ГОСТ Р 8.843-2013. Национальный стандарт Российской Федерации. Государственная система обеспечения единства измерений. Средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов. Методика поверки
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 28.10.2013 № 1288-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 1 февраля 2015 года.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 г. № 1288-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ СИЛЫ ИЗЛУЧЕНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ
State system for ensuring the uniformity of measurements. Instruments of measurement of radiant power and efficiency of semiconductor emitter diodes. Verification procedure
Дата введения 1 февраля 2015 года
Предисловие
1. Разработан Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»).
2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 386 «Основные нормы и правила по обеспечению единства измерений в области ультрафиолетовой спектрорадиометрии».
3. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 г. № 1288-ст.
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru).
1. Область применения
Настоящий стандарт распространяется на средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов, определяемой отношением эффективной бактерицидной, эритемной силы излучения к силе излучения светодиодов в спектральных диапазонах УФ-A и УФ-B, и устанавливает методику их поверки.
В качестве средств измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов используются спектрорадиометры и многоканальные радиометры, конструкция которых обеспечивает выполнение условий типа A (телесный угол 0,01 ср) или типа B (телесный угол 0,001 ср), в соответствии с рекомендациями № 127 Международной комиссии по освещению.
Межповерочный интервал — один год.
2. Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.552-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,03 до 0,40 мкм
ГОСТ 8.197-2005 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости в диапазоне длин волн от 0,04 до 0,25 мкм
ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.
Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3. Операции поверки
При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.
| Наименование операции | Номер пункта настоящего стандарта | Проведение операций при поверке | |
| первичной | периодической | ||
| Внешний осмотр | 8.1 | + | + |
| Опробование | 8.2 | + | + |
| Определение метрологических характеристик | 8.3 | + | + |
| Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности | 8.3.1 | + | - |
| Определение погрешности абсолютной чувствительности | 8.3.2 | + | + |
| Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы | 8.3.3 | + | - |
| Примечание. Знак «+» означает, что выполнение операций обязательно, знак «-» — не обязательно. | |||
4. Средства поверки
При проведении поверки применяются средства, представленные в таблице 2.
| Номер пункта настоящего стандарта | Наименование средств поверки, нормативные документы |
| 8.3.1 Установка для измерений спектральной чувствительности приемников излучения в диапазоне длин волн 0,2 — 1,6 мкм в составе вторичного эталона ВЭТ 162-3-2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное среднее квадратическое отклонение (СКО) — не более 3% | |
| 8.3.2 | Установка для измерений абсолютной чувствительности радиометров в составе вторичного эталона ВЭТ 84-14-2012 по ГОСТ 8.197. Относительное суммарное СКО — не более 2,0% |
| 8.3.3 | Установка для измерений коэффициента линейности чувствительности радиометров излучения в составе вторичного эталона ВЭТ 162-3-2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО — не более 2,0% |
| 5. Требования к квалификации поверителей | |
Поверку должны проводить лица, аттестованные в качестве поверителей, освоившие работу с радиометрами и используемыми средствами поверки, изучившие настоящий стандарт и эксплуатационную документацию на средства поверки и радиометры излучения.
6. Требования безопасности
При поверке радиометров излучения соблюдают правила электробезопасности. Измерения должны проводить два оператора, аттестованные по группе электробезопасности не ниже III, прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасности труда при эксплуатации электрических установок.
7. Условия поверки
При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия: - температура окружающей среды .................... (20 +/- 5) °C; - относительная влажность воздуха ................. (65 +/- 15)%; - атмосферное давление ............................ 84 — 104 кПа; - напряжение питающей сети ........................ (220 +/- 4) В; - частота питающей сети ........................... (50 +/- 1) Гц.
8. Подготовка и проведение поверки
Методика поверки радиометров излучения включает подготовку к поверке, внешний осмотр, опробование и определение метрологических характеристик. При подготовке к поверке радиометров излучения необходимо включить все приборы в соответствии с их инструкциями по эксплуатации.
8.1 Внешний осмотр
При внешнем осмотре должно быть установлено:
- соответствие комплектности радиометров излучения паспортным данным;
- отсутствие механических повреждений блоков радиометров излучения, сохранность соединительных кабелей и сетевых разъемов;
- четкость надписей на панели радиометров излучения;
- наличие маркировки (тип и заводской номер радиометров излучения);
- отсутствие сколов, царапин и загрязнений на оптических деталях радиометров излучения.
