ГОСТ Р 8.842-2013 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Средства измерений потока излучения полупроводниковых излучающих диодов. Методика поверки.

   

ГОСТ Р 8.842-2013

 

 

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 Государственная система обеспечения единства измерений

 

 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ

 

 Методика поверки

 

 State system for ensuring the uniformity of measurements. Instruments for measurement of radiation flux of semiconductor emitter diodes. Verification procedure

 

ОКС 17.020

Дата введения 2015-02-01

 

 

 

 Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ")

 

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 386 "Основные нормы и правила по обеспечению единства измерений в области ультрафиолетовой спектрорадиометрии"

 

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 г. N 1287-ст

 

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

 

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

 

 

      1 Область применения

     

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений потока излучения (далее - ПИ) полупроводниковых излучающих диодов - радиометры, используемые в диапазоне длин волн 0,2-0,4 мкм в динамическом диапазоне 10
-2·10
Вт, и устанавливает методику их поверки.
 

В качестве средств измерений ПИ полупроводниковых излучающих диодов используются радиометры-гониометры.

 

Межповерочный интервал - один год.

 

 

      2 Нормативные ссылки

     

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

 

ГОСТ 8.197 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности потока излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, спектральной плотности силы излучения, потока и силы излучения в диапазоне длин волн 0,001-1,600 мкм

 

ГОСТ 8.552 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения, энергетической освещенности, спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,0004-0,400 мкм

 

ГОСТ Р 8.736 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

 

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

 

      3 Операции поверки

     

При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

 

Таблица 1

 

 

 

 

Наименование операции

Номер пункта настоящего стандарта

Проведение операций при поверке

 

 

первичной

периодической

Внешний осмотр

8.1

+

+

Опробование

8.2

+

+

Определение метрологических характеристик

8.3

+

+

Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности

8.3.1

+

+

Определение погрешности абсолютной чувствительности

8.3.2

+

+

Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы

8.3.3

+

+

Примечание - Знак "+" означает, что выполнение операций обязательно.

 

     

 

      

     

 

      4 Средства поверки

     

При проведении поверки применяются средства, представленные в таблице 2.

 

Таблица 2

 

 

Номер пункта настоящего стандарта

Наименование средств поверки, нормативные документы

8.3.1

Установка для измерений относительной спектральной чувствительности приемников излучения в составе вторичного эталона ВЭТ 162-3-2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное среднее квадратическое отклонение (СКО) - не более 2,0%

8.3.2

Установка для измерений абсолютной чувствительности радиометров в составе вторичного эталона ВЭТ 84-14-2012 по ГОСТ 8.197. Относительное суммарное СКО - не более 2,0%

8.3.3

Установка для измерений коэффициента линейности чувствительности радиометров в составе вторичного эталона ВЭТ 162-3-2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО - не более 2,0%

 

 

      

     

 

      5 Требования к квалификации поверителей

     

Поверку должны проводить лица, аттестованные в качестве поверителей, освоившие работу с радиометрами и используемыми средствами поверки, изучившие настоящий стандарт и эксплуатационную документацию на средства поверки и радиометры.

 

      6 Требования безопасности

     

При поверке радиометров соблюдают правила электробезопасности. Измерения должны проводить два оператора, аттестованные по группе электробезопасности не ниже III, прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасности труда при эксплуатации электрических установок. При работе с источниками УФ-излучения необходимо использовать средства защиты персонала от УФ-излучения - защитные очки, щитки, перчатки и т.п.

 

 

      7 Условия поверки

     

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

 

 

 

- температура окружающей среды

(20±5)°С;

- относительная влажность воздуха

(65±15)%;

- атмосферное давление

84-104 кПа;

- напряжение питающей сети

(220±4) В;

- частота питающей сети

(50±1) Гц.

 

 

      

     

 

      8 Подготовка и проведение поверки

     

8.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено:

 

- соответствие комплектности радиометров паспортным данным;

 

- отсутствие механических повреждений блоков радиометров, сохранность соединительных кабелей и сетевых разъемов;

 

- четкость надписей на панели радиометров;

 

- наличие маркировки (тип и заводской номер радиометров);

 

- отсутствие сколов, царапин и загрязнений на оптических деталях радиометров излучения.

 

8.2 Опробование

 

При опробовании должно быть установлено:

 

- наличие показаний радиометра при облучении;

 

- правильное функционирование переключателей пределов измерений, режимов работы радиометра.

