JJF 1525-2015 氙弧灯人工气候老化试验装置辐射照度参数校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1525—2015

氙弧灯人工气候老化试验装置

辐射照度参数校准规范

CalibrationSpecificationforIrradianceofArtificialAcceleratedWeathering

ApparatusofXenonArcLamp

2015-06-15发布2015-09-15实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1525—2015

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语

3……………………(1)

人工气候老化试验装置

3.1……………(1)

人工气候老化

3.2………………………(1)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(3)

校准条件

6………………(3)

环境条件

6.1……………(3)

校准方法测量标准及其他设备

6.2、…………………(3)

校准项目和校准方法

7…………………(4)

校准项目

7.1……………(4)

校准方法

7.2……………(4)

校准结果表达

8…………(8)

复校时间间隔

9…………(8)

附录校准证书内页推荐格式

A………(9)

附录校准原始记录

B…………………(10)

附录校准用辐射照度计的量值溯源

C………………(12)

附录氙弧灯加不同滤光器的相对光谱功率分布要求

D……………(13)

附录校准辐射照度计用水冷氙弧灯的相对光谱分布表

E…………(14)

附录测量不确定度评定实例

F………(21)

Ⅰ

JJF1525—2015

引言

通用计量术语及定义光学辐射计量名词术语及定义

JJF1001《》、JJF1032《》、

测量不确定评定与表示和国家计量校准规范编写规则共同

JJF1059.1《》JJF1071《》

构成支撑本规范编写的基础性系列规范

。

本规范为首次制定

。

Ⅱ

JJF1525—2015

氙弧灯人工气候老化试验装置

辐射照度参数校准规范

1范围

本规范适用于氙弧灯人工气候老化试验装置在

340nm、420nm、300nm~

等波长范围内的光谱辐射照度校准

400nm、400nm~800nm、300nm~800nm()。

2引用文件

本规范引用下列文件

:

光谱辐射照度标准灯

JJG384

紫外辐射照度计

JJG879

光学辐射计量名词术语及定义

JJF1032

色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露滤过的氙弧

GB/T1865/ISO11341

辐射

塑料实验室光源暴露试验方法第部分总则

GB/T16422.1/ISO4892-11:

塑料老化试验中辐射曝光量的仪器测定通用准则和基本实验方法

ISO9370——

(Plastics—Instrumentaldeterminationofradiantexposureinweatheringtests—General

guidanceandbasictestmethod)

有关非金属材料的天然和气候试验的标准术语

ASTMG113(StandardTerminol-

ogyRelatingtoNaturalandWeatheringTestsofNonmetallicMaterials)

采用标准辐照度源校准光谱辐射计的标准试验方法

ASTMG138(StandardTest

MethodforCalibrationofaSpectroradiometerUsingaStandardSourceofIrradiance)

使用实验室光源的加速试验装置中非金属材料暴露的标准惯例

ASTMG151

(StandardPracticeforExposingNonmetallicMaterialsinAcceleratedTestDevicesthat

UseLaboratoryLightSources)

非金属材料曝光用氙弧灯装置操作的标准惯例

ASTMG155(StandardPractice

forOperatingXenonArcLightApparatusforExposureofNonmetallicMaterials)

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改单适用于本规范

,()。

3术语

人工气候老化试验装置

3.1artificialacceleratedweatheringdevice

是实验室用来模拟自然环境下的太阳辐射照度温度湿度的装置用来对材料进

、、,

行加速老化

。

人工气候老化

3.2artificialacceleratedweathering

采用实验室老化装置对材料进行周期性的暴晒通过对实验室辐照源温度湿度

。、、

的控制使材料产生比室外更快的老化效果

,。

1

JJF1525—2015

4概述

氙弧灯人工气候老化试验装置采用氙弧灯光源来模拟太阳的光谱分布经过不同的

,

光学滤光器组合得到多种光谱功率分布的光辐射常用的有模拟户外夏日正午阳光或

,。

透过玻璃的阳光广泛用来测试材料和产品的耐候性与耐光性

,。

旋转鼓型试验装置结构图平板型试验装置结构图

(a)(b)

