JJ.国家计量标准-JJG 867-1994 光谱测色仪.pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程 J J G 8 6 7 - 1 9 9 4 光 谱 测 色 仪 S p e c t r o c o l o r i me t e r 1 9 9 4 一0 4 一0 6 发布 1 9 9 4 一1 1 一0 1 实 施 国 家 技 术 监 督 局发布 J JG 86 7- 19 94 、。.心.。.。;。.。.沪 光谱测色仪检定规程广0. 口. O. 口. 0. 0. 0. 口. 0. 0. 0. 口. O. 。, b 乙 b 4 9 9 - 7 6 8 G J 万J V e r i f i c a t i o n Re g u l a t i o n o f
2、S p e c t r o c o l o r i me t e r 本检定规程经国家技术监督局于1 9 9 4年0 4月0 6日批准,并自1 9 9 4 年 1 1 月 0 1日起施行。 归口单位 : 中国计量科学研究院 起草单位 : 中国计量科学研究院 本规程技术条文由起草单位负责解释 J JG 86 7- 1 994 本规程主要起草人: 滕秀金 参加起草人: 曾晓栋 龚 晓斌 ( 中国计量科学研究院) ( 中国计量科学研究院) ( 中国测试技术研究院) .1 . I G 867 - 1 9 94 目录 一概述 ( 1 ) 二技术要求 . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 三检定条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4、 . . . . . . . . . . . . . . ( 4 ) 四 检定项目 和检定方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 4 ) 五检定结果的处理和检定周期 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、. . . . . . . . . . . . . . . . . ( 7 ) 附录 1 检定证书和检定结果通知书格式 ( 背面) 。 ( 8) 附录2 测色原理 】 ( 9 ) 附录 3 标准照明体和色匹配函数加权系数表 ( 1 2 ) 附录4 参考波长表 ( 1 6 ) J . 1 G 8 67 - 1 99 4 光谱 测 色仪 检定 规 程 本规程适用于新制造、使用中和修理后的,照明和观测条件为垂直/ 漫射 ( 符号。 / d )的,双光路光谱测色仪的检定。单光路光谱测色仪 ( O / d )的检定亦可参照执行。 一概述 光谱测色仪 ( 以下简称仪器)是以色度学理论为基础,对物体色进行光
6、谱光度测量 的仪器。由光源、单色器、测光积分球、探测器及数据处理系统等组成。光源一般为白 炽灯 、卤钨灯和氖灯 ( 用于紫外光谱段) ;为减少杂散光,提高光谱纯度,仪器通常采 用双单色器;测光积分球的大小可以是任意的,一般多采用直径为 0 2 0 0 m m 或 0 1 5 0 m m;探测器大都采用光电倍增管 ;数据处理系统包括计算机、打印机、绘图仪 或数字显示装置。 1 测色标准条件 1 . 1 反射比标准 色度学规定测量反射物体色的反射比标准,是光谱反射比等于 1的各向同性的理想 的均匀漫射体,定义为完全反射漫射体 ( P R D ) 。用于反射比量值传递和色度测量用的 粉体压制氧化镁
7、、硫酸钡、海伦 ( 聚四氟乙烯)等参考标准白板及测色仪器用标准白 板、标准色板,其量值应溯源于完全反射漫射体。色度国家基准采用双球法实现反射比 的绝对测量 ,并通过光谱测色仪,用光谱光度法向各级计量部门传递色度量值。 1 . 2 透射比标准 透射样品的透射比参比标准是与样品相同厚度的空气。 1 . 3 标准照明体 国 家标准G B 3 9 7 8 规定颜色测量用标准照明 体有A , C , D 6 5 等。 标准照明体 A,代表全辐射体在绝对温度 2 8 5 6 K时发出的光; 标准照明体 C ,代表相关色温为 6 7 7 4 K的平均昼光; 标准照明 体 D 6 5 , 代表相关色温为6 5
