JJF 1572-2016辐射热计校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 5 7 22 0 1 6辐射热计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rR a d i a t i o nF l u x m e t e r s 2 0 1 6-0 6-2 7发布2 0 1 6-0 9-2 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布辐射热计校准规范 C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rR a d i a t i o nF l u x m e t e r sJ J F1 5 7 22 0 1 6 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:上海市计量测试技术研究院中国计量科学研究院中国测试技术研究院 参加起草单位:浙江省计量科学研究院陕西省计量科学研究院 本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释J J F1 5 7 22 0 1 6本规范主要起草人:夏 铭(上海市计量测试技术研究院)邓玉强(中国计量科学研究院)陈潇潇(中国测试技术研究院)参加起草人:高建强(上海市计量测试技术研究院)马 瑶(浙江省计量科学研究院)李 奕(陕西省计量科学研究院)J J F1 5 7 22 0 1 6目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量性能要求(1)4.1 零点漂移(1)4.2 辐照度相对示值误差(1)5 校准条件(2)5.1 环境条件(2)5.2 测量标准及其他设备(2)6 校准项目和校准方法(2)6.1 校准项目(2)6.2 校准方法(2)7 校准结果表达(3)8 复校间隔时间(4)附录A 参考光源工作距离处辐照不均匀度和不稳定度指标评价推荐方法(5)附录B 辐射热计校准原始记录推荐格式(6)附录C 辐射热计校准证书内页推荐格式(8)附录D 辐射热计测量结果的不确定度评定示例(9)J J F1 5 7 22 0 1 6引 言J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 3 2 光学辐射计量名词术语及定义、J J F1 0 5 9.1 测量不确定评定与表示和J J F1 0 7 1 国家计量校准规范编写规则共同构成支撑本规范制定的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F1 5 7 22 0 1 6辐射热计校准规范1 范围本规范适用于测量范围为(0.12)kW/m2的辐射热计辐照度参量的校准,其他测量范围的辐射热计辐照度参量的校准可参照本规范执行。2 引用文件本规范引用了下列文件:G B/T1 8 2 0 4.1 公共场所卫生检验方法 第1部分:物理因素凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述辐射热计主要用于公共场所以及劳动卫生、采暖通风、建筑节能等领域内辐射热的测量。辐射热计通常由辐射探头、信号处理单元和读数显示单元组成,示意图如图1,其中辐射探头由交替排列的吸收层和反光层、传感器、热沉基底等组成。图1 辐射热计示意图辐射热计的工作原理是在辐射热的照射下,辐射探头的吸收层吸收辐射热后温度升高,使传感器产生电响应。吸收层光谱响应度平坦,几乎能吸收全部辐射热;而反光层几乎不吸收任何辐射热,传感器产生的电动势几乎为零。将吸收层与反光层的传感器产生的电响应相比较,可消除由热沉基底背景温度变化所产生电响应的影响,得到辐射热产生的电响应,经过信号处理单元处理后,通过读数显示单元显示读数,其测量单位通常为W/m2或kW/m2。4 计量性能要求4.1 零点漂移辐射热计辐照度示值为零时,5m i n内零点的最大漂移量不超过满量程的1%。4.2 辐照度相对示值误差辐射热计的辐照度相对示值误差不超过1 0%。1J J F1 5 7 22 0 1 6注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。5 校准条件5.1 环境条件温度:(2 35);相对湿度:8 0%;室内应无影响测量结果的电磁干扰、振动和杂散辐射。5.2 测量标准及其他设备5.2.1 绝对辐射计辐照度测量范围(0.12)kW/m2,不确定度为Ur e l=2%(k=2)。5.2.2 参考光源工作距离处辐照不均匀度2%;辐照不稳定度2%(3 0m i n内)。5.2.3 电测仪表不低于0.0 5级,分辨力不低于1V。6 校准项目和校准方法6.1 校准项目辐射热计有以下的校准项目:零点漂移;辐照度相对示值误差。6.2 校准方法6.2.1 校准前检查6.2.1.1 辐射热计应无影响计量性能的电气及机械故障和损伤。