JJG512—20211白度計檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于新制造、使用中和修理后的光電積分式藍光白度計(以下簡稱白度計或儀器)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。光譜光度式白度計的檢定可參考本規(guī)程。本規(guī)程不適用于熒光白度計或白度計的熒光測量結(jié)果的檢定。2引用文件本規(guī)程引用了下列文件:JJG178—2007紫外、可見、近紅外分光光度計JJG453—2002標準色板JJG595—2002測色色差計GB/T3978—2008標準照明體和幾何條件GB/T3979—2008物體色的測量方法凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。3術語和計量單位3.1白度whiteness對高(光)反射比和低色純度的漫射表面色特性的度量,單位為1。3.2藍光白度bluewhiteness儀器的相對光譜分布函數(shù)(光源、光學系統(tǒng)、探測系統(tǒng)三者的綜合光譜響應)的有效峰值波長在457nm處、半寬度為44nm時對反射樣品測量的結(jié)果。注:1藍光白度的計算公式見附錄E中E.1。R457表示,本規(guī)程中以簡化的“W”表示藍光白度(附錄E的E.1和E.2除外)。3.3輻亮度因數(shù)radiancefactor非自發(fā)輻射的介質(zhì)面元在指定方向上的輻亮度與相同照射條件下理想漫反射體的輻亮度之比。符號為βe或β,單位為1。4概述白度計由光源、光學系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)等組成,一般配有黑筒度值。圖1是幾何條件為漫射∶8°(符號為de∶8°或di∶8°)的白度計光學原理示意圖;2圖2是幾何條件為45°單方向/垂直(符號為45°x:0°)的白度計光學原理示意圖。5計量性能要求5.1工作白板儀器應配備工作白板，并須經(jīng)國家計量部門檢定合格且在檢定周期內(nèi)，其白度值應大于80。5.2白度計白度計分3個級別，各級白度計的計量性能應滿足表1的要求。級別標準級一級二級JJG512—202136通用技術要求6.1儀器不應有影響正常使用的缺陷。6.2儀器的調(diào)節(jié)部分應靈活可靠,無卡滯和松動現(xiàn)象。6.3儀器的電氣零部件應接觸良好,牢固可靠,顯示數(shù)字清晰完整。6.4儀器的探頭與樣品臺接觸面應平整嚴密,無漏光現(xiàn)象,有多種濾光器插件的白度計,其濾光器的插換應方便可靠,功能標記明確。6.5工作白板表面應平整、清潔、不透明,無裂痕、皺紋等缺陷。6.6儀器應有如下標記:儀器名稱、型號、編號、制造廠及生產(chǎn)日期。7計量器具控制計量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定以及使用中檢查。7.1檢定條件7.1.1檢定設備7.1.1.1檢定工作白板的設備a)檢定工作白板白度值的設備應優(yōu)先使用與被檢白度計幾何條件相同的分光光度計或光譜測色儀。儀器應具備反射測量能力且經(jīng)上級計量部門檢定,符合JJG178—2007對Ⅰ級或Ⅱ級分光光度計的規(guī)定,幾何條件符合GB/T3978—2008的規(guī)定。b)不具備7.1.1.1a)中規(guī)定的設備時,可使用與被檢白度計幾何條件相同的標要求。注:1進行仲裁檢定時,應選用7.1.1.1a)規(guī)定的設備。2同時具備7.1.1.1a)和7.1.1.1b)規(guī)定的設備時,應優(yōu)先選用7.1.1.1a)規(guī)定的設備。7.1.1.2系列標準白板系列標準白板由1組4塊標準白板組成,表面應均勻、漫射,在380nm~780nm范圍內(nèi)的平均輻亮度因數(shù)應分別為90%~99%、80%~89%、70%~79%和60%~69%,且相鄰系列標準白板的平均輻亮度之差大于5%。本規(guī)程中用X-1,X-2,X-3,X-4分別表示上述4塊系列標準白板。