8、 0 4 K的 时相昼光。 1 . 4 照明和观测条件 1 . 4 . 1 反射色 O / d 照明和观测几何条件的规定是 : 一束光线垂直照明样品,该光束的轴线与样品 法线的夹角不应超过 1 0 。 照明光束应近似平行光,它的任一光线和轴线的夹角不应超 过5 0 。积分球用来收集反射通量,积分球开孔的总面积不应超过积分球内表面积的 1 0 %。对具有混合反射样品的镜反射成份的影响,可以用光泽吸收器来处理。图 1 为 0 / d 照明观测条件 ( 双光路)光路示意图,图中参比白板在测量过程中位置不变。 1 . 4 . 2 透射色 O / d照明和观测几何条件的测色仪,可以测量透射色的规则透射
9、比和全透射比。如 1 . I JG 86 7- 19 94 图 1 0 / d照明观测条件 ( 双光路) 1 一标准白板;2 一被测样品;3 一参比白板; 4 一光泽吸收器;5 一探测器;6 一测光积分球 果没有特别说明,一般测量都指规则透射比。 规则透射比:照明和观测条件为垂直/ 垂直 ( 符号 0 / 0 ) 0照明光束与样品表面 法线的夹角不超过 5 - 。照明和观测光束的任一光线与其轴线间的夹角不超过 5 * 。样品 的安置应使仪器的探测器仅能接收规则透射通量。 b 全透射比:包括规则透射和漫透射。照明和观测条件为垂直/ 漫射 ( 符号 O / d ) . 照明光束与样品表面法线的夹角
10、不超过 5 0 ,该光束的任一光线与其轴线间的夹角不超 过 5 “ 。用积分球测量半球 ( 2 二空间)的透射通量。 二技术要求 2 外观要求 2 . 1 仪器应具有如下标记:仪器名称、型号、编号、制造厂名及出厂 日 期。 2 . 2 仪器主机的光、机、电各部分应能正常工作,不应有任何影响仪器计量性能及功 能的缺陷。 3 标准白板 3 . 1 仪器应配备高反射比、漫反射型标准白板和参 比白板。可由高纯度氧化镁、硫酸 钡、或海伦等粉体材料制作。 3 . 2 仪器应有配套附件专用工作标准白板。它们应表面平整、清洁、干燥 、均匀, 不透明,无皱纹、裂痕、气泡等缺陷。 3 . 3 标准白板、专用工作标
11、准白板都必须由计量部门标定。 4 照明与观测条件 仪器应符合垂直照明、积分球漫射观测的规定 ,即 0 / d 条件。 5 波长范围 2 JJ G 86 7- 1 994 仪器的工作波长范围为 3 8 0 波长总不 确定 度与重复性 n m至 7 8 0 n m,至少不得小于4 0 0 n m至7 0 0 n mo 仪器的波长总不确定度与重复性应符合表 1 要求。 仪器级别 波长总不确定度/ n m波长重复性/ n m 0. 40. 2 0. 80. 4 7 基线平直度 仪器可见波段的基线平直度应符合表 2 要求。 仪器级别0 线和 1 0 0 %基线平直度/ % (0 . 2应同向偏移 镇0
12、. 4应同向偏移 8 光谱透射比与光谱反射比的总不确定度与重复性 仪器的光谱透射比与光谱反射 比的总不确定度与重复性应符合表 3 要求。 仪 器 级 别 光 谱 透 射 比光 谱 反 射 比 总不确定度/ %重 复 性/ %总不确定度/ %重 复 性/ % 0. 50. 21. 00. 4 0. 80. 41. 50. 8 9 仪器的重复性和稳定性 仪器正常工作条件下,刺激值 Y的重复性和在 3 0 mi n内的稳定性应符合表 4要 求。 仪 器 级 别重 复 性 Y稳 定 性Y 0. 20. 2 0. 30. 4 .1 7 G 5 67 - 1 9 94 1 0 色度总不确定度 仪器的色度总