6.2.1.2 辐射热计探头的接收面应保持清洁、干燥、均匀,没有变色、起泡和脱落现象。6.2.1.3 辐射热计的显示单元如是指针式的,应当标尺清晰,不能有卡针现象,换挡开关转动灵活,接触良好,分挡指示正确;显示单元如是数字式的,应当采样正常,数字显示清晰正确。6.2.2 零点漂移盖上辐射热计探头的保护盖,调节辐射热计的示值为零,连续观察5m i n,记录相对于满量程的最大漂移量。6.2.3 辐照度相对示值误差6.2.3.1 调整参考光源和绝对辐射计、被校辐射热计的探头接收面,将绝对辐射计和被校辐射热计的探头接收面调整处于同一平面,并使光束垂直入射到接收面。6.2.3.2 开启电测仪表和参考光源,按要求预热,待参考光源稳定后开始测试。辐照度相对示值误差校准示意图如图2。2J J F1 5 7 22 0 1 6图2 辐射热计辐照度相对示值误差校准示意图6.2.3.3 辐照度校准点可在(0.5 0.2)k W/m2,(1.0 0.2)k W/m2和(1.5 0.2)k W/m2范围内各选取一点,根据实际需要可适当增加校准点。6.2.3.4 绝对辐射计和被校辐射热计交替分别测量3次,并将测量结果记录到原始记录中。取各自3次测量值的算术平均值分别作为绝对辐射计的标准值ES和被校辐射热计的示值EDUT,并按公式(1)和公式(2)分别计算出相对示值误差和修正因子C。相对示值误差:=EDUT-ESES1 0 0%(1)修正因子C:C=ESEDUT(2)式中:EDUT 被校辐射热计3次测量值的算术平均值;ES 绝对辐射计3次测量值的算术平均值。7 校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;3J J F1 5 7 22 0 1 6l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。8 复校间隔时间建议辐射热计的校准周期为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。4J J F1 5 7 22 0 1 6附录A参考光源工作距离处辐照不均匀度和不稳定度指标评价推荐方法A.1 工作距离处辐照不均匀度参考光源按要求预热后,在工作距离处测试平面上选取一不小于被校辐射热计探头有效探测面积1.2倍的工作区域,将此工作区域均匀等分为至少9块测试区域,辐照度用合适的仪器进行测量,该仪器的探头尺寸应不大于被校辐射热计探头的尺寸。辐照不均匀度按公式(A.1)计算:SE=Em a x-Em i nEm a x+Em i n1 0 0%(A.1)式中:SE 参考光源工作距离处辐照不均匀度;Em a x 测试区域的辐照度最大值;Em i n 测试区域的辐照度最小值。A.2 辐照不稳定度参考光源按要求预热后,在工作距离处测试平面上选取一不小于被校辐射热计探头有效探测面积1.2倍的工作区域,在此工作区域内选取任意一点使用合适的仪器进行辐照度测量,3 0m i n内等间隔读取辐照度值至少n次(n1 0)。辐照不稳定度按公式(A.2)计算:St=Em a x-Em i nEm a x+Em i n1 0 0%(A.2)式中:St 参考光源的辐照不稳定度;Em a x 3 0m i n内n次测量的辐照度最大值;Em i n 3 0m i n内n次测量的辐照度最小值。5J J F1 5 7 22 0 1 6附录B辐射热计校准原始记录推荐格式辐射热计校准原始记录推荐格式(一)第 页 共 页原始记录编号证书编号委托方名称委托方地址委托方电话样品名称型号规格生产厂/商样品编号外观正常;有缺陷;其他说明:技术依据校准地点主要测量标准:名称/型号编号证书编号/有效期限测量范围/准确度等级或最大允差或不确定度实验室环境条件测量开始时测量结束时温度相对湿度其他特殊条件校准人员:校准日期:年 月 日核验人员:核验日期:年 月 日6J J F1 5 7 22 0 1 6辐射热计校准原始记录推荐格式(二)一、零点漂移(5m i n):。二、辐照度相对示值误差:序号绝对辐射计被校辐射热计测量值kW/m2标准值kW/m2测量值kW/m2示值kW/m2相对示值误差%修正因子不确定度123第 页 共 页7J J F1 5 7 22 0 1 6附录C辐射热计校准证书内页推荐格式一、零点漂移(5m i n):。二、辐照度相对示值误差:标准值示值相对示值误差修正因子不确定度8J J F1 5 7 22 0 1 6附录D辐射热计测量结果的不确定度评定示例D.1 概述D.1.1 测量方法依据本规范。D.1.2 环境条件温度:(2 35);相对湿度:8 0%。D.1.3 计量标准绝对辐射计,相对扩展不确定度为Ur e l=2%(k=2)。D.1.4 配套设备符合本规范要求的参考光源及电测仪表。D.1.5 被测对象辐射热计,辐照度最大允许误差为1 0%。D.1.6 测量过程绝对辐射计和被校辐射热计在距离参考光源相同距离上交替分别测量3次,取各自3次测量值的算术平均值分别作为绝对辐射计的标准值和被校辐射热计的示值。