系列標準白板須經(jīng)上一級授權的國家計量部門檢定合格,藍光白度R457的測量不確定度等于或優(yōu)于U=2.0,k=2。7.1.2環(huán)境條件7.1.2.1溫度:(23±5)℃;相對濕度:<80%。7.1.2.2電源電壓:(220±22)V;頻率:(50±1)Hz。7.1.2.3實驗室內(nèi)應無強電磁場干擾、無強烈振動,被檢白度計應置于實驗室內(nèi)2h后方可進行檢定。7.2檢定項目檢定項目如表2所示。JJG512—20214表2檢定項目一覽表檢定項目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢驗外觀++ 工作白板量值++ 零點漂移++ 示值穩(wěn)定性+++示值誤差+++重復性+++注:凡需檢定的項目用“+”表示,不需檢定的項目用“—”表示。7.3檢定方法7.3.1外觀按第6章規(guī)定的各項內(nèi)容進行檢查,區(qū)分并確認儀器的幾何條件。7.3.2工作白板量值檢定7.3.2.1用符合7.1.1.1a)中規(guī)定的光譜光度計或光譜測色儀按JJG453—2002規(guī)定的方法測量儀器工作白板的光譜輻亮度因數(shù),并根據(jù)附錄E中公式(E.1)計算藍光白度值。7.3.2.2在不具備7.1.1.1a)中規(guī)定的設備的情況下,用7.1.1.1b)中規(guī)定的標準級白度計檢定工作白板的白度值。7.3.3零點和白度校準接通白度計電源,按儀器說明書的規(guī)定進行預熱。預熱結(jié)束后,將儀器的黑筒放在測量孔上,對儀器進行零點校準。零點校準完成后,將黑筒取下,將儀器的工作白板放在測量孔,根據(jù)7.3.2測量得到的工作白板白度值對儀器進行白度校準。儀器校準完畢后進入測量狀態(tài)。7.3.4零點漂移將儀器的黑筒置于測量孔,間隔2min測量零點數(shù)值并記錄,測量得到5個零點數(shù)值時,其最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差的絕對值即為零點漂移D0。式中:D0—零點漂移;D0=|W0式中:D0—零點漂移;W0,max—5次零點測量值中的最大讀數(shù);W0,min—5次零點測量值中的最小讀數(shù)。7.3.5示值穩(wěn)定性將儀器的工作白板置于測量孔處,間隔2min讀取測量值一次,測量得到5個白度值時,其最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差的絕對值即為示值穩(wěn)定性DW。DW=|Wmax-Wmin|(2)JJG512—20215式中:DW—示值穩(wěn)定性;Wmax—5次工作白板白度測量值中的最大讀數(shù);Wmin—5次工作白板白度測量值中的最小讀數(shù)。7.3.6示值誤差分別測量4塊系列標準白板,每塊標準白板重復測量3次,并根據(jù)標準白板的方位標記使其每次的受測方向和位置基本保持不變,求3次測量結(jié)果的平均值:Wi=Wi,j(3)各標準白板的平均值與標準值之差:式(3)、(4)中:ΔWi=Wi-Wis(4)Wi—第i塊標準白板3次測量的白度平均值;Wi,j—第i塊標準白板第j次測量得到的白度值;ΔWi—第i塊標準白板3次測量的白度平均值與其白度標準值之差;Wis—第i塊標準白板的白度標準值;i系列標準白板序列:1,2,3,4;j—各標準白板的測量次序:1,2,3。取4塊系列標準白板ΔWi絕對值中的最大值作為白度計的示值誤差ΔW:7.3.7重復性ΔW=|ΔWi|max7.3.7重復性(X-4)8次,計算標準偏差s,作為白度計的測量重復性:s=(W4,j-W4)2(6)式中:W4,j—標準白板X-4第j次白度測量結(jié)果;W4—標準白板X-4經(jīng)8次測量得到的白度平均值;j—標準白板X-4的測量次序:1,2,3,4,5,6,7,8。7.4檢定結(jié)果的處理檢定合格的白度計出具檢定證書并定級;檢定不合格的白度計出具檢定結(jié)果通知書,并注明不合格項目。原始記錄格式和檢定證書內(nèi)頁格式分別見附錄A和附錄B。