8.2 Опробование
При опробовании должно быть установлено:
- наличие показаний радиометра при освещении излучением;
- правильное функционирование переключателей пределов измерений, режимов работы радиометров.
8.3 Определение метрологических характеристик
8.3.1 Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности
Погрешность средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов, вызванную неидеальной спектральной коррекцией чувствительности, определяют по результатам измерений отклонений относительной спектральной чувствительности (ОСЧ) поверяемого средства измерений от стандартной, равной единице в пределах рабочего спектрального диапазона 0,2 — 1,1 мкм и нулю — вне рабочего диапазона. ОСЧ поверяемого средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов сравнивают с известной спектральной чувствительностью эталонного фотопреобразователя излучения, поверенного в ранге рабочего эталона по ГОСТ 8.552 в диапазоне длин волн 0,2 — 1,1 мкм. Эталонное и поверяемое средства измерений поочередно устанавливают за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы поток монохроматического излучения проходил в апертурную диафрагму. Показания эталонного I^{{}^{\circ}}(\lambda) и поверяемого средств измерений I(\lambda) регистрируют поочередно пять раз на каждой длине волны с шагом 1 нм в диапазоне 0,2 — 1,1 мкм. Затем за выходной щелью монохроматора устанавливают светофильтр и регистрируют показания эталонного J^{{}^{\circ}}(\lambda) и поверяемого J(\lambda) средств измерений, соответствующие рассеянному излучению в монохроматоре. Результат i-го измерения ОСЧ поверяемого средства измерений S_{i}(\lambda) рассчитывают по известным значениям ОСЧ S^{{}^{\circ}}(\lambda) эталонного средства измерений и отношению значений измеренных сигналов по формуле
S_{i}(\lambda) = S^{{}^{\circ}}(\lambda) \cdot [I_{i}(\lambda) - J_{i}(\lambda)]/[I_{i}^{{}^{\circ}}(\lambda) - J_{i}^{{}^{\circ}}(\lambda)]. (1)
Для каждой длины волны определяют среднее значение ОСЧ S(\lambda) . Оценку относительного СКО S0 результатов измерений для n независимых измерений определяют по формуле
S_{0} = \frac{\{ \sum_{i = 1}^{5} [S(\lambda) - S_{i}(\lambda)]^{2}\}^{1/2}}{S(\lambda)[n(n - 1)]^{1/2}} . (2)
Граница относительной неисключенной систематической погрешности результата измерений ОСЧ \Theta_{0} определяется погрешностью рабочего эталона ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552 (из свидетельства о поверке).
Относительное суммарное СКО результатов измерения ОСЧ S_{\Sigma} определяют по формуле
S_{\Sigma} = (S_{0}^{2} + \Theta_{0}^{2}/3)^{1/2}. (3)
Погрешность спектральной коррекции поверяемого средства измерений \Theta_{1} в процентах, вызванную отклонением относительной спектральной чувствительности S(\lambda) от стандартной S^{\text{ст}}(\lambda) , определяют по формуле
(4)где E(\lambda) — относительная спектральная плотность энергетической освещенности контрольных источников излучения;
E^{\text{ст}}(\lambda) — относительная спектральная плотность энергетической освещенности стандартного источника излучения.
Для определения возможности применения поверяемого радиометра ЭУФ-излучения в соответствии с настоящим стандартом установлен перечень контрольных и стандартных источников излучения. Табулированные значения E(\lambda) и E^{\text{ст}}(\lambda) приведены в таблицах 3 - 11.
Значения E^{\text{ст}}(\lambda) , отн. для стандартного источника излучения
Значения E(\lambda) , отн. для контрольного источника излучения
Значения E(\lambda) , отн. для контрольного источника излучения
Значения E^{\text{ст}}(\lambda) , отн. для стандартного источника излучения
Значения E(\lambda) , отн. для контрольного источника излучения
Значения E(\lambda) , отн. для контрольного источника излучения
Значения E^{\text{ст}}(\lambda) , отн. для стандартного источника излучения
Значения E(\lambda) , отн. для контрольного источника излучения
Значения E(\lambda) , отн. для контрольного источника излучения
8.3.2 Определение погрешности абсолютной чувствительности средств измерений
При определении абсолютной чувствительности средств измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов используют источник излучения на основе УФ-светодиода в условиях типа A — на расстоянии 100 мм в телесном угле 0,01 ср и типа B — на расстоянии 316 мм в телесном угле 0,001 ср от эталонного средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов.