D.2 测量模型C=ESEDUT 式中:C 被校辐射热计的修正因子;EDUT 被校辐射热计3次测量值的算术平均值;ES 绝对辐射计3次测量值的算术平均值。D.3 辐射热计辐照度示值修正因子测量结果的不确定度评定辐射热计辐照度示值修正因子测量结果的不确定度主要包括以下方面:D.3.1 被校辐射热计测量重复性所引入的标准不确定度分量u1。对一台常规的辐射热计,在辐照度1.0kW/m2附近连续重复测量1 0次,得到测量列:0.9 8,0.9 9,1.0 0,0.9 9,0.9 7,0.9 8,0.9 6,0.9 9,0.9 6,0.9 8,单 位 为kW/m2,采用A类评定方法。E=1nni=1Ei=0.9 8 0kW/m2 单次相对实验标准差为:s=1 0i=1(Ei-E)2n-1E=0.0 1 330.9 8 0=1.3 6%9J J F1 5 7 22 0 1 6 任意选取3台常规的同类型辐射热计,每台分别在3个档次,各在重复性条件下连续测量1 0次,共得到9组测量列,每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差如表D.1所示。表D.1 m组实验标准差计算结果辐照度区域0.5kW/m2附近1.0kW/m2附近1.5kW/m2附近相对实验标准差sjs1 1.3 6%s2 1.4 4%s3 1.5 8%s4 1.4 8%s5 1.4 4%s6 1.4 7%s7 1.3 5%s8 1.4 3%s9 1.3 9%合并样本标准差sp为:sp=1mmj=1s2j=1.4 4%实际测量时,在重复性条件下连续测量3次,以3次测量算术平均值为测量结果,则可得到:u1=sp/3=0.8 3%D.3.2 绝对辐射计上级量传所引入的标准不确定度分量u2。绝对辐射计上级量传的不确定度为Ur e l=2%(k=2),采用B类评定方法进行评定。u2=ak=2%2=1.0%D.3.3 参考光源工作距离处辐照不均匀度所引入的标准不确定度分量u3。参考光源工作距离处辐照不均匀度优于2%,根据不均匀度的定义和计算公式,其区间的半宽度为2%,在此区间内认为服从均匀分布,采用B类评定方法进行评定。u3=ak=2%3=1.1 5%D.3.4 参考光源辐照不稳定度所引入的标准不确定度分量u4。参考光源的辐照不稳定度优于2%,根据不稳定度的定义和计算公式,其区间的半宽度为2%,在此区间内认为服从均匀分布,采用B类评定方法进行评定。u4=ak=2%3=1.1 5%D.3.5 绝对辐射计和辐射热计测量位置偏差所引入的不确定度分量u5=0.2%。D.3.6 标准不确定度汇总表输入量的标准不确定度汇总于表D.2。01J J F1 5 7 22 0 1 6表D.2 标准不确定度汇总表标准不确定度ui不确定度来源标准不确定度值u1被校辐射热计的测量重复性0.8 3%u2绝对辐射计上级量传1.0%u3参考光源的辐照不均匀度1.1 5%u4参考光源的辐照不稳定度1.1 5%u5测量位置的偏差0.2%D.3.7 相对合成标准不确定度的计算上述各标准不确定度分量彼此独立不相关,所以相对合成标准不确定度可按下式得到:uc r e l(C)=u21+u22+u23+u24+u25=2.1 0%D.3.8 扩展不确定度取k=2,则扩展不确定度为:Ur e l(C)=2uc r e l(C)=22.1 0%=4.2 0%5%D.3.9 校准和测量能力D.3.9.1 选择一台最佳性能的辐射热计,在辐照度1.0kW/m2附近连续重复测量1 0次。得到 测 量 列 为:0.9 8,0.9 9,1.0 0,0.9 9,0.9 9,0.9 8,0.9 9,0.9 8,0.9 9,0.9 9,单 位 为kW/m2。按D.3.1条(A类 评 定)可 得 到 单 次 相 对 实 验 标 准 差s=0.6 4%,3次测量平均值的相对实验标准差s(E)为:s(E)=s/3=0.3 7%u1=s(E)=0.3 7%D.3.9.2 标准不确定度汇总表标准不确定度汇总表见表D.3。表D.3 标准不确定度汇总表标准不确定度ui不确定度来源标准不确定度值u1被校辐射热计的测量重复性0.3 7%u2绝对辐射计上级量传1.0%u3参考光源的辐照不均匀度1.1 5%u4参考光源的辐照不稳定度1.1 5%u5测量位置的偏差0.2%D.3.9.3 相对合成标准不确定度的计算按D.3.7条方法可得到uc r e l(C)=u 12+u22+u23+u24+u25=1.9 6%D.3.9.4 校准和测量能力11J J F1 5 7 22 0 1 6校准和测量能力Ur e l可用k=2的扩展不确定度来表示:Ur e l(C)=2uc r e l(C)=21.9 6%=3.9 2%4%D.4 测量不确定度的报告与表示由于辐射热计辐照度示值修正因子测量结果的不确定度在整个测量范围内差别不大,根据上述不确定度评定结果,在整个测量范围内对于常规的辐射热计辐照度示值修正因子测量结果的不确定度为Ur e l=5%(k=2),对于最佳性能的辐射热计辐照度示值修正因子测量结果的校准和测量能力为Ur e l=4%(k=2)。21J J F1 5 7 22 0 1 6