外輻射照度計(jì)，新規(guī)程對(duì)光譜響應(yīng)與波段劃分、零值誤差(滿量程FS)、長(zhǎng)波響應(yīng)誤差、余弦特性(方向性響應(yīng))誤差、非線性誤差、換擋誤差、疲勞誤差、相對(duì)示值誤差等的計(jì)量性能要求分別進(jìn)行了規(guī)定。
4.檢定用設(shè)備
(1)紫外輻射照度標(biāo)準(zhǔn)器
與舊規(guī)程一樣，新規(guī)程要求每個(gè)波段的紫外輻射照度標(biāo)準(zhǔn)器各3臺(tái)。在選擇紫外輻射照度標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)應(yīng)遵循:檢定標(biāo)準(zhǔn)級(jí)紫外輻射照度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)使用工作基準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)，檢定一級(jí)紫外輻射照度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)紫外輻射照度計(jì)(或工作基準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì))，檢定二級(jí)紫外輻射照度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)使用一級(jí)紫外輻射照度計(jì)(或標(biāo)準(zhǔn)級(jí)紫外輻射照度計(jì)，工作基準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì))。
(2)紫外輻射源
隨著紫外光源種類的增加，在新規(guī)程中增加了一些常用的紫外光源。
UV-A、UV-A1和UV-365波段的檢定用紫外輻射源采用黑光型高壓汞燈、高壓汞燈、UV-A熒光紫外燈、金屬鹵素?zé)?、LED光源(365nm)等；UV-B和UV-310波段采用UV-B熒光紫外燈；UV-C波段采用低壓汞燈。為減小光譜不匹配誤差，檢定用紫外輻射源應(yīng)與檢定紫外輻射照度標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)采用的紫外輻射源的光譜分布一致。
各種紫外輻射源的紫外輻射變化率在15min內(nèi)不超過(guò)±1.0%，紫外輻射源的實(shí)際可使用面積應(yīng)大于探測(cè)器的有效接收面積，其不均勻性不超過(guò)±2.0%。
紫外輻射源采用穩(wěn)壓電源供電，電壓不穩(wěn)定度不超過(guò)±2.0%/h。
(3)紫外輻射照度比較測(cè)量裝置
新規(guī)程中修改了紫外輻射照度計(jì)檢定裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，使其符合當(dāng)前的檢測(cè)裝置現(xiàn)狀。新規(guī)程中的檢定裝置主要由光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、光軌、可調(diào)探測(cè)器支架、擋屏、光闌、準(zhǔn)直激光器及光屏蔽箱組成，如圖1所示。去掉了屏蔽箱和通風(fēng)管道、旋轉(zhuǎn)定位支座等。要求光軌上應(yīng)附有測(cè)距標(biāo)尺，平直性誤差應(yīng)不超過(guò)±1mm。檢定時(shí)，紫外輻射源與探測(cè)器之間的距離應(yīng)大于光源有效輻射面最大尺寸的5倍以上。
(4)環(huán)境條件
室內(nèi)溫度由舊規(guī)程的20℃±5℃更改為23℃±5℃。
5.檢定方法的更改
參照國(guó)際紫外輻射照度測(cè)量的建議，新規(guī)程重新修改和補(bǔ)充了常用參數(shù)的測(cè)量方法和要求。例如:長(zhǎng)波響應(yīng)誤差、余弦特性(方向性響應(yīng))誤差、非線性誤差、換擋誤差、疲勞誤差等。
舊規(guī)程規(guī)定了紫外輻射照度計(jì)接收部分的角度響應(yīng)值誤差，當(dāng)入射角≤10°時(shí)，角度響應(yīng)值誤差不超過(guò)±10%。隨著科技和工藝的發(fā)展，目前的余弦接收器的余弦誤差有明顯減小。新規(guī)程更改為余弦特性(方向性響應(yīng))誤差，采用方向性總誤差f2的概念。完成對(duì)市場(chǎng)上20種商業(yè)紫外輻射照度計(jì)的方向性總誤差f2的測(cè)試分析，作為新規(guī)程中標(biāo)準(zhǔn)級(jí)和普通級(jí)余弦特性(方向性響應(yīng))誤差分級(jí)的指導(dǎo)。
6.不確定度評(píng)定方法
2008年，在國(guó)家質(zhì)檢總局的技改項(xiàng)目支持下，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院對(duì)紫外輻射照度工作基準(zhǔn)裝置進(jìn)行了技術(shù)改造。從量值溯源源頭、量值溯源方法、測(cè)量裝置、紫外輻射照度標(biāo)準(zhǔn)器等方面進(jìn)行了能力提升，使工作基準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的測(cè)量不確定度由7.0%～8.0%(k=1)改善為2.0%～2.5%(k=1)；紫外輻射照度工作基準(zhǔn)裝置的測(cè)量不確定度由原來(lái)的9.8%～10%(k=1)改善為3.3%～3.9%(k=1)；對(duì)外開(kāi)展紫外輻射照度計(jì)檢測(cè)的不確定度也由原來(lái)的13%～20%(k=1)改善為3.6%～10%(k=1)。
新規(guī)程中增加了“附錄C:標(biāo)準(zhǔn)級(jí)紫外輻射照度計(jì)測(cè)量不確定度評(píng)定實(shí)例”和“附錄D:一級(jí)紫外輻射照度計(jì)測(cè)量不確定度評(píng)定實(shí)例”。依據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，從紫外輻射照度計(jì)的檢定方法入手，建立相應(yīng)的測(cè)量模型，詳細(xì)分析了檢定過(guò)程中的測(cè)量不確定度來(lái)源。給出評(píng)定實(shí)例，對(duì)每一項(xiàng)不確定度來(lái)源和自由度進(jìn)行了分析，得到最終的合成測(cè)量不確定度和自由度。不確定度來(lái)源包括:標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的量值溯源不確定度，標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的測(cè)量重復(fù)性，標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的安裝與裝調(diào)誤差，被測(cè)紫外輻射照度計(jì)的測(cè)量重復(fù)性，被測(cè)紫外輻射照度計(jì)的安裝與裝調(diào)誤差，紫外光源的不穩(wěn)定性；紫外光源的不均勻性；光路中的雜散輻射，以及其他不確定度來(lái)源等。
