國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T39388—2020/CIES023/E:2013 I 1 3術(shù)語和定義 6 9 27附錄A(資料性附錄)測(cè)量紅外和紫外響應(yīng)時(shí)使用的光源和濾色片 29附錄B(資料性附錄)通用注釋 35I——GB/T27418—2017測(cè)量不確定度評(píng)定和表示(ISO/I 1GB/T39388—2020/CIES GB/T20151—2006光度學(xué)CIE物理光度系統(tǒng)(CIES010/E:2004,IDT)ISO/IECGuide98-3:2008)測(cè)量不確定度第3部分：測(cè)量不確定度的標(biāo)示指導(dǎo)[(Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement(GUM:1995)]ISO/IECGuide99:2007”國際計(jì)量學(xué)詞匯基本和通用概念及相關(guān)術(shù)語[Internationalvocabu-laryofmetrology—Basicandgeneralconceptsandassociatedterms(VIM)]IEC60051-1:1997直動(dòng)式指示模擬電氣測(cè)量?jī)x器及其附件第1部分：所有零件通用的一般要求(DirectactingindicatinganalogueelectriDefinitionsandgeneralrequirementISO11664-2:2007/CIES014-2/E:2006色度學(xué)第2部分：CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體(Colorimetry—Part2:CIE114/4:1994CIE光度測(cè)定與比色法匯編分布溫度和比例溫度(CIEcollectioninphotometryandcolorimetry—DistributCIE198:2011光度測(cè)量不確定度(Determinationofmeasurementuncertaintiesinphotometry)2GB/T39388—2020/CIES023/E測(cè)量準(zhǔn)確度measurementaccuracy被測(cè)量的測(cè)得值和真值之間一致程度。[ISO/IECGuide99:2007,定義2.13]測(cè)量誤差measurementerror測(cè)得的量值減去參考值。[ISO/IECGuide99:2007,定義2.16]在規(guī)定條件下的一組操作：第一步是確定由測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值與相應(yīng)示值之間的關(guān)系，第二步則是用此信息確定由示值獲得測(cè)量結(jié)果的關(guān)系。[ISO/IECGuide99:2007,定義2.39]測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)整adjustmentofameasuringsystem為使測(cè)量系統(tǒng)提供相應(yīng)于給定被測(cè)量值的指定示值，在測(cè)量系統(tǒng)上進(jìn)行的一組操作。[ISO/IECGuide99:2007,定義3.11]通過文件規(guī)定的不間斷的校準(zhǔn)鏈，將測(cè)量結(jié)果與參照對(duì)象聯(lián)系起來的測(cè)量結(jié)果的特性。3GB/T39388—2020/CIES023/E[ISO/IECGuide99:2007,定義2.41]光度計(jì)photometer測(cè)量光度量的設(shè)備。與光度計(jì)或光源相關(guān)聯(lián)的用來測(cè)量二者間的距離的平面。垂直于光度計(jì)探頭光軸，且滿足從該平面測(cè)得的點(diǎn)光源的照度和其與點(diǎn)光源的距離之間符合距離平方反比定律的平面。