发光强度标准灯

1发光强度标准灯检定规程本规程适用于发光强度标准灯(简称标准灯)的首次检定、后续检定和使用中检验。标准灯定型鉴定中有关计量性能的要求可参照执行。使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。发光强度标准灯是保持和传递发光强度单位量值的计量器具。它是按特定要求制作的发光特性稳定的白炽灯，其发光体布置成平面，玻壳的形状和附加光阑，力求避免或减少杂散光。此种灯在测量方向上光分布均匀，具有优良的量值再现性。4.1发光强度标准灯的稳定性发光强度标准灯出厂前必须按有关规定进行老化。老化后灯的稳定性应达到：在参考电流(见附录A)下点燃4h,真空灯的灯端电压变化应小于0.15%,充气灯的灯端电压变化应小于0.25%。4.2发光强度标准灯的角度特性发光强度标准灯应具有良好的水平及垂直角度特性，灯泡沿水平方向旋转±1.5°时，发光强度变化不超过0.6%。灯泡沿垂直方向旋转±1.0时，发光强度变化不超过4.3标准灯发光强度值的年变化率变化率及标定此灯所用上一级标准灯的级别按表1规定予以定级。标准灯级别待测灯级别发光强度年变化率应小于副基准一级一级二级标准灯发光强度的年变化率δ按下式计算：2式中：I₁——前次检定时的发光强度值；I₂——本次检定时的发光强度值。相邻两次检定之间，标准灯的累计点燃时间不得少于10h。4.4标准灯发光强度值的扩展不确定度各级标准灯发光强度值的扩展不确定度如表2所示。标准灯级别扩展不确定度工作基准一级二级5通用技术要求发光强度标准灯玻壳应无色、透明、洁净，在正面没有明显反碱、发雾、条纹、气泡、沙粒、擦伤等缺陷。发光强度标准灯的灯丝为平面排列，灯丝与挂钩电极连接要牢固，且不应有明显弯曲现象，灯丝对于所在平面不允许有目视可察觉的明显偏离。灯头与玻壳的固定要牢固，没有明显的歪头、偏心现象。导丝应牢固地焊接在灯头上，且不应有影响正常使用的缺陷。5.2标识标准灯上应清晰地标明该灯的型号、编号。标准灯的发光强度值是指正面法线方向的发光强度，因此，灯泡应明显标记测量方向。6计量器具控制计量器具控制包括：首次检定，后续检定和使用中检验。6.1检定条件6.1.1.1发光强度标准灯组用于检定各级待测标准灯的标准器是上一级标准灯组。6.1.1.2测光设备a)光度计：由性能稳定的带有V(λ)滤光器的光度接收器与不低于四位半数字式显示器组成。光度接收器的V(λ)匹配误差不大于3.5%。b)光度测量装置：由测光导轨、接收器夹具、分度转盘、滑车、可调灯架、光阑等组成。光轨长度要5m以上，平直性良好。测距米尺最小刻度1mm,借助游标可分3辨0.1mm。光轨调好后，平直性误差应不超过±1mm,测距米尺1m内的总误差不超过±0.2mm。测量装置各部件外表面要发黑。c)调整装置：由水准仪、比高仪、灯丝平面调节仪组成。灯丝平面调节仪的对线误差不超过±0.3mm。6.1.1.3供电电源与电测仪表a)供电电源：120V,10A直流稳压电源，输出电压(0～120)V连续可调对电流电压有不同要求的标准灯，采用相应直流稳压电源供电，10min内输出电压变化应不大于0.02%。b)电测仪表：由数字电压表(也可用与数字电压表同级别的直流电位差计及标准电池等配套设备)、标准电阻组成，控制各级基、标准灯所用电测仪表的准确度等级不低于表3规定。上述电测仪表应定期送检，以保证测量数值的准确。电测仪表副基准0.01级0.01级一级0.02级二级0.05级6.1.2环境条件测光系统所在的房间应为暗室。光轨周围用黑绒布作围帐，避免周围的杂光进入测光系统。测光系统及电测仪表所在房间的温度应保持在(23±5)℃,湿度小于85%RH。6.2检定项目检定项目见表4。