 

8.3 Определение метрологических характеристик

 

8.3.1 Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности

Погрешность радиометра, вызванную неидеальной спектральной коррекцией чувствительности, определяют по результатам измерений отклонений относительной спектральной чувствительности (далее - ОСЧ) поверяемого радиометра от стандартной, равной единице в пределах рабочего спектрального диапазона и нулю - вне рабочего диапазона. ОСЧ поверяемого радиометра сравнивают с известной спектральной чувствительностью эталонного приемника излучения, поверенного в ранге рабочего эталона по ГОСТ 8.552. Измерения относительной спектральной чувствительности поверяемого радиометра проводят с использованием источника излучения, монохроматора типа МДР, или аналогичного, комплекта светофильтров, а также фотодиодов типа ФД-288, или аналогичных, поверенных в ранге рабочего эталона ПИ. При определении погрешности измерений ОСЧ эталонный приемник излучения и поверяемый радиометр поочередно устанавливают за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы поток монохроматического излучения проходил в выходную диафрагму монохроматора. Показания эталонного приемника излучения
и поверяемого радиометра
регистрируют поочередно пять раз на каждой длине волны с шагом 5 нм в рабочем спектральном диапазоне. Затем за выходной щелью монохроматора устанавливают светофильтр и регистрируют показания эталонного приемника излучения
и поверяемого радиометра
, соответствующие рассеянному излучению в монохроматоре. Результат
-го измерения ОСЧ поверяемого радиометра
рассчитывают по известным значениям ОСЧ
эталонного приемника излучения и отношению значений измеренных сигналов по формуле
 
.                                  (1)
 
Для каждой длины волны определяют среднее значение ОСЧ
. Оценку относительного СКО
результатов измерений для
независимых измерений определяют по формуле
 
.                                                 (2)
 
Граница относительной неисключенной систематической погрешности результата измерений ОСЧ
определяется погрешностью РЭ ПИ в соответствии со свидетельством о поверке.
 
Относительное суммарное СКО результатов измерения ОСЧ
определяют по формуле
 
.                                                         (3)
 
Погрешность спектральной коррекции поверяемого радиометра
в процентах, вызванную отклонением относительной спектральной чувствительности
от стандартной
, постоянной в пределах рабочего спектрального диапазона и равной 0 вне диапазона, определяют по формуле
 
,                                (4)
 
где
- относительная спектральная плотность энергетической освещенности контрольных источников излучения;
 
- относительная спектральная плотность энергетической освещенности стандартного источника излучения.
 
Для определения возможности применения поверяемого радиометра в соответствии с настоящим стандартом установлен перечень контрольных и стандартных источников излучения. Значения
и
приведены в таблицах 3-11.
 
Таблица 3 - Значения
, отн. для стандартного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

316

0,000

342

0,811

318

0,033

344

0,633

320

0,052

346

0,454

322

0,073

348

0,350

324

0,094

350

0,253

326

0,133

352

0,181

328

0,184

354

0,134

330

0,251

356

0,092

332

0,352

358

0,071

334

0,451

360

0,053

336

0,634

362

0,031

338

0,812

364

0,000

340

1,000

366

0,000

 

           

Таблица 4 - Значения
, отн. для контрольного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

316

0,000

342

1,000

318

0,000

344

0,812

320

0,032

346

0,631

322

0,051

348

0,452

324

0,074

350

0,352

326

0,093

352

0,251

328

0,131

354

0,180

330

0,183

356

0,133

332

0,252

358

0,091

334

0,353

360

0,072

336

0,454

362

0,050

338

0,633

364

0,033

340

0,814

366

0,000

 

Таблица 5 - Значения
, отн. для контрольного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

316

0,031

340

0,813

318

0,053

342

0,632

320

0,072

344

0,453

322

0,091

346

0,351

324

0,132

348

0,253

326

0,181

350

0,181

328

0,253

352

0,132

330

0,351

354

0,091

332

0,453

356

0,072

334

0,632

358

0,053

336

0,813

360

0,031

338

1,000

362

0,000

 

Таблица 6 - Значения
, отн. для стандартного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

350

0,000

378

0,654

355

0,034

380

0,452

360

0,054

382

0,313

362

0,103

384

0,204

364

0,152

386

0,153

366

0,201

388

0,104

368

0,315

390

0,052

370

0,453

395

0,031

372

0,652

400

0,000

375

1,000

-

-

 

           

Таблица 7 - Значения
, отн. для контрольного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

348

0,000

376

0,653

353

0,033

378

0,451

358

0,052

380

0,311

360

0,104

382

0,203

362

0,151

384

0,151

364

0,204

386

0,102

366

0,313

388

0,054

368

0,452

393

0,033

370

0,650

398

0,000

373

1,000

-

-

 

                

Таблица 8 - Значения
, отн. для контрольного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

352

0,000

380

0,652

357

0,032

382

0,454

362

0,053

384

0,314

364

0,102

386

0,202

366

0,154

388

0,154

368

0,203

390

0,103

370

0,314

392

0,053

372

0,454

397

0,032

374

0,653

402

0,000

377

1,000

-

-

 

                     

Таблица 9 - Значения
, отн. для стандартного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

370

0,000

406

0,653

375

0,035

410

0,576

380

0,069

412

0,500

382

0,104

414

0,421

384

0,184

416

0,344

386

0,263

418

0,261

388

0,342

420

0,181

390

0,423

422

0,102

392

0,502

424

0,065

394

0,578

429

0,033

398

0,654

434

0,000

402

1,000

-

-

 

           

Таблица 10 - Значения
, отн. для контрольного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

372

0,000

408

0,651

377

0,037

412

0,578

382

0,067

414

0,504

384

0,102

416

0,423

386

0,181

418

0,342

388

0,264

420

0,264

390

0,344

422

0,183

392

0,420

424

0,103

394

0,504

426

0,068

396

0,581

431

0,031

400

0,652

436

0,000

404

1,000

-

-

 

Таблица 11 - Значения
, отн. для контрольного источника излучения
 

 

 

 

 

Длина волны, нм

, отн.
 

