分布光度計轉(zhuǎn)臺校準規(guī)范CalibrationSpecificationforGo2018-10-22發(fā)布2018-10-30實施浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布校準規(guī)范JJF(浙)1152-2018CalibrationSpecificationforGo葉欣(浙江省計量科學研究院)周聞青(浙江省計量科學研究院)吳春暉(浙江省計量科學研究院)盧歆(浙江省計量科學研究院)潘建根(杭州遠方光電信息股份有限公司)須持平(浙江省產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測研究院)陳挺(浙江省計量科學研究院)JJF(浙)1152-2018I1范圍 12引用文件 12術(shù)語定義 13概述 14計量特性 34.1角位置控制誤差 34.2角位置控制重復性 34.3各旋轉(zhuǎn)軸間夾角 34.4各旋轉(zhuǎn)軸間距離 34.5光源姿態(tài)變化量 35校準條件 35.1環(huán)境條件 45.2校準用標準器及其它設(shè)備 46校準方法 46.1角位置控制誤差 46.2角位置控制重復性 56.3各旋轉(zhuǎn)軸間夾角 56.4各旋轉(zhuǎn)軸間距離 6.5光源姿態(tài)變化量 67校準結(jié)果表達 68復校時間間隔 6 7附錄B I量術(shù)語及定義》、JF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支撐本校準規(guī)范制定的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次制定文件。1分布光度計轉(zhuǎn)臺校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于概述中所述并且被測光源或燈具到探測器的測量光程在1m以上的各類分布光度計轉(zhuǎn)臺的校準。2引用文件本規(guī)程引用下列文件：JJF1001-2011通用計量術(shù)語及定義JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示GB/T1184-1996形狀和位置公差未注公差值JJG472-2007多齒分度臺檢定規(guī)程凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范。2術(shù)語定義角位置控制誤差——分布光度計轉(zhuǎn)臺控制柜角度讀數(shù)與跟蹤儀測得角度讀數(shù)的差值。角位置控制重復性——對分布光度計轉(zhuǎn)臺正反行程進行角度位置測量得一組正向角度位置fn和一組反向旋轉(zhuǎn)的角度位置fn'n——測量點個數(shù)；fi——第i個正向測量點fi'——第i個反向測量點3概述分布光度計是測量光源或者燈具的光度量、光譜功率和色度參數(shù)隨空間角度變化分布情況的儀器。分布光度計轉(zhuǎn)臺是用于支承和定位被測光源及探測器的機械結(jié)構(gòu)，為光源空間光學特性的測量提供準確的空間角度位置，通常與其它必須的傳感器和測量信號處理系統(tǒng)等相互配合使用。分布光度計轉(zhuǎn)臺可分為以下幾種類型：探測器運動式分布光度計轉(zhuǎn)臺：探測器圍繞被測光源繞水平軸旋轉(zhuǎn)，光源JJF(浙)1152-20182本身繞垂直軸作旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。圖1探測器運動式分布光度計轉(zhuǎn)臺原理圖光源旋轉(zhuǎn)式分布光度計轉(zhuǎn)臺：使被測光源繞其水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)而探測器保持靜止，如圖2所示。圖2光源旋轉(zhuǎn)式分布光度計轉(zhuǎn)臺原理圖雙鏡式分布光度計轉(zhuǎn)臺：被測光源處于旋轉(zhuǎn)中心，僅繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)反光鏡繞被測光源旋轉(zhuǎn)，將某一方向上測量光束反射到遠處的第二反光鏡上，并通過第二反光鏡反射到探測器中，如圖3所示。