检定项目首次检定后续检定外观++十十分布温度+十++十++仅适用于定型鉴定(测定方法见附录B)6.3检定方法4电量6.3.1电量戴上洁白手套将玻壳擦拭干净，首先检查有无灯号等标志，灯头是否松动，再将灯安装在灯架上，灯头在下，轻轻旋紧，利用灯丝平面调节仪检查灯丝，然后在约80%的参考电流值下点燃灯泡，以绒布作背景，遮住灯丝的直射光，检查玻壳，发现不符合5.1,5.2所列情况之一时，终止检定。6.3.2发光强度标准灯稳定性的测试方法灯灯仪表W古测量电路如图1所示。在参考电流下点燃待测灯4h,每隔0.5h时控制相应的电流值不变，测量一次灯端电压，每次不少于3个读数，取平均值作为该次结果。灯端压的相对变化按下式计算：式中：V₁———4h内测得端电压最高值；V₂——4h内测得端电压最低值：V——4h内测得端电压平均值。如果满足4.1要求，该灯此项指标合格，如果不满足4.1要求，可继续点燃，每隔半小时测量一次电压，直到在4h之内电压相对变化满足4.1要求为止。6.3.3待测灯在经稳定性测试合格后必须进行分布温度的检定，从而得到在规定分布温度下的电流值(检定要求与同级别分布温度标准灯一致，标定方法见分布温度标准灯检定规程)。复检时，发光强度变化小于3%(指标定分布温度时检定的发光强度值与该次检定发光强度值相对变化)的灯不再重新标定分布温度。6.3.4发光强度量值的检定及灯端电压的测量检定工作在测光导轨上进行，用不少于5只的副基准灯组检定工作基准灯，用不少于3只的工作基准灯组检定一级标准灯，用不少于3只的一级标准灯组检定二级标准6.3.4.1测量装置的调整调整光度接收器的接收面与灯丝平面，使它们垂直于光轨的水平测量轴线，且中心点位于该轴线上。6.3.4.2光路中杂散光的屏蔽5要在标准灯与光度接收器之间放置多个光阑，挡掉围帐和测量装置反射的杂散光，使其不能射入光度接收器的接收面，但不允许挡住由灯丝和球型玻壳所发出的光线射到接收面上。6.3.4.3各级标准灯都采用直流供电。供电和电测电路如图1所示。其中电压测量线必须从灯头处接出。控制在规定分布温度下该灯的电流，使其不变，测出光度计读数值，如果是待测灯还要对灯端电压进行测量。6.3.4.4标准灯点燃时要逐渐升高电压，在工作电流(指规定分布温度下该灯的电流)下进行预热，真空灯预热(4~6)min,充气灯预热(7~8)min,待发光稳定后再开始正式测量。测量结束后，将电压逐渐降低，然后关闭直流稳压电源。为了保持标准灯发光强度值的可靠性，在使用中不允许超过工作电流0.5%,如过流严重，则需进行检查，或重新标定其量值。6.3.4.5用光度计测量发光强度值的两种方法a)等照度测量方法让标准灯、待测灯、比较灯在光度计上产生相等的照度。利用距离平方反比定律进行发光强度值的计算。适当选择光度接收器到比较灯的距离，使光度计的灵敏度应达到：当灯在工作距离下相对变化0.1%时，光度计读数显示至少变化0.2%。1)测量程序光度接收器要装在带有分度转盘的滑车上，打开光度计电源进行预热并预照光度接收器，当稳定度达到在10min示值变化小于0.2%时再开始测量。预照时光度计的读数应接近实验时的读数。固定比较灯和光度接收器位置，它们之间距离应保证d家，d大于其灯丝线度(如灯丝发光面为矩形则指对角线的长度)的15倍以上，如图2所示。光度接收器对准比较灯，测出此时光度计读数值m,然后将光度接收器转180使光度接收器对准标准灯，改变标准灯到光度接收器的距离d标，使光度计读数仍为m,即照度相同，再用比较灯与待测灯重复上述过程，使比较灯与待测灯同样达到照度相同，则有：dt6经整理可得：dv——标准灯灯丝平面到光度接收器的距离；d#——待测灯灯丝平面到光度接收器的距离。测量过程中，比较灯位置保持不变，标准灯与待测灯应交替进行。例如，标准灯3只，待测灯为6只，测量顺序如下：标准灯1,待测灯1、2、3,标准灯2,待测灯4、5、6,标准灯3。2)数据处理由于用多只标准灯进行标定，可由公式(4)得到标定位置的照度值：d(称)——标准灯到光度接收器的距离；照度平均值为：于是得到单只灯照度值对平均值的相对偏差为：对每只标准灯算得的δ;值应满足表5所列数据。