7.5檢定周期白度計的檢定周期一般不超過1年。JJG512—20216附錄A原始記錄格式一、白度計:檢定證書編號送檢單位地址儀器名稱制造廠出廠編號二、計量標準器:標準器名稱標準器證書號有效期至測量范圍不確定度(或準確度等級)檢定依據(jù)溫度℃相對濕度%檢定日期檢定員核驗員三、檢定結(jié)果1.外觀:2.幾何條件:3.工作白板白度值:工作白板編號白度值W4.零點漂移及示值穩(wěn)定性檢定項目測量次數(shù)最大漂移量絕對值12345零點漂移D0示值穩(wěn)定性DW5.示值誤差系列標準白板測量次數(shù)平均值標準值示值誤差ΔWi示值誤差ΔW123X-1X-2X-3X-46.測量重復性s(X-4)白度值測量次數(shù)重復性12345678W7.檢定結(jié)論:(標準級、一級、二級、不合格)7附錄B白度計檢定證書(內(nèi)頁)格式1.外觀:2.零點漂移D0:3.示值穩(wěn)定性DW:4.示值誤差ΔW:系列標準白板標準值測量值示值誤差X-1ΔW1X-2ΔW2X-3ΔW3X-4ΔW45.重復性s:6.工作白板白度值:工作白板編號白度值W(以下空白)JJG512—20218附錄C測量結(jié)果的不確定度評定示例C.1測量方法首先將儀器預熱,分別用儀器的黑筒和工作白板對儀器進行校準后,對系列標準白板中編號為X-4的白板進行測量(本實例中將白度計測量X-4的重復性作為儀器測量重復性,以利用7.3.7重復性測量結(jié)果進行不確定度分析)。C.2測量模型示值誤差公式:ΔW=WΔW=W-WsΔW—白度計的示值誤差;W—白度計測量X-4得到的平均測量值;Ws—X-4的標準值。C.3方差C.4計算標準不確定度分量C.4.1系列標準白板標準值引入的不確定度分量u1u=u(W)C.4計算標準不確定度分量C.4.1系列標準白板標準值引入的不確定度分量u1該項為B類不確定度分量,系列標準白板由上級計量機構賦值,若證書給出的X-4白板的藍光白度R457的擴展不確定度為U=1.6,k=2,則其標準不確定度為:u1=1.6/2=0.8C.4.2零點引入的不確定度分量u2該項為B類不確定度分量,用于校準零點的黑筒仍會有一定的反射,認為黑筒的實際R457量值小于0.5時可以滿足其作為光陷阱的要求,按照均勻分布,引入的不確定度分量為:u2=0.5/=0.29C.4.3測量重復性引入的標準不確定度分量u3該項為A類不確定度分量,在重復性條件下,用白度計測量X-4共8次,測量結(jié)果如下:64.5,64.6,64.5,64.6,64.5,64.4,64.5,64.6。平均值W:W=Wi=64.5則單次測量的重復性標準偏差s為: Wi-W2Wi-W28次測量平均值的標準偏差(測量重復性)引入的標準不確定度分量為:JJG512—20219u3==0.03C.4.4標準不確定度匯總表標準不確定度匯總見表C.1。表C.1標準不確定度分量匯總表不確定度分量不確定度來源類型標準不確定度u1系列標準白板標準值B0.8u2零點B0.29u3測量重復性A0.03C.4.5合成標準不確定度C.4.6擴展不確定度取包含因子k=2:白度計示值誤差ΔW的測量結(jié)果C.4.6擴展不確定度取包含因子k=2:白度計示值誤差ΔW的測量結(jié)果:U=1.7,k=2JJG512—202110附錄D國際照明委員會(CIE)規(guī)定的色度測量儀器的幾何條件物體色的顏色測量依賴于光源、探測器和樣品的相對位置關系,這種關系稱為幾何條件。測量值和視覺評價的相關程度依賴于測量的幾何條件對實際觀察時的幾何條件的模擬程度。國際照明委員會(CIE)在2004年之前,根據(jù)人眼觀察物體的主要方式規(guī)定了4種反射測量的幾何條件,包括:0/d(垂直照明/漫射接收),d/0(漫射照明/垂直接收),0/45(垂直照明/45°接收)和45/0(45°照明/垂直接收)。2004年,在CIE15:2004中對幾何條件的實現(xiàn)和表示方法進行了更新,規(guī)定了10種反射色測量的幾何條件和表示方法,分別是:1)漫射∶8°,包含鏡面成分(符號為di∶8°)采樣孔徑被以其平面為界的半球內(nèi)表面從各個方向均勻地照明,測量區(qū)域過充滿。