深測器深測器光源可旋轉(zhuǎn)反光鏡自轉(zhuǎn)軸(C軸)圖3雙鏡式分布光度計轉(zhuǎn)臺原理圖圓周運動反光鏡式分布光度計轉(zhuǎn)臺：被測光源處于旋轉(zhuǎn)中心，僅繞其自身3垂直軸旋轉(zhuǎn)；反光鏡繞被測光源旋轉(zhuǎn)，將在某一方向上測量光束反射到探測器中，如圖4所示。七光軸探測器反光鏡圖4圓周運動反光鏡式光度計轉(zhuǎn)臺原理圖中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計轉(zhuǎn)臺：反光鏡繞水平主軸旋轉(zhuǎn)，而由燈臂夾持的被測光源繞反光鏡轉(zhuǎn)動，同時燈臂向相反方向繞輔助軸同步旋轉(zhuǎn)，以保持被測光源姿態(tài)不變，被測光源繞自身垂直軸轉(zhuǎn)動，測量中反光鏡將被測光源的光束反射到與主軸同軸的光度探測器上，如圖5所示。輔助軸主軸主軸和反光鏡旋轉(zhuǎn)軸擋光板圖5中心旋轉(zhuǎn)反光鏡式分布光度計轉(zhuǎn)臺原理圖4.1角位置控制誤差4.2角位置控制重復性4.3各旋轉(zhuǎn)軸間夾角4.5光源姿態(tài)變化量5校準條件45.1環(huán)境條件1、實驗室內(nèi)溫度為(20±10)℃。2、實驗室內(nèi)相對濕度不超過80%。5.2校準用標準器及其它設(shè)備校準用標準器及其他設(shè)備見表1,允許使用滿足測量不確定度要求的其他測量標準器及設(shè)備進行校準。表1校準項目和校準用標準器序號校準項目校準用標準器1角位置控制誤差激光跟蹤儀MPE:±(15μm+6×10-?L)2角位置控制重復性3各旋轉(zhuǎn)軸間夾角4各旋轉(zhuǎn)軸間距離5光源姿態(tài)變化量6.1角位置控制誤差先檢查外觀，確定沒有影響計量特性因素后再進行校準。使用激光跟蹤儀測量，將靶球固定在分布光度計轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)臂上，使靶球穩(wěn)固并且盡量遠離旋轉(zhuǎn)軸軸心。旋轉(zhuǎn)分布光度計轉(zhuǎn)臺，依據(jù)被測儀器實際使用時的旋轉(zhuǎn)方式，每隔30°采集被測點的空間坐標Pn(可以根據(jù)要求進行更密集的測量)。將測得的點通過最小二乘法擬合成一個圓，取出圓心點0。5圖6分布光度計轉(zhuǎn)臺角度位置測量原理將圓心點與各測量點連成直線，分別計算OPn到OP?的角度βn,而轉(zhuǎn)臺控制的角度分別為αn,由Max|αn-βn|得到分布光度計轉(zhuǎn)臺的角位置控制誤差。6.2角位置控制重復性角位置控制重復性測量方法同6.1,對分布光度計轉(zhuǎn)臺正反行程進行角度位置測量得一組正向角度位置fn和一組反向旋轉(zhuǎn)的角度位置fn'n——測量點個數(shù)；fi——第i個正向測量點fi'——第i個反向測量點6.3各旋轉(zhuǎn)軸間夾角使用與6.1相同的測量方法，分別構(gòu)造各旋轉(zhuǎn)軸的虛擬軸線，計算各旋轉(zhuǎn)軸線間的夾角。6.4各旋轉(zhuǎn)軸間距離同6.3的方法處理數(shù)據(jù)，計算各旋轉(zhuǎn)軸線間的距離。JJF(浙)1152-20186圖7旋轉(zhuǎn)軸之間的關(guān)系示意圖6.5光源姿態(tài)變化量檢測方法，如下圖所示：將激光跟蹤儀的6自由度測量系統(tǒng)固定在分布光度計轉(zhuǎn)臺的光源位置上，使分布光度計轉(zhuǎn)臺的各旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，由6自由度測量系統(tǒng)獲得光源的位置坐標值和姿態(tài)角度。將所有測得的姿態(tài)角進行比較，最大值和最小值的差值，即為光源姿態(tài)變化量。圖8分布光度計轉(zhuǎn)臺光源姿態(tài)變化量測量原理圖7校準結(jié)果表達經(jīng)校準的分布光度計轉(zhuǎn)臺發(fā)給校準證書，校準證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式見附錄8復校時間間隔分布光度計轉(zhuǎn)臺的復校時間間隔，根據(jù)實際使用情況由送校單位自主決定，建議為1年。