JJF 2132-2024 荧光紫外灯人工气候老化试验装置校准规范：辐射照度参数

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2132—2024荧光紫外灯人工气候老化试验装置校准规范:辐射照度参数CalibrationSpecificationforArtificialAcceleratedWeatheringApparatusofFluorescentUVLamps:Irradiance2024-06-14发布2024-12-14实施国家市场监督管理总局发布JJF2132—2024荧光紫外灯人工气候老化试验装置校准规范:辐射照度参数CalibrationSpecificationforArtificialAcceleratedWeatheringApparatus→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→ofFluorescentUVLamps:Irradiance归口单位:全国光学计量技术委员会主要起草单位:广东省计量科学研究院中国计量科学研究院参加起草单位:广州合成材料研究院有限公司本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释本规范主要起草人:刘瑜(广东省计量科学研究院)朱峻青(广东省计量科学研究院)王彦飞(中国计量科学研究院)参加起草人:宋贻武(广东省计量科学研究院)高祥(广州合成材料研究院有限公司)Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3概述 (1)4计量特性 (2)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校准前检查 (2)6.2辐射照度的零值误差 (3)6.3辐射照度的示值相对误差(修正因子) (3)6.4辐射照度不均匀性 (3)7校准结果表达 (4)8校准结果的不确定度评定 (5)9复校时间间隔 (5)附录A原始记录推荐格式 (6)附录B校准证书内页推荐格式 (7)附录C不同类型荧光紫外灯的相对光谱能量分布 (8)附录D测量不确定度评定示例 (10)ⅡJJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1032—2005《光学辐射计量名词术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》、JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》共同构成本规范制定的基础性系列规范。本规范为首次发布。JJF2132—20241荧光紫外灯人工气候老化试验装置校准规范:辐射照度参数1范围本规范适用于荧光紫外灯人工气候老化试验装置辐射照度参数校准。2引用文件本规范引用下列文件:JJF1525氙弧灯人工气候老化试验装置辐射照度参数校准规范GB/T16422.1塑料实验室光源暴露试验方法第1部分:总则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概述荧光紫外灯人工气候老化试验装置(简称老化试验装置)采用荧光紫外灯为光源,模拟日光或窗玻璃过滤后日光中的紫外辐射对材料进行加速耐候性试验。荧光紫外灯有3种,1A型(UVA-340)、1B型(UVA-351)和2型(UVB-313),发射峰波长分别为340nm、351nm和313nm,不同类型荧光紫外灯的相对光谱能量分布图见附录C。老化试验装置主要由荧光紫外灯、样品架、温度控制装置(包括温度传感器、比较器和控制器等)、辐射照度计等组成。根据箱体结构不同分为梯形结构和矩形结构(见图1)。梯形结构采用多组荧光紫外灯管作为光源,均匀分布在装置的两侧,样品架位于灯管的外侧箱体斜边上与灯管垂直。辐照度探测器在样品架的中间位置,见图1a)。矩形结构在工作空间的顶部安装多个荧光紫外灯管,试验样品被静态安置在灯管下方的样品架上,见图1b)。JJF1525—2015的第4章,老化试验装置常用的辐射照度计探测器为多通道探测器,配有310通道和340通道,光谱响应范围(250~400)nm,310通道监测2型荧光紫外灯的辐射照度,340通道监测1A型和1B型荧光紫外灯的辐射照度。JJF2132—20242a)梯形结构装置结构图b)矩形结构装置结构图图1荧光紫外灯人工气候老化试验装置结构示意图4计量特性4.1零值误差不超过满量程的±1%。4.2示值相对误差不超过±10%。4.3不均匀性不超过18%。注:以上指标不适用合格性判定。5校准条件5.1环境条件实验室内无强烈的机械振动和电磁干扰。环境温度:15℃~35℃。相对湿度:不大于85%。电源电压:额定值±10%以内。5.2测量标准及其他设备辐射照度计:峰值波长λp=310nm±5nm;光谱分布应与被校装置中荧光紫外灯光谱分布一致。注:也可用双单色仪或紫外波段专用光谱仪。峰值波长λp=310nm±5nm;光谱分布应与被校装置中荧光紫外灯光谱分布一致。