限定光度距離limitingphotometricdistance考慮到光度距離平方反比定律，對(duì)于給定的可接受誤差，光源的參考平面到光度計(jì)的有效參考平面間的最短距離。接收孔徑acceptanceaperture照度計(jì)的光度探頭或者亮度計(jì)的測(cè)量場(chǎng)上的接受區(qū)域。3.2質(zhì)量指標(biāo)術(shù)語初始調(diào)節(jié)指數(shù)initialadjustmentindexf描述光度計(jì)的讀數(shù)與對(duì)應(yīng)參考值的相對(duì)偏差的絕對(duì)值的指數(shù)。V(λ)失匹配指數(shù)generalV(λ)mismatchindex描述光度計(jì)的相對(duì)光譜響應(yīng)度與V(λ)函數(shù)的偏差的指數(shù)。4fuvff?f?.c3方向?qū)ΨQ性指數(shù)(僅限亮度計(jì))directiof?,.f?..5GB/T39388—2020/CIEf?f?f?f,f?f?fi?6yo={1-cos[arcsin(1/√2)]}/2=7GB/T39388—2020/CIE徑d處(見圖1)。y.=(1-cos(arcsin(1/2)))/2=0半柱面照度Esc的照度計(jì)算見公式(4):徑d處(見圖1)。y.=(1-cos(arcsin(1/2)))/2=0圖1一個(gè)柱面(半柱面)照度計(jì)的有效參考平面8徑d處(見圖1)。Y.=(1-cos(arcsin(1/2)))/2=參考標(biāo)準(zhǔn)的量值不確定度應(yīng)來自該標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)證書。其他在測(cè)量過程中產(chǎn)生的不確定度貢獻(xiàn)-—標(biāo)準(zhǔn)的老化； 與測(cè)量光源相關(guān)的V(A)函數(shù)失匹配(如采用4.1所述的相關(guān)色溫為2856K的白熾燈校準(zhǔn)光 fo=|Y'a/Ya-1|…………(6)應(yīng)定期核查光度計(jì)與V(λ)函數(shù)的光譜匹配。一種簡(jiǎn)單的驗(yàn)證方法是，首先使用CIEA光源校準(zhǔn)9GB/T39388—2020/CIE光度計(jì)的相對(duì)光譜響應(yīng)度sm(λ)應(yīng)與明視覺下的光譜光視效率函數(shù)V(a)”匹配。有多個(gè)不同的的讀數(shù)應(yīng)使用光譜失配校正因子F[Sz(λ)]來校正。如果光源的相對(duì)光譜分布未知，則可使用通用V(λ)失匹配指數(shù)f?'(參見附錄B)的概念來表征該光度計(jì)。 K?！狵.≌6831m·w-1(在標(biāo)準(zhǔn)空氣中);s(λ)——光度計(jì)的光譜響應(yīng)度；Sz(λ)——被測(cè)光源的相對(duì)光譜功率分布。光度響應(yīng)度包含照度響應(yīng)度和亮度響應(yīng)度，通常單位為安培每勒克斯(A·1x-1)、伏特每勒克斯(V·1x-1)、安培每坎德拉負(fù)二次方米)[A·(cd·m-2)-1]等。例如，如果s(λ)是單位為安培平方米每瓦(A·w-1·m2)的光譜照度響應(yīng)度，則sv是單位為安培每勒克斯(A·1x-1)照度響應(yīng)度。積分的上下限(λmin,λmu)宜涵蓋所有Sz(λ)·s(λ)非0的范圍。光度計(jì)通常由CIEA光源校準(zhǔn)。此時(shí)，對(duì)CIE標(biāo)準(zhǔn)A光源的響應(yīng)度表示為公式(8):標(biāo)準(zhǔn)A光源的相對(duì)光譜功率分布。5.2.4相對(duì)光度響應(yīng)度和光譜失配校正因子若光度計(jì)在給定光譜范圍內(nèi)的光譜響應(yīng)度與預(yù)設(shè)加權(quán)函數(shù)不同，則會(huì)得到不正確的測(cè)量結(jié)果。使用光譜積分的響應(yīng)函數(shù)，在對(duì)比兩種光譜分布，如Z光源和CIEA光源時(shí)，上述不同會(huì)在一定程度上相互補(bǔ)償。