《可见-近红外地物光谱仪》

1JB/T15096—202X可见-近红外地物光谱仪本文件规定了可见-近红外地物光谱仪的分类和技术要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于测量波段在可见-近红外范围350nm～2500nm的地物光谱仪的制造,其他波段仪器的制造参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2829周期检验技术抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验）GB7247.1—2012激光产品的安全第1部分：设备分类、要求GB/T11606—2007分析仪器环境试验方法GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导抗扰度GB/T17626.11电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验GB/T18268.1—2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求GB/T34065—2017分析仪器的安全要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1地物fieldobject地球表面上自然形成或人工建造的物体，包括植被、土壤、地表沉积物、水体、建筑物、道路等。3.2可见-近红外地物光谱仪visibleandnearinfraredfieldspectrometer可在野外直接利用太阳光作为照明光源，测量地物在350nm～2500nm波段范围内的反射率、透过率、辐射照度和辐射亮度，为分析地物的物理、化学和生物特性提供反射、吸收、辐射等光谱特征数据的仪器。3.3反射光谱reflectionspectrum地物的反射率随波长变化的规律。3.4透射光谱transmissionspectrum地物的透射率随波长变化的规律。3.52JB/T15096—202X辐射照度irradiance受照面单位面积上的辐射通量，单位为瓦每平方米（W/m2）。3.6辐射亮度radiance面辐射源在单位投影面积、单位立体角上的辐射通量，单位为瓦每平方米每球面度（W/（m2·sr)）。3.7光谱分辨率spectrumresolution光谱仪分辨两相邻谱峰的能力，用所测得的元素灯谱线的半高宽表示，单位为纳米（nm）。3.8半高宽（FWHM）fullwidthathalfmaximum以谱峰强度的一半作平行于基线的直线，该直线与谱峰两侧所形成交点之间的波长差值，单位为纳米（nm），如图1所示。3.9光谱通道数spectrumchannelnumber工作波段范围内有效表征值的总数量。3.10强度重复性intensityrepeatability恒定的照度下，某通道的标准偏差与其平均强度值的比值。3.11最大可接收辐射能量maximumacceptableradiationenergy不对仪器带来损伤的情况下，可接收的最大辐射能量，单位为瓦每平方米（W/m2）。4分类可见-近红外地物光谱仪（以下简称“仪器”）按光谱波段可分：Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段。5要求5.1工作条件仪器在下列条件下应能正常工作：a)环境温度-10℃~45℃;b)相对湿度不大于85%；c)供电电源：电压220V±22V，频率50Hz±1Hz，或者其他供电方式；可循环充电的充电电池：充满电后续航时间不低于3h；d)防护等级不低于IP54。5.2功能3JB/T15096—202X仪器具有以下功能：a)宜配备可见光激光指示器或拍照相机，指示所测量的位置或区域；b)宜具备北斗或GPS等定位功能；c)宜在检测过程中自动记录并存储检查时间及检查结果；d)应支持通过有线或无线通讯方式导出存储数据。5.3性能仪器性能要求应满足表1中的要求。表1性能要求5.4安全要求5.4.1防电击要求仪器应符合GB/T34065—2017第6章要求。5.4.2激光安全5.4.2.1仪器的激光辐射安全防护应符合GB7247.1—2012中第5章的2类要求，包括说明书、警示标识、防护措施等。5.5外观要求仪器外观应满足下列要求：a)所有表面无脱皮现象；b)表面色泽均匀，无明显擦伤、露底、裂纹、气泡现象；c)外露零部件结合处整齐，无粗糙不平现象；d)面板上的文字、符号、标志应端正、清晰、耐久。5.6环境适应性5.6.1仪器按照本文件5.1的要求，分别进行温度上限、温度下限的试验，应满足5.3中波长准确度、波长重复性和强度重复性的要求。