JJF-紫外LED校準規(guī)范實驗報告

實驗報告《紫外LED校準規(guī)范》實驗目的采用紫外光譜輻射計、紫外積分球、紫外變角輻射計、紫外光譜輻射照度標準燈和紫外（光譜）輻射通量標準燈，對紫外LED的（光譜）輻射照度、（光譜）輻射通量、平均輻射強度、相對光譜分布、峰值波長、中心波長、帶寬進行校準。實驗地點廈門市計量檢定測試院五樓512室環(huán)境條件實驗室溫度：23.1℃相對濕度：60%暗室校準設備表1校準設備表校準使用的標準器名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差檢定/校準證書編號有效期至光譜輻射照度標準燈200nm~400nmU=（10~1.7）%(k=2)GXfs2021-12452GXfs2021-124572023.07.22雙單色儀光譜分析儀200nm~400nmU=（12~6）%(k=2)DX2021-072582022.12.09校準人阮育嬌，黃藝濱被校樣品信息紫外LED，型號：SCM35BUC00E1Z1校準方法及結果（光譜）輻射照度校準方法：紫外LED電流設置在350mA，定標后的紫外光譜輻射計測量紫外LED的光譜輻射照度（200nm~400nm），通過積分，得到LED200nm-400nm波段的紫外輻射照度。重復測量3次，取平均值，為紫外LED的輻射照度。表2紫外輻射照度校準結果波段（nm）光譜輻射照度(μW/cm2)123平均值200~40015.2615.2115.2315.23（光譜）輻射通量校準方法：采用變角輻射計法，通過對一定距離下紫外LED整個發(fā)光面輻射照度的測量，進而得到紫外LED在200nm~400nm的輻射通量為55.34mW。平均輻射強度校準方法：采用定標后的紫外光譜輻射計在一定距離下測量紫外LED的光譜輻射照度，通過累加積分，得到LED200nm-400nm波段的紫外輻射照度E。CIEB條件的測試距離d為10cm。利用公式（1）計算得到紫外LED的平均輻射強度I。I=E?d表3平均輻射強度校準結果測量條件紫外輻射照度(200nm~400nm)(μW/cm2)平均輻射強度(mW/sr)CIEB條件135.513.55相對光譜分布、峰值波長、中心波長、帶寬校準方法：將1中測得的紫外LED光譜輻射照度的測量結果歸一化，即可得到相對光譜分布。相對光譜分布中信號最大時的波長為峰值波長，信號為最高值50%對應的兩波長平均值為中心波長,信號為最高值50%對應的波長之間的差值即為帶寬。圖1紫外LED相對光譜分布表4峰值波長、中心波長、帶寬校準結果峰值波長（nm）中心波長（nm）帶寬(nm)279278.410校準結果的不確定度評定（一）輻射照度校準結果的不確定度評定1不確定度評定的數(shù)學模型被檢紫外LED的輻射照度測量的數(shù)學模型為：E=i=13E式中：E為被檢紫外LED的輻射照度平均值；Ei為被檢紫外LED單次的輻射照度測量值值i為測量次數(shù)。不確定度來源包括：紫外光譜輻射照度標準燈的量值溯源不確定度、波長準確度、紫外LED測量重復性、紫外LED不穩(wěn)定性、測量系統(tǒng)的非線性、雜散光、距離測量以及供電電流等。2輸入量的相對標準不確定度評定2.1紫外光譜輻射照度標準燈量值溯源的相對不確定度u1紫外光譜輻射照度標準燈在280nm處的相對不確定度u1=1.6%；2.2波長準確度帶來的相對不確定度u2 光譜輻射計在200nm~400nm范圍內，最大的波長誤差為±0.05nm，帶來的不確定度u2=0.12%；2.3紫外LED測量重復性帶來的相對不確定度u3紫外LED預熱后連續(xù)測量10次測量，并記錄測量的輻射照度值Ei(i=1,2,…10)，計算平均輻射照度E，根據(jù)貝塞爾公式計算10次的相對實驗標準偏差為0.09%。校準過程中測量3次取平均值，所以測量重復性帶來的相對不確定度u3=0.05%。測量結果如表5所示：表5紫外LED測量重復性數(shù)據(jù)表（n=10，單位：W/cm2）15.2315.2215.2515.2215.2615.2415.2215.2415.2315.22 s=u2.4紫外LED的不穩(wěn)定性帶來的測量不確定度u4紫外LED預熱后，每5分鐘測量一次輻射照度，連續(xù)測量7次測量，并記錄測量的輻射照度值Ei(i=1,2,…7)，計算平均輻射照度E，根據(jù)貝塞爾公式計算7次的相對標準偏差，即為紫外LED穩(wěn)定性的相對不確定度u4=0.08%。