A fényerősség egységének nemzeti etalonja

Átírás

1 Optikai mérések Az Nemzeti Mérésügyi Hivatal egyik fontos feladata, hogy a magyar nemzetgazdaság számára biztosítsa a magyar előállítású termékek elfogadását a külföldi piacokon és a mérések egységességének és pontosságának biztosításával támogassa a hazai ipart és kereskedelmet. Ennek érdekében az MKEH az optikai területen két nemzeti etalont a fényerő és a fényáram nemzeti etalonjait tart fenn: biztosítja azok nemzetközi összehasonlítását, más országok általi elfogadását és a magyar optikai mérések egységességét. A világ radiometriában legfejlettebb 2 országát tömörítő CCPR (CCPR: a Nemzetközi Súly és Mértékügyi Bizottság Fotometriai és Radiometriai Tanácsadó Bizottsága) által szervezett összehasonlító mérésekben való eredményes részvételünk biztosítja az MKEHnek e területen meglévő nemzetközi elismertségét. A CCPR körmérésekről származtatott összehasonlító mérésekkel az EUROMAT munkájában is részt veszünk. Kalibrálási eredményeink nemzetközi elfogadását közzétett mérési képességeink (CMC) bizonyítják, a Nemzetközi Súly és Mértékügyi Hivatal honlapján angolul, illetve jelen tájékoztatónkban magyarul. A fotometriai, radiometriai és spektrofotometriai mérésterületek a minőségbiztosítási rendszernek megfelelően több mint 20 kalibrálási eljárásban vannak dokumentálva. (Ezek közül 0 mérés NAT akkreditálással is rendelkezik). Méréseink a telekommunikáció kivételével gyakorlatilag az egész optikai területet lefedik: fotometria, fényforrások spektrális radiometriája, radiométerek kalibrálása, detektorok spektrális érzékenységének meghatározása, spektrális és integrális transzmisszió mérés, reflexió mérés az összes CIE mérőgeometriában, színmérés az összes CIE mérőgeometriában, dízelfüstölésmérők minősítése, fényességmérés, lézer teljesítménymérők kalibrálása, refraktométerek kalibrálása, polariméter etalonok kalibrálása. A szakterület szolgáltatásait külön táblázatban mutatjuk be Elektromos, Hőfizikai és Optikai Mérések Osztály, fax: , osztályvezető: Gerlai Tibor, tel.: , elhomo@mkeh.hu, adminisztráció: Belme Károlyné, tel.:

2 A fényerősség egységének nemzeti etalonja A fényerősség az SI egyik alapmennyisége, alapegysége a kandela (jele: cd). Az MKEH a kandela CGPM 979es újradefiniálására alapozva önállóan valósította meg új elsőrendű nemzeti fényerősségskáláját: 990ben megépítettük azt a három fotométerfejet, a hozzájuk tartozó kiszolgáló elektronikával, amelyek együttesen alkotják a fényerő új nemzeti etalonját. A megvalósítás jósága a szemérzékenységi görbétől való átlagos eltéréssel jellemezhető, ami a három etalon fotométer esetében átlagosan:,6...,9%. Ahhoz, hogy az etalon fotométerek önálló nemzeti egységet képviseljenek, a következő abszolút méréseket kellett elvégezni: a detektorok abszolút spektrális érzékenységének kimérése a ( ) nmes hullámhossztartományban, az apertúraterület megmérése, a fotodiódák rövidzárási áramának abszolút mérése. A megvalósított nemzeti skálával részt vettünk a CCPR által 5 ország számára 99798ban szervezett fotométerkörmérésben. A körmérés eredményei a BIPM honlapján ( a kulcsösszehasonlítások között található meg. A körmérés eredményeiről beszámoló dokumentumot 200ben fogadták el, mely szerint az MKEH eredményei is a megadott bizonytalanságon belül (k = kiterjesztési tényező mellett 0,42%) megegyeztek a világátlaggal. A kalibráláshoz a felhasznált detektorok abszolút spektrális érzékenységmérésére és az apertúra mérésre is szükség van. A CCPR által e területeken szervezett körmérésben szintén részt vettünk és a mérési bizonytalanságon belül egyeztünk a világátlaggal. (Ezek az eredményeink is a BIPM honlapon találhatók.) A nemzeti skála másodrendű etalonokra (etalon lámpákra és fotométerekre) való átszármaztatása a fotometria alapelveinek megfelelően úgynevezett fotométerpadon történik. A szakterület szolgáltatásait külön táblázatban közöljük.