5.6.2仪器耐振动试验后，应满足5.3中波长准确度、波长重复性和强度重复性的要求。5.7电磁兼容性仪器的静电放电、射频电磁场应符合GB/T18268.1—2010中附录A的要求。4JB/T15096—202X5.8运输、运输贮存光谱仪在运输包装状态下，应按GB/T11606—2007的2.4试验项目中的交变湿热、低温贮存试验、高温贮存试验、跌落试验和碰撞试验进行试验。试验后，包装箱不应有较大的变形和损伤，受试仪器不应有变形、松脱、涂覆层剥落等机械损伤。全部试验完成后，将光谱仪置于正常工作条件下进行检验，应符合5.3、5.4的要求。6试验方法6.1试验前准备根据仪器说明书的要求设置仪器参数，如波段范围、分辨率、激光指示、定位传感器、存储空间等相关条件和推荐值。仪器测试时，注明环境温度、声明的光谱范围、分辨率、物镜倍数种类等。除非另有规定，以下6.3～6.8的测试方法均在上述同等设置条件下进行。6.2试验条件除非另有规定，试验均在5.1所规定的工作条件下进行：a)温度波动不应超过±2℃;b)按照说明书要求进行预热；c)试验用品：标准元素灯，包括卤钨灯、氖灯、氩灯、汞灯及其他波段的元素灯、Mylar膜等；d)试验样品：≥95%反射率标准白板，标准白板反射率需具有国家标准物质证书或国家授权机构计量检/校准定证书、可溯源。6.3功能检查按照仪器说明书开机检查。6.4光谱范围在黑暗环境下，关闭照明光源。将标准元素灯输出的光经强度衰减后，引入仪器的测量光路，分别观察测试出的标准元素的特征峰，并找出其能测出最小波长特征峰和最大波长特征峰，从标准元素灯波长列表中查找其对应的的波长值，并记录。在光谱仪的光谱范围内，分别在光谱可测量范围的下限、上限和中间附近选取适当的元素灯特征谱线或Mylar膜特征谱线，特征谱线的波长值按附录A、附录B和附录C。最小波长和最大波长无法覆盖的延伸波段部分，采用单通道代表的波长值，进行线性延拓，短波部分的线性延拓如公式（1），通过特征谱线的第1个有效峰位和第2个有效峰位进行计算；长波部分的线性延拓如公式（2），通过特征谱线的最大通道有效峰位和次大有效峰位进行计算；分别计算其第1通道和最大通道对应的波长值，连续测量3次，并取第1通道对应波长值的最大值和最大通道对应波长值的最小值，作为光谱范围。λmax=λpmax+(Nmax−pmax)λ−1……………..……..(2)式中：λ1——第1通道对应的波长值，单位为纳米（nmλp1——第1个有效峰位对应的波长值，单位为纳米（nmλp2——第2个有效峰位对应的波长值，单位为纳米（nmp1——第1个有效峰位对应的通道数；p2——第2个有效峰位对应的通道数；λmax——最大通道对应的波长值，单位为纳米（nmλpmax——最大通道有效峰位对应的波长值，单位为纳米（nm）；λpmax−1——次大通道有效峰位对应的波长值，单位为纳米（nm5JB/T15096—202Xpmax——最大通道有效峰位对应的通道数；pmax−1——次大通道有效峰位对应的通道数；Nmax——最大通道数。6.5光谱分辨率在黑暗环境下，关闭照明光源。在仪器的光谱范围内，分别在光谱可测量范围的下限、上限和中间附近选取适当的元素灯特征谱线，特征谱线的波长值参见附录B。将对应的元素灯输出的光，经强度衰减后，引入光谱仪的测量光路，在光谱仪声明的光谱测量范围内，选择出对应附录B表B.1中所列的三条特征谱线进行测量；测量并记录元素灯各谱峰的半高宽，重复测量6次，取各自的平均值作为各波段的分辨率，取其最大值作为仪器的光谱分辨率。6.6光谱通道数将仪器的未经过插值、平滑等算法处理的原始测试数据导出至计算机，去除无光谱响应数据点，统计其有效表征波长的总数量。6.7最大可接收辐射能量采用光谱辐射参见附录D标准太阳辐射的标准辐射卤钨灯，对准仪器的光接收器，逐步提升卤钨灯的能量，直到某波段的能量值达到饱和，记录下此刻卤钨灯的能量值。6.8波长准确度在黑暗环境下，开启元素灯。在6.2试验条件下，根据仪器所标称的波长范围，在波长范围中按附录B中所列波长值选择所对应的元素灯，将元素灯发出的光信号导入光谱仪信号采集光路，读出光谱仪测得的元素灯波长值，记录所选取特征峰的波长值，重复测量3次，按公式（3）分别计算所测得相应特征峰的波长测量值与附录B中标准光谱波长值之差，取绝对值最大者作为仪器的波长准确度。Δsi=sim−si······················································(3)式中：Δsi——第i个波长测量值与标准波长值之差，单位为纳米（nmsim——第i个波长测量值，单位为纳米（nmsi——第i个标准波长值，单位为纳米（nm）。6.9波长重复性在6.2试验条件下，间隔5min测量一次，并记录谱峰的波长值，重复测量6次，按公式（4）分别计算各个谱峰的波长重复性，作为光谱仪在相应波长范围内的波长重复性。