測量結果如表6所示：表6紫外LED穩(wěn)定性（半小時）數(shù)據(jù)表（n=7，單位：W/cm2）15.2315.2015.2115.2015.2215.2015.21///=0.08%2.5測量系統(tǒng)的非線性帶來的相對不確定度u5測量系統(tǒng)的非線性帶來的相對不確定度u5=0.50%。2.6雜散光帶來的相對不確定度u6測量系統(tǒng)的雜散輻射帶來的相對不確定度u6=0.10%。2.7距離測量帶來的相對不確定度u7距離測量帶來的相對不確定度u7=0.05%。2.8供電電流帶來的相對不確定度u8紫外LED電流的控制帶來的相對不確定度u8=0.10%。3合成相對標準不確定度合成相對標準不確定度的各分量如表7所示。表7不確定度來源列表No.不確定度來源不確定度%類型1紫外光譜輻射照度標準燈量值溯源的相對不確定度u11.6B2波長準確度帶來的相對不確定度u20.12B3紫外LED測量重復性帶來的相對不確定度u30.05A4紫外LED的不穩(wěn)定性帶來的測量不確定度u40.08A5測量系統(tǒng)的非線性帶來的相對不確定度u50.50B6雜散光帶來的相對不確定度u60.10B7距離測量帶來的相對不確定度u70.05B8供電電流帶來的相對不確定度u80.10B合成相對標準不確定度%/以上各不確定度分量不相關，因此合成相對標準不確定度uc計算如下：uc因此，擴展不確定度U=3.4%（k=2）。（二）輻射通量校準結果的不確定度評定1不確定度評定的數(shù)學模型被檢紫外LED的輻射通量測量的數(shù)學模型為：Φ=EdA=r式中：Φ為被檢紫外LED的輻射通量；E為被檢紫外LED的輻射照度；A為輻射分布面積。不確定度來源包括：紫外光譜輻射照度標準燈的量值溯源不確定度、波長準確度、紫外LED測量重復性、紫外LED不穩(wěn)定性、測量系統(tǒng)的非線性、雜散光、距離測量、供電電流以及變角輻射計角度精確度等。其中，紫外LED穩(wěn)定性（四小時）帶來的不確定度、變角輻射計角度精確度帶來的不確定度，這兩項因素與輻射照度不同，其余一致。2輸入量的相對標準不確定度評定2.1紫外LED穩(wěn)定性（四小時）帶來的相對不確定度u4紫外LED預熱后，每半小時測量一次輻射照度，連續(xù)測量9次測量，并記錄測量的輻射照度值Ei(i=1,2,…9)，計算平均輻射照度，根據(jù)貝塞爾公式計算9次的相對標準偏差，即為紫外LED穩(wěn)定性的相對不確定度u4=0.34%。測量結果如表8所示：表8紫外LED穩(wěn)定性（四小時）穩(wěn)定性數(shù)據(jù)表（n=9，單位：W/cm2）15.2115.1915.1715.1615.1415.1415.1315.1115.11/=0.23%2.2變角輻射計角度精確度帶來的不確定度變角輻射計的角度精確度帶來的不確定度不超過u9=0.50%。3合成相對標準不確定度合成相對標準不確定度的各分量如表9所示。表9不確定度來源列表No.不確定度來源不確定度%類型1紫外光譜輻射照度標準燈量值溯源的相對不確定度u11.6B2波長準確度帶來的相對不確定度u20.12B3紫外LED測量重復性帶來的相對不確定度u30.05A4紫外LED的不穩(wěn)定性帶來的測量不確定度u40.23A5測量系統(tǒng)的非線性帶來的相對不確定度u50.50B6雜散光帶來的相對不確定度u60.10B7距離測量帶來的相對不確定度u70.05B8供電電流帶來的相對不確定度u80.10B9變角輻射計角度精確度帶來的相對不確定度u90.50B合成相對標準不確定度%/以上各不確定度分量不相關，因此合成相對標準不確定度uc計算如下：uc因此，擴展不確定度U=3.6%（k=2）。（三）平均輻射強度校準結果的不確定度評定1不確定度評定的數(shù)學模型被檢紫外LED的平均輻射強度測量的數(shù)學模型為：I=E?d式中：I為被檢紫外LED的平均輻射強度；E為被檢紫外LED的輻射照度；d為測量距離。由于輻射照度E和測量距離d具有相關性，相關系數(shù)為1，則平均輻射強度的相對不確定度為：u2輸入量的相對標準不確定度評定2.1輻射照度的相對不確定度urE根據(jù)上述輻射照度的不確定度評定結果，得到輻射照度的相對不確定度urE=1.7%。2.2距離測量帶來的相對不確定度urd距離測量帶來的相對不確定度urd=0.05%。3合成相對標準不確定度平均輻射強度的相對不確定度為：u