Предел допускаемой погрешности эталонного средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов \Theta_{1} указан в свидетельстве о поверке.
Показания эталонного средства измерений I° и поверяемого I регистрируют поочередно пять раз. Значение абсолютной чувствительности S поверяемого средства измерений рассчитывают по формуле
Определяют среднее арифметическое значение результата измерений \overline{I} . Оценку относительного среднеквадратического отклонения S0 результата измерений от среднего арифметического для n независимых измерений определяют по формуле
S_{0} = \frac{[\sum_{i = 1}^{n} (\overline{I} - I_{i})^{2}]^{1/2}}{\overline{I}[n(n - 1)]^{1/2}} . (6)
Значение систематической погрешности абсолютной чувствительности поверяемого средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов \Theta_{2} определяется по максимальному отклонению показаний поверяемого средства измерений I от эталонного I° по формуле
\Theta_{2} = [1 - (I/I^{{}^{\circ}})]100\%. (7)
Эффективность полупроводниковых излучающих диодов определяется отношением эффективной бактерицидной, эритемной силы излучения к силе излучения светодиодов в спектральных диапазонах УФ-A и УФ-B.
8.3.3. Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы. Определение границ диапазона измерений силы излучения и эффективной силы излучения
Измерение коэффициента линейности средств измерений проводят для определения границ диапазона измерений силы излучения и эффективной силы излучения. Коэффициент линейности определяют по отклонению значения чувствительности средств измерений от постоянного значения в рабочем диапазоне измеряемой величины. Измеряют значения силы излучения и эффективность силы излучения полупроводниковых излучающих диодов, соответствующие нижней границе диапазона измерений, указанной в паспорте поверяемого средства измерений. Увеличивают ток излучателя вдвое и регистрируют показания поверяемого средства измерений I2. Измерения проводят пять раз. Определяют средние значения измеренных сигналов, СКО S0, суммарное СКО результатов измерений и рассчитывают коэффициент линейности по формуле
и погрешность поверяемого средства измерений \Theta_{3} , вызванную нелинейностью чувствительности, рассчитывают по формуле
Измерения повторяют до достижения верхней границы диапазона измерений, указанной в паспорте поверяемого средства измерений.
9. Обработка результатов измерений
Обработку результатов измерений характеристик радиометров излучения и определение основной относительной погрешности проводят в соответствии с ГОСТ 8.736-2011.
9.1. Оценку относительного среднеквадратического отклонения S0 результатов измерений для n независимых измерений проводят по формуле (2).
9.2 Границу относительной неисключенной систематической погрешности определяют по формуле
\Theta_{0} = 1,1(\sum_{j = 1}^{4} \Theta_{j}^{2})^{1/2}, (10)
где \Theta_{j} — составляющие неисключенной систематической погрешности:
\Theta_{1} — погрешность спектральной коррекции;
\Theta_{2} — погрешность определения абсолютной чувствительности;
\Theta_{3} — погрешность, возникающая из-за отклонения коэффициента линейности от единицы.
9.3. Предел допускаемой погрешности результатов измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов \Delta_{0} рассчитывают по формуле
\Delta_{0} = KS_{\Sigma_{0}} = K(\sum_{j = 1}^{4} \Theta_{j}^{2}/3 + S_{0}^{2})^{1/2}, (11)
где K — коэффициент, определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической погрешностей.
В случае излучения \Theta_{0}>8S_{0} случайной погрешностью по сравнению с систематической пренебрегают и принимают \Delta_{0} = \Theta_{0} .
Результаты измерений считаются положительными, если предел допускаемой погрешности средств измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов не превышает 10%.
10. Оформление результатов поверки
10.1. При положительных результатах поверки оформляется свидетельство о поверке и спектрорадиометры (многоканальные радиометры) допускают к применению в качестве средства измерений силы излучения и эффективности полупроводниковых излучающих диодов.
10.2. При отрицательных результатах поверки свидетельство аннулируют и выдают извещение о непригодности.