探測器對采樣孔徑區(qū)域的響應均勻,反射光束軸線和樣品中心法線成8°角,在接收光束軸線5°內(nèi)的所有方向上,采樣孔徑反射的輻射是均勻的。2)漫射∶8°,排除鏡面成分(符號為de∶8°)滿足di∶8°的條件,但將單面的平面反射鏡放置于采樣孔徑處時,沒有光反射到探測器方向,而且在這個方向的1°以內(nèi)也沒有鏡面反射。3)8°∶漫射,包含鏡面成分(符號為8°∶di)滿足di:8°的條件,但光路相反。采樣孔徑被與法線成8°角的光照明,以參考平面為界的半球收集采樣孔徑反射的各個角度的通量。4)8°∶漫射,排除鏡反射成分(符號為8°∶de)滿足de∶8°的條件,但光路相反。5)漫射/漫射(符號為d∶d)照明滿足di∶8°的條件,且以參考平面為界的半球收集采樣孔徑反射的各個角度通量。6)備選的漫射幾何條件(符號為d∶0°)一個備選漫射幾何條件是出射方向沿著樣品法線,這是嚴格的不包含鏡反射幾何條件。7)45°環(huán)帶/垂直(符號為45°a∶0°)從頂點位于采樣孔徑中心,中心軸位于采樣孔徑法線上,半角分別為40°和50°的兩個正圓錐之間各個方向射來的光均勻地照明采樣孔徑;探測器從頂點位于采樣孔徑中心,中心軸沿樣品法線方向、半角為5°的正圓錐內(nèi)均勻接收反射輻射。這種幾何條件可以將樣品質(zhì)地和方向選擇性反射影響降至最低。如果這種照明幾何條件是由多個光源以接近于圓形排列來近似得到,或者由多根出光口排列成圓形且被單個光源照明的光纖束近似得到,形成的幾何條件稱為圓周/垂直幾何條件(符號為:45°c∶0°)。JJG512—2021118)垂直/45°環(huán)帶(符號為0°∶45°a)角度和空間條件滿足45°a∶0°的條件,但光路相反。因此采樣孔徑被垂直照明,反射輻射被中心與法線成45°角的環(huán)帶接收。9)45°單方向/垂直(符號為45°x∶0°)角度和空間條件滿足45°a∶0°的條件,但輻射只從一個方位角發(fā)出。排除鏡反射,突出樣品質(zhì)地和方向選擇性反射的影響。符號x表示入射光束從某任意方位照射參考平面。10)垂直/45°單方向(符號為0°∶45°x)角度和空間條件滿足45°x∶0°的條件,但光路相反。因此樣品表面被垂直照明,從與法線成45°角的某個方位接收反射輻射。JJG512—202112附錄E幾種常用的白度計算公式歷史上曾有過多種白度公式,從測量原理和表達方式上可以分為單波段白度公式、多波段白度公式、明度及純度型白度公式、光度型白度公式、線性白度公式與二元性白度公式等。不同的應用領域和行業(yè),可能使用不同的白度評價公式,獲得不同的白度量值,但至今還未形成一種通用白度公式可以完全替代其他白度公式。常用的白度有藍光白度、CIE白度和亨特白度等。后兩種白度是通過色度值計算白度值,這兩種類型的白度計應歸類為測色色差計,可依據(jù)JJG595—2002《測色色差計》進行檢定。白度計的幾何條件和測量原理應分別符合GB/T3978—2008與GB/T3979—2008中的相應規(guī)定。E.1藍光白度(E.1)藍光白度可以用Wb或R457表示。藍光白度的計算公式為:(E.1)Wb=kb∑βλFλΔλ式中:F(λ)—儀器的相對光譜分布函數(shù),見表E.1;kb—歸一化系數(shù),kbFλΔλ;βλ—樣品的光譜輻亮度因數(shù)。表E.1藍光白度測量儀器的相對光譜分布函數(shù)F(λ)波長/nmF(λ)波長/nmF(λ)4001.0460100.04052.946599.34106.747088.741512.147572.542018.248053.142525.848534.043034.549020.343544.949511.144057.65005.644570.05052.245082.55100.345594.1——藍光白度應用非常廣泛,在造紙、印刷、食品、紡織、建材等領域都應用該公式進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。JJG512—2021E.2CIE白度CIE白度公式分為白度W(或W10)和淡色調(diào)指數(shù)TW(或Tw,10)兩部分。對于