13、不确定度应符合表 5要求。 表5 仪 器 级 别 色 度 总 不 确 定 度 AY ( , X, 4Z)z,4y 1. 00. 00 2 1. 50. 00 5 三检定条件 1 1 环境条件 1 1 . 1 室内温度为 ( 2 0 士5 ) r -;相对湿度应小于 8 5 %. 1 1 . 2 电源电压为 ( 2 2 0 1 2 0 ) V;频率为 ( 5 0 1 1 ) H z . 1 1 . 3 仪器工作环境不应有强光直射 ,室内不应有腐蚀性气体、强烈震动或强电磁场干 扰。 1 2 检定器具 1 2 . 1 低压汞灯、钦玻璃或错钦玻璃。参考波长见附录 4 0 1 2 . 2 光谱中性系列标
14、准滤光片 3片,在波长 4 0 0 - 7 0 0 n m的透射 比值分别为 2 0 %, 4 0 ,7 0 %左右。 1 2 . 3 光谱中性系列反射标准板 4 块 ,其反射比值分别为 9 0 % , 7 5 % , 5 0 % , 2 5 %左 右 。 1 2 . 4 无水乙醇、脱脂棉、洗耳球、镊子、计时器。 四检定项 目和检定方法 外观检 查 用 目 视法检查仪器外观,应符合第 2 条要求。 用 目 视法检查仪器配套附件标准 白板、工作标准白板,应符合第 3条要求。 照明和观测条件检查 用 目 视法检查仪器的照明观测条件,应符合第 4条要求。 波长总不确定度与重复性检定 用低压汞灯检定
15、关闭仪器光源,将汞灯放置于单色器人射狭缝处。用仪器单光路能量方式工作。取 J斗气气 1且111 I . I G 8 67 - 199 4 最小带宽 ( 如0 . 1 n m) ,采用响应快、扫描速度慢的方式,在量程0 %- - 1 0 0 %范围内进 行波长扫描 ( 或参照仪器说明书设定条件) 。在 3 6 0 -7 0 0 n m波长范围内单方向重复扫 描 3 次 ,由仪器识别记录各放射谱线峰值波长;或对每一指定波长进行单峰扫描,逐一 记下各放射谱线峰值波长。 波 长总不确定度 几按式( 1 )计 算 : 一 几 。( 1 ) 。艺间 1一3 几 = 式中: a ; 各次波长测量值, n m
16、; 弋 相应波长的 标准值, n m 波长重复性 6 a 按式 ( 2 )计算: : _ m a x 一 、 一 1 女、 一。宁 罗. ( 2 ) 1 5 . 2 用氖灯检定 使用仪器光源氖灯进行波长检定。取仪器的单光路能量方式工作 , 关闭仪器光源钨 灯 W,打开氖灯 Do测量 方法 同 1 5 . 1款或参照仪器说明书设定 条件。对氖灯谱线 4 8 6 . 0 2 n m及 6 5 6 . 1 0 n m两个单峰波长进行单方向重复扫描3次,测量出二条谱线的峰 值波长,再按式 ( 1 )和 ( 2 )计算波长总不确定度 A和波长重复性 6 a o 巧. 3 用钦玻璃或谱钦玻璃检定 仪器置于
17、起始波长,取合适带宽,将钦 ( 或错铰)玻璃放于透射样品室内测量光路 中,以空气作参比,用最慢扫描速度进行波长扫描。由仪器识别并记录各峰 ( 谷)值波 长。至少读出分布合适的3 个峰 ( 谷)值波长,并重复测量 3 次。按式 ( 1 )和 ( 2 )计 算波长总不确定度和重复性。 检定结果应按表 1 要求判定。 1 6 基线平直度检定 以空气为参比标准,按照仪器说明书,校正仪器 0 线和 1 0 0 %基线。采用常规扫描 速度 ,常用带宽。将仪器置于起始波长位置,进行全波段扫描,记录0线和 1 0 0 %基线 的最大偏移量,可见波段的基线平直度应符合表 2 要求。 1 7 光谱透射比总不确定度
18、与重复性检定 采用透射比分别为 2 0 %, 4 0 %和 7 0 %左右的光谱中性玻璃滤光片,分别在波长为 4 0 0 n m, 5 0 0 n m, 6 0 0 n m, 7 0 0 n m处,相对于空气测定各滤光片的透射比,连续测量 3次。 光谱透射比总不确定度 :按式 ( 3 )计算 : 33 - I r 一 二 ( 3 ) 式中:r i 每一滤光片第 i 次透射 比测定值; .J JG 86 7- 1 994 r , 每一滤光片在相应波长下的透射比 标准值。 光谱透射比重复性 8 , 按式 ( 4 )计算 : Sr 一 。 ax 卜 一 1 Y,3 ;-, 一 ( 4) 检定结果应符