Δs=smax−smin····················································(4)式中：Δs——波长重复性，单位为纳米（nmsmax——6次测得的波长最大值，单位为纳米（nmsmin——6次测得的波长最小值，单位为纳米（nm）。6.10强度重复性在完全黑暗的测试环境下，开启恒功率的卤钨灯，预热30min后，照射在≥95%反射率白板上，用光谱仪测量白板的强度，间隔10s测量一次，并记录测量结果，重复测量30次，按公式（5）分别计算光谱响应最大处的δI，作为仪器的强度重复性。6JB/T15096—202X×100%.......................................................................式中：δI——30min内的谱峰强度重复性；Ii——第i次谱峰强度测量值；——30次谱峰强度测量的平均值；n——测量次数。6.11安全试验6.11.1防电击试验按照GB/T34065—2017第6章有关试验方法进行。6.11.2激光安全按照GB7247.1—2012的有关试验方法进行。6.12外观检查目测和手感检查。6.13环境适应性试验6.13.1温度试验按GB/T11606—2007中第4章、第5章进行试验。6.13.2振动试验按GB/T11606—2007中第9章进行试验。6.14电磁兼容性按GB/T17626.2、GB/T17626.3、按GB/T17626.2、GB/T17626.3、GB/T17626.11、GB/T17626.4、GB/T17626.5、GB/T17626.6相关方法进行试验。6.15运输、运输贮存试验仪器在包装状态下，按GB/T11606—2007中第8章、第15章~18章的方法进行试验。7检验规则7.1检验分类仪器检验分为出厂检验和型式检验。7.2出厂检验7.2.1每台仪器应经检验合格，并附有产品合格证方可出厂，所检验的项目见表2。7.2.2出厂检验不合格或有不合格项目，应返工然后复验。复验全部项目合格后，方可出厂。7.3型式检验7.3.1有下列情况之一时，按5.2~5.8要求进行型式检验：a)仪器进行转厂生产或试制定型鉴定时；b)仪器正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响仪器性能时；7JB/T15096—202Xc)正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期进行一次检验；d)长期停产后，恢复生产时；e)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。7.3.2型式检验的样品应从出厂检验合格批中随机抽取。7.3.3型式检验的样品抽取应符合GB/T2829—2002中5.9的规定。采用的不合格质量水平、判别水平、和判定数组等要求应在企业标准中规定。7.3.4若型式检验不合格，应分析原因，找出问题并落实措施，重新进行型式检验。若再次型式检验不合格，则应停产整顿，停止出厂。待问题解决，型式检验合格后方可恢复出厂检验。7.3.5若型式检验合格，经出厂检验合格的批，作为合格品可出厂或入库。若入库超过12个月再销售，则应重新进行出厂检验。表2检验项目与检验分类1●●2●●3●●4●●5●●6●●7●●8●●9●●●●●●○● ●—●8标志、包装、运输及贮存8.1标志8.1.1仪器标志仪器标志应包括：a)制造厂名及地址；b)仪器名称；c)仪器型号；d)商标；e)制造日期、出厂编号；f)其他重要标志。8.1.2包装标志仪器包装标志应包括：a)制造厂名及地址；8JB/T15096—202Xb)仪器名称、型号规格；c)商标；d)仪器质量，单位为千克（kg）；e)仪器体积，长×宽×高，单位为毫米（mmf)包装储运图示标志：“易碎物品”“向上”“怕雨”等符合GB/T191规定的；g)发货、收货单位名称及地址。8.2包装8.2.1仪器包装应符合GB/T13384中防潮、防震包装规定。8.2.2随机文件仪器的随行文件应包括：a)装箱单；b)产品合格证；c)使用说明书；d)备件清单。8.3运输在运输过程中应防止受到剧烈冲击、雨淋、曝晒及辐射。8.4贮存仪器在包装状态下，应贮存在环境温度为0℃~40℃、相对湿度不大于85%，空气中不应含有腐蚀性气体的室内。9JB/T15096—202X各元素灯对应的特征峰值点A.1各元素灯对应的特征峰值点汞、氩灯发射光谱的参考波长见表A.1。表A.1各元素对应的特征峰值点数据单位：纳米JB/T15096—202X波长准确度波长值选择表B.1波长准确度测试用波长