Р 50.2.017-2001 ГСИ. Средства измерений освещенности и дозы ультрафиолетового излучения в фотобиологии и растениеводстве. Методика поверки

3 Настоящие рекомендации в части методов оценки погрешностей УФ спектрорадиометров-дозиметров для фотобиологии и растениеводства соответствуют рекомендациям Международной комиссии по освещению (МКО) N 53 "Методы определения характеристик радиометров и фотометров"

4 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

8.4.1. Определение погрешности УФ спектрорадиометров-дозиметров, возникающей из-за неидеальной коррекции спектральной чувствительности, с использованием результатов измерений относительной спектральной чувствительности (ОСЧ) в диапазонах длин волн от 0,2 до 1,1 мкм

При определении ОСЧ УФ спектрорадиометров-дозиметров в основном диапазоне длин волн от 0,20 до 0,35 мкм используют эталонный источник УФ излучения - дейтериевую лампу типа ЛД(Д) в качестве РЭ СПЭО по ГОСТ 8.197; в видимом и ИК диапазонах длин волн от 0,35 до 1,10 мкм - эталонный источник - лампу накаливания типа КГМ-12-100 в качестве РЭ СПЭО по ГОСТ 8.195. Эталонный источник излучения устанавливают на расстоянии не менее 0,5 м от УФ спектрорадиометра-дозиметра так, чтобы значения СПЭО составляли (0,55)·10 Вт/м. Относительную спектральную чувствительность спектрорадиометра-дозиметра определяют по отношению показаний СПЭО в Вт/м поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра к значениям СПЭО эталонного источника излучения. Погрешность определения относительной спектральной чувствительности поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра оценивают по значениям среднеквадратического отклонения (СКО) результатов измерений сигналов и значению предельной погрешности РЭ СПЭО по ГОСТ 8.197 и по ГОСТ 8.195. СКО результатов измерений относительной спектральной чувствительности УФ спектрорадиометра-дозиметра в диапазоне длин волн УФ-А не более 5%, в диапазонах длин волн УФ-В и УФ-С - не более 6%, в диапазоне длин волн от 0,35 до 1,1 мкм - не более 4%.

По результатам измерений относительной спектральной чувствительности УФ спектрорадиометра-дозиметра определяют погрешность спектральной коррекции, вызванную отклонением относительной спектральной чувствительности поверяемого прибора от стандартной (приложение А).

Погрешность спектральной коррекции спектрорадиометра-дозиметра в процентах определяют по формуле

,                                    (1)

где - относительная спектральная плотность энергетической освещенности контрольных источников УФ излучения;

- относительная спектральная плотность энергетической освещенности стандартного источника УФ излучения.

Для определения возможности применения поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра в качестве средства измерений характеристик УФ излучения в фотобиологии и растениеводстве в соответствии с настоящими рекомендациями установлен перечень контрольных и стандартных источников излучения. Табулированные значения и приведены в таблицах 3-5 для спектрального интервала 5 нм. Расчет по формуле (1) рекомендуется выполнять с использованием специально разработанных компьютерных программ. Для УФ спектрорадиометра-дозиметра погрешность существенно возрастает в том случае, когда в части рабочего диапазона длин волн спектральная чувствительность прибора недостаточна для обеспечения нижней границы диапазона измерений. Погрешность спектральной коррекции УФ спектрорадиометра-дозиметра , рассчитанная для каждого контрольного источника, в диапазоне длин волн УФ-А не должна превышать 6%, в диапазонах длин волн УФ-В и УФ-С - 7%.

Таблица 3 - Значение стандартного источника излучения - ртутной лампы среднего давления

Таблица 4 - Значения контрольного источника излучения типа А

Таблица 5 - Значения контрольного источника излучения - ксеноновой лампы

8.4.2 Определение погрешности УФ спектрорадиометров-дозиметров, возникающей из-за неидеальной коррекции спектральной чувствительности в УФ, видимом и ИК диапазонах длин волн от 0,2 до 1,1 мкм, с использованием контрольных источников излучения

Измерения проводят при периодической поверке для оценки погрешности, вызванной отклонением реальной относительной спектральной чувствительности поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра от стандартной.

Измерения проводят с использованием в качестве контрольных источников излучения - ртутных ламп типов ДРТ-250, ЛБ-30, ЛУФ-40 и лампы накаливания типа КГМ-12-100. При этом эталонный УФ радиометр и поверяемый УФ спектрорадиометр-дозиметр поочередно устанавливают на оптической скамье на расстоянии не менее 0,5 м от каждого из источников излучения и юстируют по углу для достижения максимального сигнала. Измерения сигналов эталонного УФ радиометра и поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра проводят 5 раз и определяют среднеарифметическое значение разности сигналов и суммарное СКО результатов измерений. Погрешность спектральной коррекции, определяемая разностью сигналов эталонного УФ радиометра и поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра от каждого контрольного источника, не должна превышать 6% в диапазоне длин волн УФ-А, 7% в - диапазонах длин волн УФ-В, УФ-С.

8.4.3 Определение погрешности измерений абсолютной чувствительности УФ спектрорадиометров-дозиметров в диапазоне длин волн от 0,2 до 0,4 мкм

При измерении абсолютной чувствительности УФ спектрорадиометров-дозиметров в диапазоне длин волн от 0,2 до 0,4 мкм используют ксеноновую лампу типа ДКсШ-120. На расстоянии не менее 1 м от лампы на оптической скамье поочередно устанавливают эталонный УФ радиометр и поверяемый УФ спектрорадиометр-дозиметр. Измерения сигналов эталонного УФ радиометра и поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра проводят поочередно 5 раз. Значение абсолютной чувствительности поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра рассчитывают по формуле

,                                                                     (2)

где - абсолютная чувствительность эталонного УФ радиометра.

