遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院　石麗平

    三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈是通過(guò)球形光度計(jì)來(lái)檢定白熾燈泡總光通量的標(biāo)準(zhǔn)器。本文通過(guò)對(duì)三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈的校準(zhǔn)，分析其各不確定度分量的來(lái)源，并對(duì)三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈不確定度進(jìn)行評(píng)定。
    

一、概述

    依據(jù)JJG247-1991《總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈》檢定規(guī)程，對(duì)三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈在球形光度計(jì)內(nèi)用比較法進(jìn)行測(cè)量,標(biāo)準(zhǔn)器為二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈。由于二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈是由一組不同功率的標(biāo)準(zhǔn)燈組成的,所以總不確定度用相對(duì)不確定度來(lái)表示。
    

二、數(shù)學(xué)模型

    φ=φ₀(I/I₀)⁶
    式中:φ₀——二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈總光通量標(biāo)準(zhǔn)值；φ——三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈總光通量示值；I——三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈的電流值；I₀——二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈的電流值。
    由于φ₀、I₀、I互不相關(guān)，于是有:
    
    

三、各不確定度分量的評(píng)定

    1.三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈校準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)
    (1)電測(cè)儀表引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₁(I)
    校準(zhǔn)三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈所用的多功能數(shù)字表引入的不確定度:來(lái)源于多功能數(shù)字表的傳遞誤差，其不確定度為U_rel=0.05%，k=2，則:
    
    (2)積分球和光電接收器的綜合光譜靈敏度，偏離CIE明視覺(jué)光譜光效率，而導(dǎo)致的異色光所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₂(I)
    檢定三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)燈時(shí)，色溫相差100K，│k-1│≤0.003，k為色修正系數(shù)。對(duì)于同功率燈泡，色修正系數(shù)≤0.3%。對(duì)于不同功率的燈泡，引入修正系數(shù)后，剩余誤差為0.3%，屬均勻分布，取，故:
    
    (3)接收器非線性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₃(I)
    根據(jù)JJG247-1991的規(guī)定，光度測(cè)量系統(tǒng)的非直線性最大誤差為0.3%，屬均勻分布，取。故:
    
    (4)測(cè)量系統(tǒng)不穩(wěn)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₄(I):
    由實(shí)驗(yàn)可知，用參考燈監(jiān)測(cè)，測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性引入的最大誤差為0.3%，屬均勻分布，取。故:
    
    (5)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₅(I)
    對(duì)3種不同功率三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈在相同的條件下測(cè)量(見(jiàn)表1)，取n=10。
    

<CTSM>    表1  三種不同功率三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈在相同條件的測(cè)量數(shù)據(jù)</CTSM>
    合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差為:
    
    三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈校準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)為:
    
    2.二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(φ₀)
    (1)二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₁(φ₀)
    二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)燈的不確定度為2.3%，屬正態(tài)分布，取k=3。
    則:
    (2)二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈年穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₂(φ₀)
    二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈年穩(wěn)定性不大于1%，屬正態(tài)分布，取k=3。故:
    
    二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(φ₀):
    
    3.二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈電流變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I₀)
    由實(shí)驗(yàn)可知，在測(cè)量二級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈時(shí)，燈電流的相對(duì)不確定度為0.1%，取k=2。故:
    
    

四、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc的評(píng)定

    合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到:
    
    

五、三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈擴(kuò)展不確定度

    U_rel=3×2.0%=6.0%，k=3。    

六、測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

    三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈測(cè)量結(jié)果的不確定度測(cè)量范圍為(15～1000)W時(shí):U_rel=6.0%，k=3。    

七、結(jié)束語(yǔ)

    目前，我國(guó)對(duì)各級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈的檢定，均采用交流220V電壓供電，由于受交流電的影響，其不確定度較大。以上分析中，各項(xiàng)不確定度都是以最大誤差來(lái)分析的，在實(shí)際測(cè)量中各不確定度分量都小于文章中所給的數(shù)據(jù)。所以三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈的最大標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U_rel=6.0%，k=3。只要滿足上述不確定度的要求，就可開(kāi)展三級(jí)總光通量標(biāo)準(zhǔn)白熾燈的檢定。