若某只标准灯的δ;值超出表5所规定数据，该标准灯应予重测，重测后仍超出规定，则剔出该标准灯，另换一只标准灯进行标定，并重新计算E。标准灯级别副基准灯一级计算出待测灯的发光强度值：b)等距离测量方法：I=Ed。7光度接收器等距离法要求：光度计的非直线性，在工作范围内，检定工作基准灯时，不得大于0.1%;检定一级、二级标准灯时，不得大于0.2%。如果超过，则必须进行修正。光度接收器标准灯、待测灯、参考灯到光度接收器的距离皆相等，且位于同侧。实验前应将光度接收器充分预照，当达到在0.5h内光度计示值变化小于0.3%时，再开始正式测量。1)测量程序将一只参考灯、一组标准灯、数只待测灯交替排序，放在与光度接收器相同距离处，如图3所示。例如，标准灯为3只，待测灯为6只，测量顺序如下：参考灯，标准灯1,待测灯1、2、3,参考灯，标准灯2,待测灯4、5、6,标准灯3,参考灯。将参考灯、标准灯、待测灯先后对准光度接收器，对应测出光度计的读数m。、m:、m#,根据下式得到待测灯的发光强度值：参考灯用来监视测量系统的稳定性，根据示值变化规律可对测量数据进行修正。参考灯标准灯待测灯图3等距离法示意图2)数据处理由于用多只标准灯进行标定，由公式(9)得到光强常数：式中：m(标)——标准灯所对应的光度计读数值(必要时是按附录C进行修正后的值);I(称)——标准灯的发光强度值；i——标准灯序号(i=1,2,3,…)。按6.3.4.4a)2)中方法(用C代替E)算出光强常数平均值C,再算出单只灯光强常数对平均值的相对偏差δ;,且δ值应满足表5所列数据。8计算出待测灯的发光强度值：式中：m待——待测灯所对应的光度计的读数(必要时要进行系统的稳定性及非线性修正，见附录C和附录D)。6.3.4.6无论采用哪种测量方法，每只灯应有3个以上测量读数，取其平均值，如果单次测量读数对平均值的相对误差大于0.3%,应适当增加测量次数，剔除偏差较大的6.3.4.7用一组标准灯检定待测灯，要进行两轮实验，两轮标定的量值相对偏差应不大于表6所列的数据，否则还需进行第三轮测量，剔除偏差大的数据，再取平均值作为最后检定结果。待测标准灯级别一级二级6.3.4.8对于各级待测灯的检定结果，电流应给出5位有效数字，电压应给出4位有效数字，发光强度值应给出4位有效数字。6.4检定结果的处理首次送检的灯，除年变化率外，其余各项经检定合格的可发给检定证书，但不予定级，只标明合格。使用一年后进行复检，再予以定级。在符合用高一级别的标准灯组标定待测灯条件下，待测灯发光强度的年变化率按表1规定的予以定级，发给检定证书.并标明此灯的等级。如果达不到表1最低规定，发给检定结果通知书。6.5检定周期一、二级标准灯检定周期一般不超过1年。工作基准灯检定周期一般不超过3年。若累计点燃时间达到60h,虽未到期，也应送检。9附录A国产发光强度标准灯的光电参数目前我国生产的发光强度标准灯的光电参数见表A.1。型号(额定值)电压/V(标称值)电流/A(参考值)(参考值)备注4充气7真空充气水平和垂直角度特性的测定方法将发光强度标准灯安装在可水平和垂直转动并有刻度盘的特殊灯架上，首先调整被测灯的灯丝平面和光度接收器的测试平面平行，使其垂直于光轨测量轴线，它们的中心点处于测量轴线上，并使灯丝的垂直转动轴和水平转动轴都垂直于测量轴线。固定光度接收器与标准灯距离并在它们之间放置多个光阑，以防止杂散光进入光度接收器。把光度接收器与数字显示器联接并预照半小时使光度计读数稳定。测量时先控制灯端电流不变，测出光度计的读数m,再将灯沿水平方向分别转动±1.5°测出相应的光度计读数ms。发光强度的水平变化量δ水可按下式计算；按同样方法可得到发光强度的垂直变化量。发光强度标准灯的角度特性应满足4.2的要求。附录C测量系统不稳定性修正系数的计算方法在室温比较稳定的情况下，光度接收器经过充分预照后，其响应度随时间的变化基本上是线性的。