三、規(guī)程執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題 1.注意光譜不匹配的影響
光譜不匹配誤差是目前使用紫外輻射照度計(jì)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的最顯著的誤差源，也是測(cè)量結(jié)果存在巨大發(fā)散的主要原因之一。
受材料工藝的限制，當(dāng)前市場(chǎng)上寬波段紫外輻射照度計(jì)的光譜響應(yīng)度不平坦，且存在帶外雜光，當(dāng)測(cè)試光源和定標(biāo)光源的光譜分布不一致時(shí)，必將產(chǎn)生光譜不匹配誤差，這個(gè)誤差的大小與儀器的性能有關(guān)，從百分之幾到百分之幾百。理論上，在已知光源相對(duì)光譜分布和探測(cè)器的光譜響應(yīng)度時(shí)，能夠采用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行修正。但是，實(shí)際中由于商業(yè)儀器的光譜響應(yīng)度未知、無(wú)法獲取被測(cè)光源的光譜分布量等未知因素，修正的難度很大。
目前可行的方案是:為減小光譜不匹配誤差，在選擇本級(jí)檢定用紫外輻射源時(shí)，應(yīng)確保與上級(jí)單位檢定標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)的紫外輻射源和用戶的測(cè)試光源三者的光譜分布一致。也就是說(shuō)，根據(jù)最終用戶使用紫外輻射照度計(jì)測(cè)試時(shí)的光源種類來(lái)選擇檢定用光源，能最大限度減小光源不匹配誤差。
目前的紫外光源種類較多，建議檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)檢測(cè)市場(chǎng)的計(jì)量需求，準(zhǔn)備一些穩(wěn)定性、均勻性等技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)程要求的常用紫外光源，例如:黑光型高壓汞燈、高壓汞燈、熒光紫外燈、LED燈、金屬鹵素?zé)舻?。在?biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)年檢時(shí)，向上級(jí)檢測(cè)單位提出在不同紫外光源下的檢定需求。上級(jí)檢測(cè)單位將在希望的幾種紫外光源下分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行檢定，給出與每種紫外光源相對(duì)應(yīng)的修正因子。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)展檢定時(shí)，應(yīng)根據(jù)客戶測(cè)試光源的類型，選擇相應(yīng)的檢定光源和相配套的修正因子。
2.注意探測(cè)器的光譜響應(yīng)范圍
被檢紫外輻射照度計(jì)的光譜響應(yīng)范圍應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的光譜響應(yīng)范圍一致，否則會(huì)導(dǎo)致測(cè)試誤差。目前，市場(chǎng)上商業(yè)UV-A紫外輻射照度計(jì)的起始波長(zhǎng)范圍差異較大。起始波長(zhǎng)有300nm、310nm、315nm、320nm等，截止波長(zhǎng)有390nm、400nm等，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)有365nm、350nm、352nm、360nm等。如果這些商業(yè)儀器僅用來(lái)測(cè)量單一的365nm特征譜線(如黑光型高壓汞燈)則影響不大，但是如果測(cè)試光源的光譜分布有時(shí)在波段的兩端(如熒光紫外燈、氙燈、金屬鹵素?zé)舻?，就會(huì)造成較大的測(cè)試偏差。
3.探測(cè)器的保存和使用
探測(cè)器的量值受濕度、溫度影響較大，應(yīng)避免在高溫高濕的環(huán)境下使用。平時(shí)應(yīng)將探測(cè)器保存在干燥箱內(nèi)，避免濾光片在潮濕的環(huán)境下發(fā)霉，影響到標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的量值。
在標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的使用過(guò)程中，不能用手觸摸探測(cè)器的接收面，避免表面受到污染而影響標(biāo)準(zhǔn)器的量值。避免讓探測(cè)器長(zhǎng)期暴露在較強(qiáng)的紫外輻照?qǐng)鲋?，防止出現(xiàn)性能老化。檢定結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)旋上探測(cè)器的保護(hù)蓋，避免受到灰塵污染。
當(dāng)近距離測(cè)量大面源紫外輻射源時(shí)，受紫外輻射照度計(jì)的余弦特性(方向性響應(yīng))誤差的影響，可能會(huì)出現(xiàn)大的測(cè)試誤差。
在使用過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)3臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)的量值之間出現(xiàn)偏離時(shí)，應(yīng)及時(shí)送檢。 摘自：中國(guó)計(jì)量報(bào)
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