Длина волны, нм

, отн.
 

370

0,000

406

0,654

375

0,038

410

0,579

380

0,071

412

0,502

382

0,103

414

0,424

384

0,182

416

0,343

386

0,261

418

0,263

388

0,343

420

0,184

390

0,421

422

0,105

392

0,501

424

0,069

394

0,583

429

0,035

398

0,651

434

0,000

402

1,000

-

-

 

8.3.2 Определение погрешности абсолютной чувствительности радиометра-гониометра

 

Эталонный и поверяемый радиометры поочередно устанавливают на одинаковом расстоянии от УФ-излучателя на основе светодиода и юстируют по углу для получения максимального сигнала. Показания эталонного радиометра
и поверяемого радиометра
регистрируют поочередно пять раз. Значение абсолютной чувствительности поверяемого радиометра
рассчитывают по формуле
 
.                                                                   (5)
 

Определяют среднее арифметическое значение абсолютной чувствительности поверяемого радиометра, суммарное СКО результата измерений с учетом погрешности эталонного радиометра по формулам (1)-(3).

 

Для измерения полного потока излучения необходимо установить радиометр перед излучателем на подвижное плечо гониометра, определить рабочий телесный угол
с учетом расстояния
от радиометра до излучателя и диаметра
апертурной диафрагмы по формуле
 
.                                                               (6)
 
С использованием гониометра определяют зависимость показаний радиометра потока излучения
от угла отклонения
от геометрической оси излучателя с шагом 2,5°. Показания радиометра
для каждого угла
нормируют на показание радиометра
, соответствующее максимуму углового распределения потока излучения. Поворачивают излучатель относительно геометрической оси на угол
с шагом 2,5° и повторяют измерения. Рассчитывают угловую зависимость потока излучения
(
,
) и определяют полный поток излучения по формуле
 
.                                                      (7)
 

Определяют среднее арифметическое значение полного потока излучения и суммарное СКО результата измерений с учетом погрешности эталонного радиометра по формуле (3).

 

8.3.3 Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы

 

Коэффициент линейности определяют по отклонению значения чувствительности радиометра от постоянного значения в рабочем диапазоне измерений потока излучения с использованием эталонного радиометра. Эталонным и поверяемым радиометрами измеряют поток излучения источника, соответствующий нижней границе диапазона измерений потока, указанной в паспорте поверяемого радиометра. Измерения проводят пять раз. Определяют средние значения показаний эталонного радиометра
и поверяемого радиометра
, СКО
, суммарное СКО результатов измерений и рассчитывают коэффициент линейности
 
                                                           (8)
 
и погрешность поверяемого радиометра
, вызванную нелинейностью чувствительности поверяемого радиометра
 
.                                                              (9)
 
Увеличивают поток источника вдвое и регистрируют показания эталонного и поверяемого радиометров и определяют соответствующее значение погрешности
. Измерения повторяют до достижения верхней границы диапазона измерений, указанной в паспорте поверяемого радиометра.
 

      9 Обработка результатов измерений

     

Обработку результатов измерений характеристик радиометров и определение предела допускаемой погрешности результатов измерений потока излучения проводят в соответствии с ГОСТ 8.736*.

     

9.1 Оценку относительного среднеквадратического отклонения
результатов измерений для
независимых измерений проводят по формуле (2).
 

9.2 Границу относительной неисключенной систематической погрешности определяют по формуле

 

,                                                        (10)
 
где
- составляющие неисключенной систематической погрешности:
 
- погрешность спектральной коррекции;
 
- погрешность определения абсолютной чувствительности;
 
- погрешность, возникающая из-за отклонения коэффициента линейности от единицы.
 

9.3 Предел допускаемой погрешности радиометра для измерений потока излучения
рассчитывают по формуле
 
,                                          (11)
 
где
- коэффициент, определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической погрешностей.
 
В случае
, случайной погрешностью по сравнению с систематической пренебрегают и принимают
.
 

Результаты поверки радиометра считаются положительными, если предел допускаемой погрешности не превышает 10%.

 

 

      10 Оформление результатов поверки

     

10.1 При положительных результатах оформляется свидетельство о поверке и радиометр допускают к применению в качестве средства измерений потока излучения полупроводниковых излучающих диодов.

 

10.2 При отрицательных результатах поверки свидетельство аннулируют и выдают извещение о непригодности.     

 

 

 

УДК 543.52:535.214.535.241:535.8:006.354

ОКС 17.020

Ключевые слова: излучающий полупроводниковый диод, поток излучения, спектральная чувствительность, средства измерений, радиометр-гониометр, спектральный диапазон

 

 

 

 

Вверх