3 A fényáram egységének nemzeti etalonja A fényáramot az optikai sugárzásoknak a szemérzékenységi görbe (CIE 04) szerinti és 4 térszögben való kettős integráljaként értelmezzük. A fényáram SImértékegysége a lumen, jele lm: lm = cd sr. Az MKEH fényáram egysége a BIPM skáláján alapul. A kilenc lámpából álló magyar nemzeti etalonlámpacsoportot a BIPM nél, abszolút méréssel származtatták le. Az MKEHben a fényforrások által kibocsátott fényáramot közvetett módon mérjük. Miután a fényáram a sugárzás irányától független, a teljes tér egészére vonatkozó jellemző, ezért mérését egy,5 m átmérőjű, diffúz festékkel kifestett integráló gömbben végezzük. A gömbben elhelyezett fényforrás (etalon lámpa) által előállított fényáramot fotométer fejjel mérjük. A fotométer kimenő jelei egyenes arányban állnak a lámpák fényáram értékeivel. Megfelelő kialakítással és segédfényforrás alkalmazásával olyan relatív mérés valósítható meg, ami alkalmas különböző lámpák összehasonlítására. A mérendő lámpa kiterjesztett kalibrálási bizonytalansága (k = 2 kiterjesztési tényező esetén) mintegy,6% ban a CCPR által küldött (transzfer etalon) lámpákat felhasználva 5 országgal együtt nemzetközi körmérésen vettünk részt. A körmérés eredményei megtalálhatók a BIPM honlapján ( a kulcsösszehasonlítások között. A nemzeti etalont alkotó, 9 db lámpából álló lámpacsoportról származtattuk le a használati etalon csoportunkat, amellyel a szolgáltatásainkat biztosítjuk. A szakterület szolgáltatásait külön táblázatunk tartalmazza.

4 Az optikai mérések szolgáltatásainak jegyzéke, 2006/VI., /3 Sorszám Megnevezés Kalibrálá s módja tól Méréstartomány ig Bizonytalanság k = 2 Kapcsolattartó. Fényerősség mérés cd 3000 cd 0,9 % 2. Fényáram mérés 3. Színhőmérséklet mérés 4. Megvilágításmérők kalibrálása 5. Fénysűrűségmérők Spektrális reflexió 45 megvilágítási és 0 észlelési, valamint 0 megvilágítási és diffúz észlelési geometria mellett: ( ) nm hullámhossztartományban ( ) nm hullámhossztartományban (0,8...2,5) μm hullámhossztartományban Színjellemzők meghatározása spektrofotometriai úton fényes és matt reflektáló felületre, A, C és sugárzáselosz lásokra, 45 megvilágítási és D65 0 észlelési, valamint 0 megvilágítási és diffúz észlelési geometria mellett Fehérség alapmértékek kalibrálása 0 megvilágítási és diffúz észlelési geometria mellett, A, C és D65 sugárzáseloszlásokra Kalibrálás etalonnal 0 lm 0000 lm 000 lm lm,6 % 2,0 % 600 K 3200 K 0 K 3200 K 4000 K 5 K 4000 K 7500 K 25 K lx 0 lx,2 % 0 lx 200 lx % 200 lx 5000 lx,4 % 2 0,5 cd/m cd/m,6 % 5000 cd/m cd/m 2 7 % 0,00 0, , ,005 0, , ,002 0, ,0003 0, ,025 0, ,005 ΔE* = (0,05...) ab (csak fehér mintákra vonatkozik) 0,6 0,9 0,008 Gál Péter, t.: ; galpeter@mkeh.hu Magyarlaki Tibor.: ; magyarlakit@mkeh. hu Gál Péter, t.: ; galpeter@mkeh.hu