注:也可用双单色仪或紫外波段专用光谱仪。6校准项目和校准方法6.1校准前检查老化试验装置上应有铭牌,铭牌上标有型号、出厂编号、制造厂名及生产日期等信息,对其使用的电源和操作中的安全防护应给出明确的标记。老化试验装置灯管、辐射照度计探测器(以下称监测探测器)及试验仓内壁应清洁无污垢,无影响性能的机械损伤,显示部分和各功能开关应能正常工作。JJF2132—202436.2辐射照度的零值误差荧光紫外灯光源保持关闭,将标准辐射照度计探头(以下称标准探测器)放在样品架上与监测探测器相邻,分别将被校老化试验装置上的(光谱)辐射照度示值E0和标准辐射照度计的示值E记录在原始记录中。原始记录格式见附录A。设此时的满量程为EF,则计算零值误差ΔE为:×100%(1)式中:ΔE—零值误差;E0—老化试验装置(光谱)辐射照度示值,W·m-2或W·m-2·nm-1;E—标准辐射照度计(光谱)辐射照度示值,W·m-2或W·m-2·nm-1;EF—老化试验装置(光谱)辐射照度满量程值,W·m-2或W·m-2·nm-1。6.3辐射照度的示值相对误差(修正因子)对于有辐射照度显示的被校老化试验装置,按照以下的方法进行辐射照度的示值相对误差(修正因子)的测量。将标准探测器放置在样品架上与监测探测器水平相邻,标准探测器接收面与灯管平行。若监测探测器不在样品架平面,标准探测器应安放在样品架平面的中心处。开启装置电源,待老化试验装置稳定后读取标准辐射照度计的(光谱)辐射照度值,重复测量3次计算平均值作为标准(光谱)辐射照度值Es与老化试验装置显示的(光谱)辐射照度值Em一并记录在原始记录上。原始记录格式见附录A。根据式(2)计算示值相对误差ΔE或根据式(3)计算修正因子K。×100%(2)(3)式中:ΔE—示值相对误差;Es—标准(光谱)辐射照度,W·m-2或W·m-2·nm-1;Em—老化试验装置显示的(光谱)辐射照度,W·m-2或W·m-2·nm-1。6.4辐射照度不均匀性6.4.1测量位置两种结构老化试验装置的辐照不均匀性测试方法均采用五点法(参照GB/T16422.1中的C.3),5个点的测量位置如图2所示,位于样品放置平面内的有效区域,且均匀分布。JJF2132—20244图2辐射照度不均匀性测量点分布图6.4.2测量方法开启老化试验装置电源,待其工作稳定后,将标准探测器按图2所示5个点的测量位置分别放置,记录各个测量位置的(光谱)辐射照度值。原始记录格式见附录A。取其中最大值Emax和最小值Emin,根据式(4)计算老化试验装置的辐照不均匀性。×100%(4)式中:δE—辐射照度的不均匀性;Emax—最大(光谱)辐射照度值,W·m-2或W·m-2·nm-1;Emin—最小(光谱)辐射照度值,W·m-2或W·m-2·nm-1。如果老化试验装置有多个平面试样架,需按照6.4.2的方法测量每个面的辐射照度不均匀性。7校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书内页推荐格式见附录B。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或应用有关时,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;l)校准结果及测量不确定度的说明;5m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、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校准结果的不确定度评定荧光紫外灯人工气候老化试验装置辐射照度参数校准结果的不确定度评定示例见附录D。9复校时间间隔复校时间间隔建议一般不超过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。JJF2132—20246附录A原始记录推荐格式原始记录编号证书编号送校单位仪器名称型号/规格出厂编号校准依据校准地点标准器具/编号不确定度(或准确度)证书号/有效期环境条件温度:℃相对湿度:%一、校准前检查:二、零值误差校准结果仪器满量程/(W·m-2·nm-1)光源关闭时标准器示值/(W·m-2·nm-1)光源关闭时仪器示值/(W·m-2·nm-1)零值误差/%三、示值相对误差(修正因子)波长/nm仪器示值/(W·m-2)或(W·m-2·nm-1)标准器示值/(W·m-2)或(W·m-2·nm-1)标准器示值平均值/(W·m-2)或(W·m-2·nm-1)示值相对误差/%或修正因子四、辐射照度不均匀性样品架平面位置实测值/(W·m-2)或(W·m-2·nm-1)不均匀性/%位置1位置2位置3位置4位置5校准证书号:校准结果的不确定度:U=(k=校准证书号:校准:核验:校准日期:年月日7附录B校准证书内页推荐格式1.校准前检查:2.零值误差:3.示值相对误差或修正因子:波长/nm示值/(W·m-2)或(W·m-2·nm-1)标准值/(W·m-2)或(W·m-2·nm-1)示值相对误差/%或修正因子4.