為量化計(jì)算，需要知道光度計(jì)的相對(duì)光譜響應(yīng)度sm(a)和Z光源的相對(duì)光譜分布Sz(λ)。相對(duì)光度響應(yīng)度a*(Sz(a))為探測(cè)器在Z光源下的光度響應(yīng)度sz與探測(cè)器在CIEA光源下的光度響應(yīng)度sA的比值，見公式(9):Sz——使用Z光源時(shí)光度計(jì)的光度響應(yīng)度；SA——使用CIEA光源時(shí)光度計(jì)的光度響應(yīng)度。積分的上下限(λmm,mx)宜對(duì)應(yīng)所有sm(λ)的非零波長(zhǎng)區(qū)域。a·[S?(λ)]的倒數(shù)被稱為光譜失配校正因子F*[Sz(λ)]={a·[Sz(λ)]}-1(有時(shí)也簡(jiǎn)寫為SMCF)。如果光度計(jì)的相對(duì)光譜響應(yīng)度和光源的相對(duì)光譜分布已知，應(yīng)根據(jù)公式(9)對(duì)測(cè)量進(jìn)行校正。對(duì)于光譜較窄的光源(如LED),應(yīng)用光譜失配校正因子是最重要的。5.2.5顏色校正因子和失配指數(shù)根據(jù)CIE114/4:1994的規(guī)定，白熾燈或鹵素?zé)舻南鄬?duì)光譜功率分布與普朗克分布P(Ta,λ)類似，可用分布溫度T。表征。此時(shí)，光譜失配校正因子可近似為溫度比值和失配指數(shù)m,見公式(10):Ta——光源的分布溫度；m——光度計(jì)實(shí)驗(yàn)決定的失配指數(shù)。公式(10)可用于光度計(jì)校準(zhǔn)過程中的不確定度評(píng)估。5.2.6特定失配指數(shù)針對(duì)一個(gè)特定光源，光度計(jì)與V(λ)函數(shù)的光譜匹配質(zhì)量可以表達(dá)為公式(11):f?[Sz(λ)]=a[Sz(λ)]-1…………(11)然而，如果光源的相對(duì)光譜分布和光度計(jì)的光譜響應(yīng)度已知，則可對(duì)光度計(jì)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正。特定失匹配指數(shù)f?[Sz(λ)]并不適合于描述光度計(jì)的通用性能，因?yàn)槿绻舛扔?jì)的相對(duì)光譜響應(yīng)度與V(A)函數(shù)相差很大，針對(duì)一個(gè)特定光譜分布理論上可以將f?[Sz(λ)]最小化，但對(duì)于其他光源，f?[S?(a)]的值可能會(huì)很大。對(duì)于普通照明條件，特別是白光光源，通用V(a)失匹配指數(shù)f?'可以最好地表征光譜失配的質(zhì)量。為此，相對(duì)光譜響應(yīng)度sm(λ)應(yīng)使用歸一化的光譜響應(yīng)度函數(shù)表示，見公式(12):指數(shù)f?'定義為公式(13):5.3紫外響應(yīng)5.3.1概述光度計(jì)應(yīng)對(duì)紫外輻射沒有響應(yīng)。紫外響應(yīng)可能是由于紫外阻擋不充分或者熒光效應(yīng)引起的。5.3.2測(cè)量方法使用主要在UV-A范圍輻射的紫外燈和具有給定光譜透射比tuv(λ)UV帶通濾色片來照射光度計(jì)來確定其紫外響應(yīng)。紫外燈應(yīng)具有如圖2所示的相對(duì)光譜分布函數(shù)，可見輻射(照度)與UV-A輻照度之比應(yīng)為351x·(W·m-2)-1,相對(duì)光譜功率分布的標(biāo)稱值數(shù)據(jù)列于表A.2中。紫外帶通濾色片的光譜透射比應(yīng)與圖3所示相接近，光譜數(shù)據(jù)列于表A.1中。若使用不同的光譜分布或透射比，則應(yīng)評(píng)估這種不同帶來的影響，最終的結(jié)果應(yīng)校正至標(biāo)稱值并進(jìn)行報(bào)告。紫外燈不加濾色片照射光度計(jì)產(chǎn)生的信號(hào)應(yīng)至少為最小可解析信號(hào)的1000倍。