5 Az optikai mérések szolgáltatásainak jegyzéke, 2006/VI., 2/3 Sorszám Spektrális áteresztés mérése: λ = ( ) nm λ = ( ) nm λ = ( ) nm λ = (0,8...,6) μm Megnevezés Spektrális besugárzott felületi teljesítmény mérése fényforrásokra: λ = ( ) nm λ = ( ) nm λ = ( ) nm λ = (,0..,6) μm Optikai sugárzásérzékelők (spektrális érzékenységeloszlás): λ = ( ) nm λ = ( ) nm λ = (0,9...,6) μm Kalibrálás módja Kalibrálás etalonnal Méréstartomány tól 0,00 0,00 0,000 0,00 0,000 ig 0,00 0,00 Bizonytalanság k = 2 (,0...2,0) 0 2 (0,8...,0) 0 2 (0,4...0,8) 0 2 (0,4...0,7) 0 2 (...0,4) ) 0 2 (0,08...) 0 2 (0,02...0,08) 0 2 (2...0) 0 2 (0,06...2) 0 2 (0,02...0,06) 0 2 (0, ,02) 0 2 (0,00...0,005) 0 2 (0,2...) 0 2 (...0,2) 0 2 (0,04...) 0 2 (0,02...0,04) 0 2 (0, ,02) Wm 2 nm Wm 2 nm 6 % 4 % 8 % 6 % 0 2 AW 0 2 AW 0,8 % 6...0,8 % 0,8...,6 % Kapcsolattartó Gál Péter, t.: ; galpeter@mkeh.hu

6 Az optikai mérések szolgáltatásainak jegyzéke, 2006/VI., 3/3 Sorszám Megnevezés Kalibrálás módja tól Méréstartomány ig Bizonytalanság k = 2 Kapcsolattartó 2. Refraktométerek: λ = 589, (Na),3, Polariméterek: λ = 546,2 nm (Hg) λ = 589, (Na) 4. Polarimetriai kvarclemezek forgatóképességének mérése λ = 546,2 nm (Hg); λ = 589, (Na) Kalibrálás etalonnal 0 ; ; +30 ; +40 0, m +25 m m Gerlai Tibor; tel.: ; 993; gerlait@mkeh.hu

7 Sorszám Mennyiség. fényerősség 2. megvilágítás érzékenység 3. fényáram A fotometria és radiometria legjobb mérési képességei (CMC), /5 Kalibrálási szolgáltatás Mérési tartomány Mérési paraméterek Kiterjesztett bizonytalanság Műszer vagy etalon volfrám lámpa megvilágításmérő Módszer Min Max Egység Megnevezés Érték Érték fénymérőfej közvetlen összehasonlítás fotométer padon integráló gömb, helyettesítéses módszer 3000 cd színhőmérséklet 2856 K 0,9 A/lx színhőmérséklet, megvilágítás 2856 K ( ) lx lm színhőmérséklet ( ) K,6 4. volfrám 0 ( ) K,2 lámpa korrelált 5. megvilágítás lx ( ) K,0 fénymérőfej színhőmérséklet ( ) K, fénysűrűség fénysűrűség mérő fénysűrűség generátor és fénymérőfej lámpa opálüveggel és fénymérőfej gömbi fénysűrűség forrás és fénymérőfej 0, , cd/m 2 látószög, színhőmérséklet K K K 0,8 2,5 2,5 7,0 Egység Kiterjesztési ényező Megbízhatósági szint Relatív? % 2 95% igen spektrális érzékenység, teljesítmény széles sávú érzékelő lámpa opálüveggel és fénymérőfej közvetlen összahasonlítás A/W sávszélesség K ( ) nm ( ) nm ( ) nm 7,0 6,0... 0,8 0,8,6

8 Sorszám 4. Mennyiség spektrális érzékenység, besugárzott felületi teljesítmény A fotometria és radiometria legjobb mérési képességei (CMC), 2/5 Kalibrálási szolgáltatás Mérési tartomány Mérési paraméterek Kiterjesztett bizonytalanság Műszer vagy etalon széles sávú érzékelő Módszer Min Max Egység Megnevezés Érték Érték mérőfej és higanygőz lámpa leolvasott érték, W/m 2 besugárzott felületi teljesítmény 365 nm ( ) W/m a besugárzott felületi teljesítmény 5. ( ) nm 8 besugárzott 6. spektro felületi ( ) nm 6 0 radiométer teljesítmény 4 leolvasott hullámhossz 7. érték, ( ) nm 5 etalon lámpa (W/m 2 )/nm 8. ( ) nm érzékenység, lézerteljesítmény általános érzékelő trap érzékelő és csillapítás érzékelő és csillapítás trap érzékelő és csillapítás érzékelő és csillapítás leolvasott érték, W teljesítményszint ( ) nm ( ) W ( ) nm ( ) W ( ) nm 8 5 ( ) W ( ) nm ( ) W ( ) nm ( ) W ( ) nm 5 ( ) W Egység Kiterjesztés i tényező Megbízhat ó sági szint Relatív? % 2 95% igen

