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三级总光通量标准白炽灯的测量不确定度评定

发布时间:2010-07-26 作者:石丽平 来源:本站原创 浏览:1570

辽宁省计量科学研究院 石丽平

    三级总光通量标准白炽灯是通过球形光度计来检定白炽灯泡总光通量的标准器。本文通过对三级总光通量标准白炽灯的校准,分析其各不确定度分量的来源,并对三级总光通量标准白炽灯不确定度进行评定。
    

一、概述

    依据JJG247-1991《总光通量标准白炽灯》检定规程,对三级总光通量标准白炽灯在球形光度计内用比较法进行测量,标准器为二级总光通量标准白炽灯。由于二级总光通量标准白炽灯是由一组不同功率的标准灯组成的,所以总不确定度用相对不确定度来表示。
    

二、数学模型

    φ=φ0(I/I0)6
    式中:φ0——二级总光通量标准白炽灯总光通量标准值;φ——三级总光通量标准白炽灯总光通量示值;I——三级总光通量标准白炽灯的电流值;I0——二级总光通量标准白炽灯的电流值。
    由于φ0I0I互不相关,于是有:
    
    

三、各不确定度分量的评定

    1.三级总光通量标准白炽灯校准装置引入的标准不确定度u(I)
    (1)电测仪表引入的标准不确定度分量u1(I)
    校准三级总光通量标准白炽灯所用的多功能数字表引入的不确定度:来源于多功能数字表的传递误差,其不确定度为Urel=0.05%,k=2,则:
    
    (2)积分球和光电接收器的综合光谱灵敏度,偏离CIE明视觉光谱光效率,而导致的异色光所引入的标准不确定度分量u2(I)
    检定三级标准灯时,色温相差100K,│k-1│≤0.003,k为色修正系数。对于同功率灯泡,色修正系数≤0.3%。对于不同功率的灯泡,引入修正系数后,剩余误差为0.3%,属均匀分布,取,故:
    
    (3)接收器非线性引入的标准不确定度分量u3(I)
    根据JJG247-1991的规定,光度测量系统的非直线性最大误差为0.3%,属均匀分布,取。故:
    
    (4)测量系统不稳定引入的标准不确定度分量u4(I):
    由实验可知,用参考灯监测,测量系统稳定性引入的最大误差为0.3%,属均匀分布,取。故:
    
    (5)测量重复性引入的标准不确定度分量u5(I)
    对3种不同功率三级总光通量标准白炽灯在相同的条件下测量(见表1),取n=10。
    

缺插图!


<CTSM>    表1  三种不同功率三级总光通量标准白炽灯在相同条件的测量数据</CTSM>
    合并样本标准差为:
    
    三级总光通量标准白炽灯校准装置引入的标准不确定度u(I)为:
    
    2.二级总光通量标准白炽灯引入的标准不确定度u(φ0)
    (1)二级总光通量标准白炽灯引入的标准不确定度分量u1(φ0)
    二级标准灯的不确定度为2.3%,属正态分布,取k=3。
    则:
    (2)二级总光通量标准白炽灯年稳定性引入的标准不确定度分量u2(φ0)
    二级总光通量标准白炽灯年稳定性不大于1%,属正态分布,取k=3。故:
    
    二级总光通量标准白炽灯引入的标准不确定度u(φ0):
    
    3.二级总光通量标准白炽灯电流变化引入的标准不确定度u(I0)
    由实验可知,在测量二级总光通量标准白炽灯时,灯电流的相对不确定度为0.1%,取k=2。故:
    
    

四、合成标准不确定度uc的评定

    合成标准不确定度可按下式得到:
    
    

五、三级总光通量标准白炽灯扩展不确定度

    Urel=3×2.0%=6.0%,k=3。    

六、测量不确定度的报告与表示

    三级总光通量标准白炽灯测量结果的不确定度测量范围为(15~1000)W时:Urel=6.0%,k=3。    

七、结束语

    目前,我国对各级总光通量标准白炽灯的检定,均采用交流220V电压供电,由于受交流电的影响,其不确定度较大。以上分析中,各项不确定度都是以最大误差来分析的,在实际测量中各不确定度分量都小于文章中所给的数据。所以三级总光通量标准白炽灯的最大标准不确定度为Urel=6.0%,k=3。只要满足上述不确定度的要求,就可开展三级总光通量标准白炽灯的检定。

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