3圖2用于測(cè)量紫外響應(yīng)fuv的輻照度Suv的相對(duì)光譜分布圖3用于測(cè)量紫外響應(yīng)fuv的紫外濾光片的光譜透射比tuv(λ)光度計(jì)的紫外響應(yīng)指數(shù)fuv為信號(hào)Yuv與信號(hào)Y之比，其中Yuv為光度計(jì)在5.3.2所規(guī)定的紫外光源加紫外濾色片照射下的信號(hào)；Y為光度計(jì)在相同光源但不加濾色片照射下的信號(hào)。具體見公式(14)和公式(15):5.4紅外響應(yīng)5.4.1概述光度計(jì)應(yīng)對(duì)紅外輻射不響應(yīng)。應(yīng)通過CIEA光源和IR濾色片照射光度計(jì)來測(cè)量紅外響應(yīng)，CIEA光源燈為鎢絲燈，IR濾色片的光譜透射比見圖4和參見表A.3。如果使用不同的光譜分布或透射比，則應(yīng)評(píng)估這種不同帶來的影響，最終的結(jié)果應(yīng)校正至標(biāo)稱值并進(jìn)行報(bào)告。圖4為確定紅外響應(yīng)指數(shù)fm給出紅外濾光片的透射光譜tm(λ)所使用的燈應(yīng)不包含反射器，并使用未處理的燈罩以確保紅外輻射不衰減。不加濾色片的紅外燈照射光度計(jì)產(chǎn)生的信號(hào)應(yīng)至少為可解析最小信號(hào)10000倍。光度計(jì)的紅外響應(yīng)指數(shù)fn為信號(hào)Yr與信號(hào)Y之比，Yr為光度計(jì)在相關(guān)色溫為2856K的白熾燈(CIEA光源)和指定濾色片照射下所得的信號(hào)；Y為光度計(jì)在相同光源但不加濾光片照射下所得的信號(hào)。具體見公式(16)和公式(17):光線入射到光度計(jì)接收區(qū)域產(chǎn)生的效應(yīng)依賴于其入射角。方向響應(yīng)函數(shù) 接收面中心為原點(diǎn)繞水平軸或垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)來改變?nèi)肷浣恰ＰD(zhuǎn)中心應(yīng)與制造商指定的接收面中心一注：對(duì)于輸入量值和輸出信號(hào)為非線性關(guān)系的光度計(jì)，測(cè)量宜保持在恒定的信號(hào)水平或者根據(jù)所測(cè)的光度計(jì)輸入Y(e,φ)——輸出信號(hào)關(guān)于入射角的函數(shù)；e——入射光與光度探頭測(cè)量面法線所成的夾角(見圖5);8)使用符號(hào)為Ez.圖5定義函數(shù)f?(e,φ)的坐標(biāo)系E—入射光與光度探頭測(cè)量面法線所成的夾角(見圖6);φ——方位角(見圖6)。E——入射光與光度探頭測(cè)量面法線所成的夾角(見圖7);φ——方位角(見圖7)。e——入射光與光度探頭測(cè)量面法線所成的夾角(見圖10);φ——方位角(見圖10)。圖11半球面照度計(jì)在垂直平面的理想響應(yīng)度使用指數(shù)f?,2.表征方向性響應(yīng)，見公式(39):如下分別給出公式(39)中的兩個(gè)組分公式(40)和公式(41),即： (40) (40) (41)5.6亮度計(jì)的方向響應(yīng)5.6.1概述亮度計(jì)應(yīng)對(duì)測(cè)量視場(chǎng)以內(nèi)的評(píng)價(jià)表面具有均勻亮度的響應(yīng)，且測(cè)量視場(chǎng)以外的光照區(qū)域不應(yīng)影響測(cè)量結(jié)果。方向響應(yīng)函數(shù)可以用來描述方向依賴性評(píng)估和在測(cè)量視場(chǎng)外環(huán)境亮度的影響。入射角函數(shù)是指光度探頭的接受區(qū)域?qū)θ肷涔獾捻憫?yīng)，方向響應(yīng)函數(shù)(用入射角函數(shù)表示對(duì)入射光的評(píng)估)是由光學(xué)幾何、光度探頭的構(gòu)造和光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的雜散光共同決定的。