亮度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范

昕瑞德環(huán)保

　　亮度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范包括以下幾個(gè)方面：

　　一、范圍

　　規(guī)定適用于亮度計(jì)(又稱光度計(jì))的校準(zhǔn)，確定了亮度計(jì)相關(guān)計(jì)量特性的校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)形式等內(nèi)容。

　　二、引用文件

　　列出在校準(zhǔn)過(guò)程中需要引用的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等文件。

　　三、術(shù)語(yǔ)和定義

　　亮度(Luminance)

　　定義為單位投影面積、單位立體角上的光通量，單位為坎德拉每平方米(cd/m2)。

　　亮度計(jì)(Luminance meter)

　　一種用于測(cè)量發(fā)光體表面亮度的儀器，通過(guò)特定的光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器將入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而得出亮度值。

　　四、校準(zhǔn)條件

　　環(huán)境條件

　　溫度：通常要求在(20±5)°C的范圍內(nèi)。較穩(wěn)定的溫度能減少儀器熱脹冷縮帶來(lái)的測(cè)量誤差。

　　濕度：一般為相對(duì)濕度不超過(guò)85%。濕度太大會(huì)影響儀器的光學(xué)部件性能以及電路部分功能，尤其是那些對(duì)濕度敏感的電子元件。

　　其他：避免外界強(qiáng)磁場(chǎng)和電場(chǎng)干擾測(cè)量區(qū)域，否則可能影響亮度計(jì)內(nèi)部光電探測(cè)器和電路系統(tǒng)的正常工作，導(dǎo)致測(cè)量偏差。

　　標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

　　標(biāo)準(zhǔn)光源

　　具有已知準(zhǔn)確亮度值的光源，例如標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈(其亮度可根據(jù)標(biāo)定參數(shù)，如燈絲溫度、發(fā)光面積等精確計(jì)算得到)或者更精確的標(biāo)準(zhǔn)光度積分球系統(tǒng)。光度積分球系統(tǒng)能提供均勻漫反射的出射光場(chǎng)，其亮度穩(wěn)定性高、可重復(fù)性好，可以方便地調(diào)整到不同的亮度水平用于校準(zhǔn)不同量程的亮度計(jì)。

　　光學(xué)導(dǎo)軌

　　為確保標(biāo)準(zhǔn)光源與被校亮度計(jì)之間保持精確的測(cè)量距離，光學(xué)導(dǎo)軌需要具有穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)、精確的線性移動(dòng)精度，其長(zhǎng)度一般根據(jù)實(shí)際校準(zhǔn)需求而定，通常為1 - 3米，以滿足不同類型和測(cè)量距離要求的亮度計(jì)校準(zhǔn)工作。

　　轉(zhuǎn)臺(tái)(可選)

　　如果需要對(duì)亮度計(jì)進(jìn)行不同角度下的亮度響應(yīng)校準(zhǔn)，則會(huì)用到轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備。轉(zhuǎn)臺(tái)能夠提供準(zhǔn)確的角度定位，其角度分辨力至少應(yīng)達(dá)到0.1°，以便精確控制和測(cè)量亮度計(jì)在不同入射角下的測(cè)量情況。

　　五、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

　　外觀檢查

　　目視檢查亮度計(jì)的外殼是否有損壞、裂縫或者變形;查看顯示屏是否清晰、無(wú)壞點(diǎn);各個(gè)操作按鍵應(yīng)靈活可用;探測(cè)器窗口不應(yīng)有劃痕、灰塵雜質(zhì)或污損等情況。這些外觀缺陷可能影響亮度計(jì)的正常使用、光學(xué)傳輸效率或者讀數(shù)準(zhǔn)確性。

　　示值誤差校準(zhǔn)

　　將被校亮度計(jì)放置在預(yù)先設(shè)定好的測(cè)量位置(借助光學(xué)導(dǎo)軌來(lái)精確控制該位置與標(biāo)準(zhǔn)光源之間的距離)，使亮度計(jì)的探測(cè)器中心正對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源的發(fā)光面中心。待讀數(shù)穩(wěn)定后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源在不同亮度設(shè)定值下進(jìn)行多次(如至少5次)測(cè)量，記錄亮度計(jì)的測(cè)量值 (y_i)，同時(shí)獲取標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)亮度值 (x_i)。利用貝塞爾公式分別計(jì)算各級(jí)亮度測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 (s = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n}(y_i-\overline{y})^2}{n - 1}})，其中(n)為測(cè)量次數(shù)，(\overline{y})為測(cè)量平均值。然后按照公式(\Delta L=\overline{y}-x)計(jì)算亮度示值誤差(\Delta L)。