7分布光度計轉(zhuǎn)臺角度測量結(jié)果不確定度評定A.1.1環(huán)境條件：溫度(20±10)℃,相對濕度不大于80%A.1.2測量對象：分布光度計轉(zhuǎn)臺A.1.3測量儀器：激光跟蹤儀A.1.4測量過程：在規(guī)定的環(huán)境條件下，激光跟蹤儀對分布光度計轉(zhuǎn)臺角度定位進行校準。A.2測量模型現(xiàn)采用一臺精度為0.05°的分布光度計轉(zhuǎn)臺為例，對其中一個角度進行校準結(jié)果的不確定度分析，以校準規(guī)范6.1中的方法進行測量，得如下圖所示測量模型：O為擬合得到的圓心，P?,P?分別為兩個測量點。圖A1測量模型采用余弦定理獲得最終結(jié)算的角度值誤差：式中：θA——激光跟蹤儀測得的角度(單位為°);θB——分布光度計轉(zhuǎn)臺讀數(shù)的角度；a——OP?的長度；b——OP?的長度；c——P?P?的長度；8又因為激光跟蹤儀通過點與點之間的距離公式計算得到空間兩點之間的線段長度，在本次測量中，可以通過測量軟件得到：c=√(x?-x)2+(y?-y;)2+(z?-z)2mm;式中(x?,y?,z——第一個采樣點P?的坐標值；(x?,y?,z?)——第二個采樣點P?的坐標值。A.3方差和靈敏系數(shù)方差和靈敏系數(shù)A.4標準不確定度的來源和評定A.4.1由測量重復性引入的不確定度分量u(B)由激光跟蹤儀連續(xù)重復測量該被測角度10次，得到1組測量數(shù)據(jù)如下所30.028,30.029,30.028,30.027,30.038,30.019,30.0269A.4.2激光跟蹤儀測量直線引入的不確定度u(a)、u(b)、u(c)u2(a)=c2·u2(x)+c2·u2(y?)+c2·u2(z?)+c2·u2(x?)+c3·u2(y%)+c2·u2方差和靈敏系數(shù)：同理還有u(b)、u(c),由于實際測量中激光跟蹤儀面對轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)面，所有測量點與激光跟蹤儀的距離都值接近，因而獲得的每個單點測量不確定度都很接近，故u(a)≈u(b)≈u(c)。以測量某分布光度計轉(zhuǎn)臺的第一個30°轉(zhuǎn)角為例，計算測量不確定度。為了計算方便，將坐標系建立在圓心，即(x?,yo,zo)=(0,0,0)mm當前坐標系下(x,y?,z?)=(1960.762,517.898,0.125)mm計算得到a=2028.005mm:分別計算c?~C9C?=c?=0.007,c?=-0.003,C?=-c?=0.9(u(x?),u(y?),u(z?)=(0.0(u(x?),u(y?),u(z?))=(0.0(u(x?),u(y?),u(z?)=(0.0帶入A.4中的公式(A-3)得到長度a的標準不確定度：表A-1長度a不確定度來源表不確定來源標準不確定度激光跟蹤儀P?點X方向采點引入的不確定度激光跟蹤儀P?點Y方向采點引入的不確定度激光跟蹤儀P?點Z方向采點引入的不確定度激光跟蹤儀圓心點X方向采點引入的不確定度激光跟蹤儀圓心點Y方向采點引入的不確定度激光跟蹤儀圓心點Z方向采點引入的不確定度合成標準不確定度u(a)因此u(a)=u(b)=u(c)=0.020mmA.4.3合成標準不確定度不確定來源標準不確定度被測儀器重復性引入的不確定度邊長a的測長引入不確定度邊長b的測長引入不確定度邊長c的測長引入不確定度A.4.4擴展不確定度附錄Bb)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點(如果不在實驗室內(nèi)進行校準);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁的標識；e)送校單位的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性的應用有關(guān)時，應說明被校對象的接收日期；h)如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應對抽樣程序進行說明；i)對校準