特殊的方向響應(yīng)函數(shù)可以通過在光度探頭上配置特殊透鏡或諸如此類的其他附件(例如：可互換的器件)來實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)等效光幕亮度的測(cè)量。5.6.2測(cè)量方法為了測(cè)量方向響應(yīng)函數(shù)，光源應(yīng)放置在距離接收平面足夠遠(yuǎn)的位置以保證光源發(fā)光區(qū)域的對(duì)邊角不應(yīng)大于測(cè)量視場(chǎng)角a的5%,a是以光軸為中心的測(cè)量視場(chǎng)外圍所形成的最大張角。亮度計(jì)應(yīng)對(duì)焦光源，并應(yīng)圍繞入瞳中心旋轉(zhuǎn)。作為一種替代的方法，保持光度探頭固定，光在垂直于光度計(jì)光軸的平面上移動(dòng)。應(yīng)在至少四個(gè)等間距的φ方向角內(nèi)獲取輸出信號(hào)關(guān)于入射角的函數(shù)，應(yīng)阻止雜散光進(jìn)入接收面。亮度計(jì)的方向響應(yīng)由方向響應(yīng)函數(shù)f?(e,φ)表征，見公式(42):Y(e,φ)——在入射角e和方位角φ的輸出信號(hào)(見圖12);Y(0,φ)——光線沿光度計(jì)探頭光學(xué)軸方向入射且方位角為φ的輸出信號(hào)。圖12定義函數(shù)f?(e,φ)的坐標(biāo)系Ym——使用5.6.2的測(cè)量方法，入射角在指標(biāo)函數(shù)f?(E?/10)和f?(E100)由公式(44)和公式(φi——輸出值為Ym.時(shí)的方位角；——測(cè)量視場(chǎng)角a(見5.6.2);——指標(biāo)函數(shù)f?(e1/100); 成像面上，該光陷阱應(yīng)完全遮擋并超過測(cè)量視場(chǎng)直徑的10%(見圖13)。保持33圖13在確定f?.時(shí)光陷阱尺寸示意圖線性度是表征光度計(jì)的輸出量變化與輸入量變化成比例的特性，即在特定的輸入范圍內(nèi)，響應(yīng)度是根據(jù)公式(49),用指標(biāo)f?(Y)表征每個(gè)范圍的線性度偏差。除了最高靈敏度范圍外，取10%量程f?=max[f?(Y)]…5.8顯示單元5.8.1概述f?=k·i?！?50)k——輸出量程轉(zhuǎn)換因子(例如，k=10表示按1:10的比例切換量程范圍);疲勞是指在穩(wěn)定工作條件下由入射光照引起的響應(yīng)度的臨時(shí)性變化。疲勞特性所表征的響應(yīng)度變5.9.2測(cè)量方法應(yīng)使用50001x的穩(wěn)定光照測(cè)量疲勞特性。工作條件(環(huán)境溫度、供電等等)應(yīng)保持恒定。測(cè)量輸出信號(hào)關(guān)于照射周期的函數(shù)。在開始穩(wěn)定照射前，光度探頭應(yīng)在非光照條件下靜置24h。用對(duì)稱偏差函數(shù)f?(t)評(píng)估疲勞特性，由公式(53)給出：t—-光度計(jì)探頭被恒定照射的持續(xù)時(shí)間；Y(t)t時(shí)刻的輸出信號(hào)；為了表征疲勞特性，指標(biāo)fs按公式(54)給出：式中：Y(t=30min)——從開始到光照30min后的輸出信號(hào)；Y(to=10s)——從開始到光照10s后的輸出信號(hào)。5.10.1概述溫度依賴性描述的是周圍溫度對(duì)光度計(jì)絕對(duì)響應(yīng)度和相對(duì)光譜響應(yīng)度的影響。如果光度計(jì)工作時(shí)的環(huán)境溫度與校準(zhǔn)時(shí)不同，將產(chǎn)生測(cè)量誤差。雖然光度計(jì)相對(duì)光譜響應(yīng)度會(huì)隨環(huán)境溫度變化，但這種變化很難量化，還沒有針對(duì)這種影響的測(cè)試。只有對(duì)絕對(duì)光照響應(yīng)度的特性表征。5.10.2測(cè)量方法為了測(cè)量溫度依賴性，整個(gè)光度計(jì)應(yīng)暴露在要求的溫度下。