以6.3.4.4b)中安排的测量顺序为例，参考灯的测量顺序为1,6,12,相应的光度计读数为m₁,m₆,m₂,以测量m₆时测量系统的响应度为准。参考灯在两次测之间，测量系统响应度的相对变化为：若|Al≤0.2%可不进行不稳定性修正。平均每测一只灯响应度的相对变化为或12)在式(C.1),(C.2)中，当对第二只至第五只灯的读数进行修正时取i=1,对第七只到第十一只灯的数进行修正时取i=12。于是得到标准灯1,待测灯1,2,3的修正系数分别为依此类推式中：i——灯的测量顺序的序号。原读数乘以修正系数即得修正后的读数值。检定用光度计非直线性的修正方法用等距离法标定待测灯的发光强度时，光度计非直线性误差(在工作范围内)如不符合6.3.8.2的规定，则应进行非直线性修正。方法如下：标准灯及待测灯在同一位置分别对准光度接收器，读出光度计的读数m标、m,测出光度接收器到灯丝平面的距离d(此距离为等距离法标灯的距离),然后再移动标准灯使光度接收器的读数为m作，测出此时标准灯到光度接收器的距离d,。非线性相对偏差按下式计算：测试中用一只标准灯做两遍同样测量，取平均值B作为此型号(此发光强度范围)的待测灯的相对偏差。于是得到非直线性修正系数为：H=1+B原读数乘以修止系数即得修正后的读数值。注意不同型号的待测灯修止系数要分别测定。用标准灯标定同一型号的待测灯时(发光强度值接近)不用进行非线性修正。失配修正系数的计算方法如果标准灯与待测灯的分布温度不同，应按下式计算失配修正系数：式中：Pa——待测灯的相对光谱功率分布；P——标准灯的相对光谱功率分布；V(λ)--光谱光视效率；S(a)——带有V(a)滤光器的接收器的相对光谱响应度。把标准灯、待测灯和光度接收器分别送到有关部门检测可得Pa,P和S(λ)的值，查阅CB/T2900.65—2004《电工术语照明》可得到v(λ)的值。不确定度评定实例本附录仅对用BDQ7型副基准灯，采取等距离法，标定BDQ7型工作基准灯的发光强度值的测量结果，进行不确定度评定。F.1测量方法按本规程的相关步骤(见图3),标准灯、待测灯到光度接收器的距离都为2.5m,标定时，读出待测灯所对应的光度计读数和标准灯所对应的光度计读数，经计算得到待测灯的发光强度值。F.2数学模型F.2.1建立数学模型：C——标准灯组的光强常数(C=0.61143)——待测灯的发光强度值(1#=410.4cd)。F.2.2灵敏系数F.3输入量的标准不确定度的评定F.3.1输人量m#的标准不确定度的评定F.3.1.1A类方法评定在给定电流下，固定待测灯灯丝平面到光度接收器的距离(2.5m),连续读取光度计的读数：671.5,671.7,671.3,671.2,671.1,671.1,671.2,根据贝塞尔公式，计算平均值的实验标准差：F.3.1.2由于电测系统的不确定度，供给待测灯的实际电流值与规定值存在差异，估计最大差异可达0.03%,认为服从均匀分布，则电流值的相对标准不确定度为：又因为光度计读数正比于发光强度值，所以，待测灯电流的不确定度对mg标准不确定度贡献为：由于此项不确定度是按电流的最大差异计算的，则认为F.3.1.3光度接收器与待测灯灯丝平面调节的不确定度本规程规定：灯丝平面调节仪的对线误差不超过±0.3mm。光度接收器与待测灯丝平面的调整带来的对距离的影响不会超过±0.6mm,且服从三角分布，则光度接收器与待测灯灯丝平面的调整带给距离的标准不确定度为：同样可认为：F.3.2输入量℃的标准不确定度的评定F.3.2.1A类方法评定本次实验用了七只副基准灯，每只灯的光强常数分别为：0.61062,0.61176,0.61173,0.61120,0.61188,0.61172,0.61108,根据贝塞尔公式，计算平均值的实验标准差：其自由度为：F.3.2.2副基准灯的发光强度值的不确定度对C的影响由发光强度副基准灯的检定证书得到，测量结果的相对扩展不确定度U=0.28%,又因为光强常数F.4标准不确定度分量的评定标准不确定度分量及相关