亮度計校準規(guī)范

昕瑞德環(huán)保

　　亮度計校準規(guī)范包括以下幾個方面：

　　一、范圍

　　規(guī)定適用于亮度計(又稱光度計)的校準，確定了亮度計相關計量特性的校準條件、校準方法及校準結果的表達形式等內容。

　　二、引用文件

　　列出在校準過程中需要引用的相關國家標準、國際標準或行業(yè)標準等文件。

　　三、術語和定義

　　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(Luminance meter)

　　一種用于測量發(fā)光體表面亮度的儀器，通過特定的光學系統(tǒng)和探測器將入射光轉換為電信號，進而得出亮度值。

　　四、校準條件

　　環(huán)境條件

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

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

　　其他：避免外界強磁場和電場干擾測量區(qū)域，否則可能影響亮度計內部光電探測器和電路系統(tǒng)的正常工作，導致測量偏差。

　　標準器及配套設備

　　標準光源

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

　　光學導軌

　　為確保標準光源與被校亮度計之間保持精確的測量距離，光學導軌需要具有穩(wěn)定的機械結構、精確的線性移動精度，其長度一般根據(jù)實際校準需求而定，通常為1 - 3米，以滿足不同類型和測量距離要求的亮度計校準工作。

　　轉臺(可選)

　　如果需要對亮度計進行不同角度下的亮度響應校準，則會用到轉臺設備。轉臺能夠提供準確的角度定位，其角度分辨力至少應達到0.1°，以便精確控制和測量亮度計在不同入射角下的測量情況。

　　五、校準項目和校準方法

　　外觀檢查

　　目視檢查亮度計的外殼是否有損壞、裂縫或者變形;查看顯示屏是否清晰、無壞點;各個操作按鍵應靈活可用;探測器窗口不應有劃痕、灰塵雜質或污損等情況。這些外觀缺陷可能影響亮度計的正常使用、光學傳輸效率或者讀數(shù)準確性。

　　示值誤差校準

　　將被校亮度計放置在預先設定好的測量位置(借助光學導軌來精確控制該位置與標準光源之間的距離)，使亮度計的探測器中心正對標準光源的發(fā)光面中心。待讀數(shù)穩(wěn)定后，對標準光源在不同亮度設定值下進行多次(如至少5次)測量，記錄亮度計的測量值 (y_i)，同時獲取標準光源對應的標準亮度值 (x_i)。利用貝塞爾公式分別計算各級亮度測量的實驗標準差 (s = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n}(y_i-\overline{y})^2}{n - 1}})，其中(n)為測量次數(shù)，(\overline{y})為測量平均值。然后按照公式(\Delta L=\overline{y}-x)計算亮度示值誤差(\Delta L)。

　　線性度校準

　　通過改變標準光源的輻射強度，以得到不同水平的亮度值(例如覆蓋被校亮度計量程的下限、中間值和上限附近多個均勻分布的點)。對于每個亮度改變點，分別測量并記錄標準光源的標準亮度值 (x_j) 和亮度計的相應測量值 (y_j)。假設亮度計具有線性測量關系(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)。然后比較測量值與擬合直線預測值之間的偏差程度，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衡量依據(jù)。

　　視角特性校準(如有必要)

　　使用轉臺，設定旋轉軸與亮度計光學中心重合。從垂直于標準光源平面的參考方向開始，逐步改變亮度計相對于標準光源的入射角(例如從 - 60°到+60°，每隔一定角度步長，如10°進行測量設置)。在每個角度下，記錄標準光源的標準亮度值(在此前提下，標準光源應為均勻的朗伯體發(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)和亮度計的測量值。分析測量值隨入射角變化的曲線，觀察測量值是否大致符合余弦定律(即在理想情況下，朗伯體的亮度測量值隨入射角的余弦呈比例變化)，評價亮度計視角特性的準確性。

　　六、校準結果

　　校準數(shù)據(jù)處理

　　對于校準過程中采集的數(shù)據(jù)，遵循正確的統(tǒng)計學方法進行分析和處理。如前面提到示值誤差和線性度計算中的平均值、標準差、擬合直線等相關計算要按照既定的數(shù)學公式準確運算。

　　校準證書內容

　　基本信息：應包含被校亮度計的名稱、型號、規(guī)格、生產廠商、器具編號、校準日期等。

　　校準所依據(jù)的技術文件：說明本次校準是按照哪個校準規(guī)范或標準文件進行操作的。

　　校準結果相關數(shù)據(jù)：詳細列出每項校準項目的結果，如示值誤差的具體數(shù)值、線性度的指標(比如用百分比表示線性偏差);如果存在不符合校準要求的項目，則應明確指出并給出不合格情況的描述。

　　校準有效期：根據(jù)校準設備的穩(wěn)定性、應用場景等因素規(guī)定一個合理的校準有效期，例如通常可為一年，但在一些特殊的高精度測量場合，校準有效期可能設定為半年甚至更短時間。

　　七、復校時間間隔

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

　　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，復校時間間隔可以相對較短，如半年;而對于那些使用較少、工作環(huán)境良好且穩(wěn)定性較好的亮度計，復校時間間隔可以適當延長至一至兩年。

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