19、合表 3 要求。 1 8 仪器的稳定性和重复性检定 1 8 . 1 稳定性:对仪器进行预热、校正基线和定标后,在 3 0 m i n内,均匀测量专用工 作标准白 板4 次, 按2 视场色匹配函 数,C 照明体或 1 0 0 视场色匹配函数, 氏5 照明体, 0 A=1 0 nn 计算三刺激值,稳定性 Y按式 ( 5 )计算应符合表 4要求。 1 8 . 2 重复性:仪器在正常工作条件下,连续测量专用工作标准白板 5 次,测量时白板 位置不动。测量结果按 2 视场色匹配函数 ,C照明体或 1 0 0 视场色匹配函数,D 6 5 照明 体,4 l =1 0 n m计算三刺激值,重复性 Y按式 (
20、5 )计算应符合表 4 要求。 稳定性和重复性的判定式如式 ( 5 ) : AY 二ma x又 一Y ( 5 ) 各次测量 Y的平均值 ; 第 i 次测量的Y值。 1 9 光谱反射比总不确定度与重复性检定 仪器在正常工作状态下,用高光谱反射比的标准白板 ( 用氧化镁、硫酸钡或海伦等 粉体制作白 板)对仪器进行定标。然后依次测量反射比约为9 0 %, 7 5 %, 5 0 % 和2 5 % 的系列反射标准板,测量波长分别为 4 0 0 nn, 5 0 0 n m, 6 0 0 n m, 7 0 0 nn 。每板重复测 量4次。 光谱反射比总不确定度 P 按式 ( 6 )计算: A p 一 ; 4
21、Y, 。P o 一 ( 6 ) 式中 : P = 某一波长各次反射比 测量值; P o 相应波长反射比的标准值。 光谱反射比重复性8 r 按式 ( 7 )计算: 、 一 。 一 。 、 一 14 P ( 7 ) 检定结果应符合表 3 要求。 2 0 色度总不确定度检定 用 1 9 条测定的系列反射标准板的光谱反射比值,按 2 0 视场色匹配函数 ,C照明体 或1 0 。 视场色匹配函 数, 几, 照明体, A A 二 1 0 n m计算三刺激值。 色度总不确定度按式 ( 8 )计算: J JG 8 67 - 1 99 4 一 4 y : 一 Y I 一 1 44二 ( 8 ) 叮戈 训 , 一
22、 1 Y,4 ;_ , , 式中:Y , Y o , x, .Y i 分别为系列反射标准板第 i 次测量值按2 0 视场色匹配函 数, C 照明体 ( 或1 0 0 视场色匹配函数, D 6 5 照明体) , A A =1 0 n m计 算的刺激值和色品坐标 ; , x o , % 分别为系列反射标准板相应的刺激值和色品坐标的标准 值。 五检定结果的处理和检定周期 2 1 经检定符合本规程技术要求的仪器,按仪器等级发给检定证书;不符合本规程技术 要求的仪器,发给检定结果通知书,并注明不合格项 目。 2 2 仪器的检定周期为2年。仪器如经搬动、修理或发现测量结果可疑时,应及时重新 检定 。 .
23、I JG 56 7- 1 99 4 附录 检定证书和检定结果通知书格式 ( 背面) 检定结果 项目 总 不 确 定 度 重复性 波长/ n m 光谱透射比/ % 光谱反射比/ % 色度 Y s, Ay 仪 器 外 观 照明 一 探测条件 基线平直 度/ % 稳定性 重复性 检 定 意 见 . L 1 G 8 67 - 1 9 94 附录 2 测色原理 颜色是个心理生理物理量。物体颜色不仅与物体表面的反射、透射或吸收特性有 关,与照明光源的相对光谱功率分布有关 ,而且与人眼的色觉特性有关。国际上普遍采 用和我国国家标准 G B 3 9 7 7 一工 9 7 9所规定的两个标准色度学系统,一个是
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