遼寧省計量科學研究院　石（shí）麗平

    三級總光通量標準白熾燈是通過球形光度計來檢（jiǎn）定（dìng）白（bái）熾燈泡總光（guāng）通量的（de）標準器。本文通過對（duì）三級總光（guāng）通量標準白熾燈的校準，分析其各不確定度（dù）分量的來源，並對三級總光通量標準白熾（chì）燈不確定度進行（háng）評定。
    

一、概述

    依據JJG247-1991《總光通量標準白熾燈》檢定規程，對三級總光通量標準白熾燈在球形光度計內用比較法進行測量,標準器為二級總光通量標準白熾燈。由於二級總光通量標準白（bái）熾燈是由一組不（bú）同功率的標（biāo）準燈組成的,所以總不確定度用相對（duì）不確定度來表示。
    

二（èr）、數學模型

    φ=φ₀(I/I₀)⁶
    式中:φ₀——二級總光通量標準白熾燈總（zǒng）光通量標準值（zhí）；φ——三（sān）級總光通量標準白熾燈總光通量示值；I——三級總光通量標準（zhǔn）白熾燈的電流值；I₀——二級總光通量（liàng）標準白熾燈的電（diàn）流值。
    由於φ₀、I₀、I互（hù）不相關，於是有:
    
    

三、各不確定度（dù）分量的評定

    1.三級總光通量標準白熾燈校準裝（zhuāng）置引入的標準不確定度u(I)
    (1)電測儀表引入的標準不確定度分量u₁(I)
    校準三級總光通量標（biāo）準白（bái）熾燈所用的多功能數字表引入的不確定度:來源於（yú）多功能數字表的傳遞誤差，其不確定度為U_rel=0.05%，k=2，則:
    
    (2)積分球和（hé）光電接收器的綜合光譜（pǔ）靈（líng）敏度，偏離CIE明視（shì）覺光譜光效率（lǜ），而導致的異（yì）色光所引入的標準不確定度分量u₂(I)
    檢定三級標準燈時，色溫相差100K，│k-1│≤0.003，k為色修正係數。對於同功率燈泡，色修（xiū）正係數≤0.3%。對於不同功率（lǜ）的燈泡，引入修正係數後，剩餘誤差為0.3%，屬均勻分布，取，故:
    
    (3)接收器非線性引入的標準不確定度分量u₃(I)
    根據JJG247-1991的規定，光度測量（liàng）係統的非直線性最大誤差為0.3%，屬（shǔ）均勻（yún）分布，取。故:
    
    (4)測量係統不穩定引入的標準（zhǔn）不確定度分量u₄(I):
    由實驗可知，用參考燈監測，測量係統穩定性引入的最大誤（wù）差為0.3%，屬（shǔ）均勻分布，取（qǔ）。故:
    
    (5)測量重複性引入的標（biāo）準不確定度分量u₅(I)
    對3種不（bú）同功率三級總光通量標準白熾燈在（zài）相同的（de）條件下測量(見表1)，取n=10。
    

<CTSM>    表1  三種不（bú）同功率三（sān）級總光通量標準白（bái）熾燈在相同條件的測量數據</CTSM>
    合並（bìng）樣本標準差為:
    
    三級總光（guāng）通量標準白熾燈校準裝（zhuāng）置引入的標準不確定度u(I)為:
    
    2.二級（jí）總光通量標準白熾燈引（yǐn）入的標準不確定度u(φ₀)
    (1)二級（jí）總光通量標準白熾燈引入的（de）標準不確定度分量u₁(φ₀)
    二級標準燈的不確定度為2.3%，屬正態分布，取k=3。
    則:
    (2)二級總光通量（liàng）標準白熾燈（dēng）年穩定性引入的標準不確定度分量u₂(φ₀)
    二級總光通量標準（zhǔn）白熾燈年（nián）穩定性不大於1%，屬正（zhèng）態分（fèn）布，取（qǔ）k=3。故:
    
    二級（jí）總光通量標準白熾燈引入（rù）的標準不確定度u(φ₀):
    
    3.二級總光通量標準白熾（chì）燈電流變化引入的（de）標準不確定（dìng）度u(I₀)
    由實驗可知，在測量二級總光通量標準白熾燈時，燈電流的相對不確定度為0.1%，取k=2。故:
    
    

四、合成標準不確定度uc的（de）評定

    合成標準不確定度可按下式得到:
    
    

五、三級總光通量標準白熾燈擴展不確定度

    U_rel=3×2.0%=6.0%，k=3。    

六、測量不確定度的報告與表示

    三級總光通量（liàng）標準（zhǔn）白熾燈測量結果的不（bú）確（què）定度測量範（fàn）圍為(15～1000)W時:U_rel=6.0%，k=3。    

七、結束語

    目前，我國對各級（jí）總光通量標準白熾燈的檢定，均采用交流220V電壓供（gòng）電，由於受交流電的影響，其不（bú）確（què）定度較大。以上分析中，各項不確定度都是以最大誤差來分析的，在實際測量中各不確定度分量都小於文章中所給的數據。所以三級總光通量標準白熾燈的最大標準不確定度為U_rel=6.0%，k=3。隻要滿足上述不確定度（dù）的要求，就可開展三級總光通量（liàng）標準白熾燈的檢定。