Определяют среднеарифметическое значение измерений абсолютной чувствительности поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра, суммарное СКО результата измерений с учетом погрешности эталонного УФ радиометра. Погрешность определения абсолютной чувствительности не должна превышать 4%.

8.4.4 Определение погрешности УФ спектрорадиометров-дозиметров УФ излучения, возникающей из-за отклонения коэффициента линейности от единицы. Определение границ диапазонов измерений энергетической освещенности и энергетической экспозиции

Коэффициент линейности определяют по отклонению чувствительности УФ спектрорадиометра-дозиметра от постоянного значения в рабочем диапазоне измеряемой величины. На оптической скамье устанавливают два УФ источника излучения - лампы типа ДКсШ-120. Расстояние между поверяемым УФ спектрорадиометром-дозиметром и источниками излучения выбирают таким образом, чтобы показания УФ спектрорадиометра-дозиметра соответствовали нижним границам диапазонов измерений ЭО и ЭЭ, указанным в паспорте УФ спектрорадиометра-дозиметра и составляющим соответственно не более 100 мВт/м и 10 мДж/м. Регистрируют сигналы поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра для каждого из двух источников излучения и и суммарный сигнал от двух излучателей. Измерения проводят поочередно 5 раз с использованием экранирующих заслонок. Определяют средние значения измеренных сигналов, СКО, суммарное СКО результатов измерений, рассчитывают коэффициент линейности и погрешность УФ спектрорадиометра-дозиметра , вызванную его нелинейностью, по формулам:

                                                          (3)

                                                        (4)

При определении границ диапазонов измерений энергетической освещенности и энергетической экспозиции поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра расстояние от источников излучения до УФ спектрорадиометра-дозиметра уменьшают таким образом, чтобы значение ЭО и ЭЭ от каждого источника излучения увеличилось в десять раз. Измеряют сигналы , , и рассчитывают соответствующее значение погрешности . Измерения повторяют каждый раз с увеличением значения ЭО и ЭЭ в десять раз до достижения верхних границ рабочих диапазонов измерений ЭО и ЭЭ УФ спектрорадиометра-дозиметра, составляющих соответственно не менее 10 Вт/м и 10000 Дж/м. По результатам измерений определяют границы диапазонов ЭО и ЭЭ поверяемого УФ спектрорадиометра-дозиметра, в пределах которых значение погрешности не превышает 3%.

8.4.5 Определение погрешности УФ спектрорадиометров-дозиметров, возникающей из-за неидеальной коррекции угловой зависимости чувствительности

При измерении угловой зависимости чувствительности УФ спектрорадиометра-дозиметра от угла падения потока излучения поверяемый УФ спектрорадиометр-дозиметр устанавливают на неподвижное плечо гониометра типа ГС-5. На подвижное плечо гониометра устанавливают лампу типа ДКсШ-120. Измеряют сигналы УФ спектрорадиометра-дозиметра в зависимости от угла падения потока излучения в пределах от 0° до 85° с шагом 5°. Показания прибора для угла нормируют на показание прибора при нормальном угле падения потока излучения . Рассчитывают угловую зависимость отклонения чувствительности УФ спектрорадиометра-дозиметра от функции по формуле

.                                                        (5)

Косинусную погрешность УФ спектрорадиометра-дозиметра рассчитывают по формуле

.                                                          (6)

Значение величины рассчитывают с использованием специально разработанных компьютерных программ. Значение не должно превышать 4%. При превышении указанного значения косинусной погрешности допускается ограничивать угол зрения УФ спектрорадиометра-дозиметра с указанием в паспорте значений угла зрения и поправочных коэффициентов, учитывающих угловые размеры источников УФ излучения.

8.4.6 Обработка результатов поверки УФ спектрорадиометров-дозиметров

Определение основной относительной погрешности УФ спектрорадиометров-дозиметров проводят в соответствии с ГОСТ 8.207.

Относительное среднеквадратическое отклонение результатов измерений для независимых измерений рассчитывают по формуле

,                                                     (7)

где - результат -го независимого измерения;

- среднеарифметическое измерений.

СКО определяют по результатам измерений по 8.4.4. Значение СКО не должно превышать 1% в диапазоне измерений ЭО от 0,01 до 100 Вт/м.

Границу относительной неисключенной систематической погрешности рассчитывают по формуле

.                                                              (8)

Источниками неисключенной систематической погрешности являются:

- погрешность спектральной коррекции (6% в диапазоне УФ-А, 7% - в диапазонах УФ-В, УФ-С по 8.4.1, 8.4.2);

- погрешность определения абсолютной чувствительности (4% по 8.4.3);

- погрешность, определяемая коэффициентом линейности (3% по 8.4.4);

- погрешность, вносимая нестандартной угловой зависимостью спектрорадиометра-дозиметра (4% с учетом коэффициентов угловой коррекции по 8.4.5).

Граница относительной неисключенной систематической погрешности средств измерений энергетической освещенности УФ излучения в фотобиологии и растениеводстве не должна превышать 9% в диапазоне УФ-А, 10% - в диапазонах УФ-В, УФ-С.

Суммарное относительное среднеквадратическое отклонение результата измерения определяют по формуле

.                                                   (9)

Предел допускаемой основной относительной погрешности рассчитывают по формуле

,                                                           (10)

где - коэффициент, определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической погрешностей.

Так как для УФ спектрорадиометра-дозиметра , то случайной погрешностью по сравнению с систематической пренебрегают и принимают .

Результаты поверки средств измерений характеристик УФ излучения фотобиологических облучательных установок считают положительными, если предел допускаемой основной относительной погрешности не превышает 9% в диапазоне УФ-А, 10% - в диапазонах УФ-В, УФ-С.