辐射照度不均匀性/%:8附录C不同类型荧光紫外灯的相对光谱能量分布C.1GB/T16422.3中描述了不同荧光紫外灯的相对光谱能量分布。C.2UVA-340荧光紫外灯的相对光谱能量分布见表C.1。表C.1UVA-340荧光紫外灯的相对光谱能量分布指标波长带宽/nm最小值/%最大值/%λ<290—0.01290≤λ≤3205.99.3320<λ≤36060.965.5360<λ≤40026.532.8注:UVA-340荧光紫外灯辐射能量峰值波长在340nm附近,表C.1中的数据为给定波长带宽内的辐照度占总辐照度的百分比,总辐照度的波长通带为290nm~400nm。C.3UVA-351荧光紫外灯的相对光谱能量分布见表C.2。表C.2UVA-351荧光紫外灯的相对光谱能量分布指标波长带宽/nm最小值/%最大值/%λ<300—0.2300≤λ≤3201.13.3320<λ≤36060.566.8360<λ≤40030.038.0注:UVA-351荧光紫外灯辐射能量峰值波长在351nm附近,表C.2中的数据为给定波长带宽内的辐照度占总辐照度的百分比,总辐照度的波长带宽为290nm~400nm。C.4UVB-313荧光紫外灯的相对光谱能量分布见表C.3。9表C.3UVB-313荧光紫外灯的相对光谱能量分布指标波长带宽/nm最小值/%最大值/%λ<2901.35.4290≤λ≤32047.865.9320<λ≤36026.943.9360<λ≤4001.77.2注:UVB-313荧光紫外灯辐射能量峰值波长在313nm附近,表C.3中的数据为给定波长带宽内的辐照度占总辐照度的百分比,总辐照度的波长带宽为250nm~400nm。C.5UVA-340、UVA-351和UVB-313这3种类型荧光紫外灯的相对光谱能量分布如图C.1所示。图C.13种类型荧光紫外灯相对光谱分布图测量仪器:OL756光谱辐射计。波长采样间隔1nm,测量带宽1nm。溯源标准:测量前采用汞灯和光谱辐射标准灯对OL756光谱辐射计的波长和光谱辐射照度响应度进行校准。光谱辐射照度标准灯的量值溯源至光谱辐射照度国家基准。JJF2132—202410附录D测量不确定度评定示例本附录仅就用340nm波段的标准辐照计校准辐射照度为0.7W·m-2·nm-1的荧光紫外灯人工气候老化试验装置的示值误差测量结果不确定度做评定示例分析。D.1校准方法将标准辐射照度计探测器(下称标准探测器)放置在样品架上与老化试验装置上监测探测器水平相邻的位置,测量3次取平均值作为标准辐射照度值,仪器显示的辐射照度值与标准辐射照度值相减得到老化试验装置辐射照度示值误差。D.2不确定度评定的测量模型D.2.1建立测量模型辐射照度示值误差ΔE的测量模型为:ΔE=EmΔE=Em-(D.1)ΔE—示值误差,W·m-2或W·m-2·nm-1;Es—标准(光谱)辐射照度,W·m-2或W·m-2·nm-1;Em—老化试验装置显示的(光谱)辐射照度,W·m-2或W·m-2·nm-1。D.2.2灵敏系数c2=∂ΔE/∂Em=1c2=∂ΔE/∂Em=1D.3输入量的测量不确定度分量D.3.1标准探测器测量重复性引入的测量不确定度u1(Es)在稳定荧光紫外灯光源下用标准探测器进行10次重复测量,数据见表D.1。表D.1标准辐射照度测量数据表测量次数12345测量值/(W·m-2·nm-1)0.7080.7100.7120.7100.715测量次数678910测量值/(W·m-2·nm-1)0.7100.7050.7030.7050.705测量的辐射照度平均值:=0.708W·m-2·nm-1(D.4)单次测量相对标准偏差为:=000377W·-2·-1(D.5)JJF2132—2024实际测量3次,则:=0.00218W·m-2D.3.2标准探测器的量值溯源引入的测量不确定度u2(Es)根据证书,其扩展不确定度为Urel=7.2%,k=2,则:=0.0255W·2·nm-1(D.7)D.3.3标准探测器安装与装调引入的测量不确定度u3(Es)标准探测器的安装与装调给测量结果带来的测量不确定度:=2%×=0.014W·m-2·nm-1(D.8)D.3.4老化装置光辐射变化对标准探测器稳定性引入的测量不确定度u4(Es)在校准时,由于温度的变化引起紫外荧光灯光辐射的起伏、漂移引起标准探测器读10次测量值的标准偏差,即为老化装置光辐射变化引入标准探测器稳定性测量标准不确定度u4(Es),340nm波段测量数据见表D.2。数的不稳定性。每隔1min,记录标准辐射照度10次测量值的标准偏差,即为老化装置光辐射变化引入标准探测器稳定性测量标准不确定度u4(Es),340nm波段测量数据见表D.2。表D.2光源不稳定数据表测量次数12345测量值/(W·m-2·nm-1)0.7100.7150.7080.7180.710测量次数678910测量值/(W·m-2·nm-1)0.7000.7060.7020.6980.702=sn=0.05W·m-2·nm-1D.3.5杂散辐射引入的测量不确定度u5(Es)来自周围环境中的杂散辐射引入的测量不确定度:D.3.6老化装置辐射照度监测值的测量重复性引入的测量不确定度u(Em)=0.5%×=0.