　　線性度校準(zhǔn)

　　通過(guò)改變標(biāo)準(zhǔn)光源的輻射強(qiáng)度，以得到不同水平的亮度值(例如覆蓋被校亮度計(jì)量程的下限、中間值和上限附近多個(gè)均勻分布的點(diǎn))。對(duì)于每個(gè)亮度改變點(diǎn)，分別測(cè)量并記錄標(biāo)準(zhǔn)光源的標(biāo)準(zhǔn)亮度值 (x_j) 和亮度計(jì)的相應(yīng)測(cè)量值 (y_j)。假設(shè)亮度計(jì)具有線性測(cè)量關(guān)系(y = kx + b)，采用最小二乘法擬合直線方程，得到擬合系數(shù) (k) 和 (b)。然后比較測(cè)量值與擬合直線預(yù)測(cè)值之間的偏差程度，偏差量(\Delta y_j=y_j-(kx_j + b))，最大偏差量與滿量程輸出值的比值即為線性度指標(biāo)衡量依據(jù)。

　　視角特性校準(zhǔn)(如有必要)

　　使用轉(zhuǎn)臺(tái)，設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸與亮度計(jì)光學(xué)中心重合。從垂直于標(biāo)準(zhǔn)光源平面的參考方向開(kāi)始，逐步改變亮度計(jì)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光源的入射角(例如從 - 60°到+60°，每隔一定角度步長(zhǎng)，如10°進(jìn)行測(cè)量設(shè)置)。在每個(gè)角度下，記錄標(biāo)準(zhǔn)光源的標(biāo)準(zhǔn)亮度值(在此前提下，標(biāo)準(zhǔn)光源應(yīng)為均勻的朗伯體發(fā)光源，即在不同入射角下，其發(fā)出的亮度從光源表面法線方向向外周基本呈余弦規(guī)律變化)和亮度計(jì)的測(cè)量值。分析測(cè)量值隨入射角變化的曲線，觀察測(cè)量值是否大致符合余弦定律(即在理想情況下，朗伯體的亮度測(cè)量值隨入射角的余弦呈比例變化)，評(píng)價(jià)亮度計(jì)視角特性的準(zhǔn)確性。

　　六、校準(zhǔn)結(jié)果

　　校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理

　　對(duì)于校準(zhǔn)過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)，遵循正確的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析和處理。如前面提到示值誤差和線性度計(jì)算中的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、擬合直線等相關(guān)計(jì)算要按照既定的數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確運(yùn)算。

　　校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)容

　　基本信息：應(yīng)包含被校亮度計(jì)的名稱、型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠商、器具編號(hào)、校準(zhǔn)日期等。

　　校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)文件：說(shuō)明本次校準(zhǔn)是按照哪個(gè)校準(zhǔn)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行操作的。

　　校準(zhǔn)結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)：詳細(xì)列出每項(xiàng)校準(zhǔn)項(xiàng)目的結(jié)果，如示值誤差的具體數(shù)值、線性度的指標(biāo)(比如用百分比表示線性偏差);如果存在不符合校準(zhǔn)要求的項(xiàng)目，則應(yīng)明確指出并給出不合格情況的描述。

　　校準(zhǔn)有效期：根據(jù)校準(zhǔn)設(shè)備的穩(wěn)定性、應(yīng)用場(chǎng)景等因素規(guī)定一個(gè)合理的校準(zhǔn)有效期，例如通?？蔀橐荒?，但在一些特殊的高精度測(cè)量場(chǎng)合，校準(zhǔn)有效期可能設(shè)定為半年甚至更短時(shí)間。

　　七、復(fù)校時(shí)間間隔

　　根據(jù)亮度計(jì)的使用頻率、使用環(huán)境的惡劣程度、儀器本身的穩(wěn)定性等因素確定復(fù)校時(shí)間間隔。

　　頻繁使用(如每天使用多次)或者工作環(huán)境較為惡劣(如高溫、高濕度、存在較多灰塵或腐蝕性氣體環(huán)境)的亮度計(jì)，復(fù)校時(shí)間間隔可以相對(duì)較短，如半年;而對(duì)于那些使用較少、工作環(huán)境良好且穩(wěn)定性較好的亮度計(jì)，復(fù)校時(shí)間間隔可以適當(dāng)延長(zhǎng)至一至兩年。

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