9 Sorszám 25. Mennyiség A fotometria és radiometria legjobb mérési képességei (CMC), 3/5 Kalibrálási szolgáltatás Mérési tartomány Mérési paraméterek Kiterjesztett bizonytalanság Műszer vagy etalon 27. spektrális volfrám 00 besugárzott lámpa spektroradiométer felületi teljesítmény Módszer Min Max Egység Megnevezés Érték Érték spektrális besugárzott felületi teljesítmény deutérium lámpa deutérium lámpa 00 (W/m 2 )/nm 00 (W/m 2 )/nm 0, ,0000 sávszélesség ( ) nm ( ) nm ( ) nm () nm ( ) nm ( ) nm 8 nm ( ) nm ( ) nm ( ) nm 34. spektrális 0, ,0000 ( ) nm összes lézer trap érzékelő W hullámhossz sugárzott 35. teljesítmény 0,0000 ( ) nm 4 7,0 5,0 4,0 5,0 7,0 5, , ,0000 ( ) nm ,0000 ( ) nm ,0000 ( ) nm Egység Kiterjesztési tényező tósági szint Megbízha Relatív? % 2 95% igen

10 Sorszám 38. Mennyiség A fotometria és radiometria legjobb mérési képességei (CMC), 4/5 Kalibrálási szolgáltatás Mérési tartomány Mérési paraméterek Kiterjesztett bizonytalanság Műszer vagy etalon 39. spektrofotométer, transzmisz komparátor 40. szió, normális mentén, spektrális spektrálisan neutrális anyag 4. 0,00 spektrofotométer, 42. komparátor 0,000 0,00 Módszer Min Max Egység Megnevezés Érték Érték 43. spektrális általános spektrofotométer, fénysűrűségi anyag 45 /0 geometria tényező 44. sávszélesség ( ) nm 3 nm ( ) nm (0, ,08) 0 2 (0,02...0,04) 0 2 (0, ,02) 0 2 (0,2...0,8) 0 4 (0,05...0,2) 0 4 0, ,009 a reflexiós tényező 0, ,00 a reflexiós tényező Egység Kiterjesztési tényező tósági szint Megbízha Relatív? 2 95% nem , , abszorbancia, 2 0, ,007 spektrálisan normális neutrális hullámhossz ( ) nm mentén, spektrofotométer anyag 47. spektrális 2 3 0, ,03

11 Sorszám Mennyiség diffúz spektrális reflexió A fotometria és radiometria legjobb mérési képességei (CMC), 5/5 Kalibrálási szolgáltatás Mérési tartomány Mérési paraméterek Kiterjesztett bizonytalanság Műszer vagy etalon 49. abszolút diffúz reflexiómérő spektrálisan neutrális anyag spektrofotométer, 8/d és 8/t geometria korrelált színhőmérséklet szín, felület, x, y, Y szín, felület, L*, a*, b* volfrám lámpa általános anyag Módszer Min Max Egység Megnevezés Érték Érték sávszűrő, radiométer, színmérő és lámpa spektrofotométer, 8/d és 8/t geometria spektrofotométer, 8/d és 8/t geometria sávszélesség, geometria sávszélesség ( ) nm d/0 ( ) nm 0, , ,002 0, a reflexiós tényező 0, ,002 a reflexiós tényező K K x, y: 0 Y: 0 0,9 0,0008 0, ,007Y ( ) nm sávszélesség L*: 0 a*, b*: ,2 Egység Kiterjesztési tényező tósági szint Megbízha Relatív? 2 95% nem

12 Szándékosan üres oldal