在開始測(cè)量前，儀器應(yīng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)。應(yīng)至少進(jìn)行環(huán)境溫度為5℃、25℃(參考溫度)和40℃條件下的測(cè)量，光度探頭上的光照應(yīng)使測(cè)量值接近某個(gè)量程的最大值(這個(gè)量程的選定宜考慮使用足夠低的照明條件以最小化疲勞，參見注2)。5.10.3表征方法5.11濕度阻抗的環(huán)境條件下達(dá)到熱平衡狀態(tài)。環(huán)境溫度在測(cè)試時(shí)應(yīng)設(shè)置在21℃至27℃之間，波動(dòng)范圍保持在2℃以內(nèi)。相對(duì)濕度應(yīng)設(shè)置在45%～75%之間，光度計(jì)適應(yīng)濕度環(huán)境的時(shí)間不應(yīng)少于3h。在光度導(dǎo)軌上在正弦調(diào)制光(調(diào)制度1,見圖14)的頻率下限v?(或頻率上限va)是指在該頻率之下(或之上),與具有相同算數(shù)平均值的非調(diào)制光比的讀數(shù)不超過5%。圖14正弦調(diào)制光的調(diào)制程度1達(dá)到10?Hz水平，然而這種方法比上述LED方法產(chǎn)生的照度值要高。對(duì)于占空比為50%的旋轉(zhuǎn)擋光Y(v=0Hz)--非調(diào)制光照明時(shí)的輸出信號(hào)；為了描述偏振依賴性，公式(60)給出指標(biāo)函數(shù)f?(e,φ):Ymx——最大輸出信號(hào)；e——入射光線與光學(xué)軸夾角；為表征偏振依賴性，與測(cè)量參數(shù)一起宣稱光度探頭的f?:5.14空間響應(yīng)不均勻一些光度計(jì)探頭的構(gòu)造，會(huì)導(dǎo)致它們的響應(yīng)度和相對(duì)光譜響應(yīng)度與其接收孔徑內(nèi)入射光的位置有明顯的依賴性。當(dāng)接收孔徑被均勻照射時(shí)這種依賴性會(huì)消失。5.14.2測(cè)量方法對(duì)于這種測(cè)量，按5.5.2(照度計(jì))和5.6.2(亮度計(jì))所述設(shè)置光源。使用一個(gè)直徑為光度計(jì)接收孔徑B直徑十分之一的圓形孔徑A,放置在光度計(jì)接收面之前。應(yīng)避免雜散光落至接收孔徑。這個(gè)圓形孔徑A分別放置在光度計(jì)接收面之前的五個(gè)位置：a)位置1:孔徑A的通孔中心位于光度計(jì)接收孔徑B的中心；b)位置2到5:接收面A通孔的中心位于距光度計(jì)接收孔徑B中心三分之二半徑處。四個(gè)位置(2到5)圍繞入射面中心間隔90°設(shè)置。使用指標(biāo)f,描述照度的空間響應(yīng)不均勻性，按公式(61)定義：Y?——在接收孔徑上2到5四個(gè)點(diǎn)測(cè)量到的入射輻射的輸出信號(hào)；Y?——在接收孔徑中心測(cè)量到的入射輻射的輸出信號(hào)。5.15量程變化5.15.1概述由量程變化產(chǎn)生的偏差是光度計(jì)從一個(gè)量程切換到相鄰的量程時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差。使用指標(biāo)fnYA——量程A上的讀數(shù)，輸入量XA對(duì)應(yīng)90%滿量程(在數(shù)字光度計(jì)上的最大讀數(shù));Yg——在下一個(gè)更大量程(量程B)上的讀數(shù)，輸入量XB是輸入量準(zhǔn)的亮度設(shè)置在任意量程的90%滿量程的信號(hào)輸出水平。在制造商說明的光度探頭的最長(zhǎng)和最短對(duì)SI:國際單位制(InternationalSystemofUnits)IEC:國際電工委員會(huì)(InternationalElectrotechnicalCommission)ILAC:國際實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可合作組織(InternationalLabo