图氙弧灯人工气候老化试验装置

1

根据氙弧灯的冷却方式的不同可划分为水冷氙弧灯人工气候老化试验装置和空冷

:

氙弧灯人工气候老化试验装置水冷氙弧灯一般采用旋转鼓型试验装置结构见图

。,1

使用一个垂直安装在工作空间中央的氙弧灯管作为光源试验样品面向光源安装

(a),,

在围绕中心灯管旋转的样品架上氙弧灯管主要由石英燃烧管内外滤光装置和不

。,,、

锈钢装配组件组成不锈钢部件使各部分装配成一个系统将去离子水或蒸馏水泵入这

,。

系统冷却灯管和吸收长波红外能量空冷氙弧灯装置一般采用平板型试验装置结构见

。,

图在工作空间的顶部安装一个或多个氙弧灯灯管试验样品被静态安置在灯管

1(b),,

下方的样品盘上

。

氙弧灯人工气候老化试验装置的主要技术参数是温度湿度和辐射照度其中辐射

、。

照度是材料老化试验中的关键控制量之一

。

人工气候老化试验装置常采用辐射照度探测器或辐射照度计来监测样品位置的辐射

照度水平常用的辐射度波长范围是

,340nm、420nm、300nm~400nm、400nm~

辐射照度计主要由探测器放大电路和显示器件组成探

800nm、300nm~800nm。、。

测器一般由漫射器滤光器带通玻璃或干涉滤光器和光电探测器件通常采用硅光

、()(

电二极管组成图是探测器的组成结构示意图

)。2。

图探测器的组成结构示意图

2

2

JJF1525—2015

常用的辐射照度探测器的光谱响应范围包括以下七种

:

窄带峰值波长λ带宽

340nm(),p=340nm±3nm,≤15nm。

宽带峰值波长λ带宽

340nm(),p=340nm±5nm,≤40nm。

窄带峰值波长λ带宽

420nm(),p=420nm±3nm,≤15nm。

宽带峰值波长λ带宽

420nm(),p=420nm±5nm,≤40nm。

波长范围

300nm~400nm,300nm~400nm。

波长范围

400nm~800nm,400nm~800nm。

波长范围

300nm~800nm,300nm~800nm。

辐射照度计波段的选择和技术指标要求参照和

ISO9370、GB/T1865/ISO11341

ASTMG151。

注:和探测器测量的是和的光谱辐射照度,辐射照度计的测量

340nm420nm340nm420nm

量值单位是·-2·-1。辐射照度计的波长范围根据氙弧灯与光学滤光器的组合

Wmnm

而定。

5计量特性

氙弧灯人工气候老化装置的光辐射度计量特性包括辐射照度的零值误差相对示

:、

值误差或修正因子对于无辐射照度显示的被校装置测量辐射照度和箱体的辐照

(。,)

不均匀性

。

光谱辐射照度的零值误差一般不超过

()±1%(FS)。

相对示值误差一般不超过

±5.0%。

箱体的辐照不均匀性一般不超过

±17.6%。

注:以上指标不适用于合格性判定,仅供参考。

6校准条件

环境条件

6.1

校准时实验装置内的相对湿度

≤70%。

校准方法测量标准及其他设备

6.2、

校准方法辐射照度计法光谱辐射计法和水冷氙弧灯法

:、。

辐射照度计法

6.2.1

测量标准器具每个波段的校准用辐射照度计至少一台具有法定计量机构出具的

:,

校准证书

。

校准用辐射照度计的性能要求零值误差应不超过相邻量程间的换

:±1%(FS),

挡误差不超过相对示值误差不超过长波响应误差余弦误差

±1%,±5%,≤20%,

非线性疲劳误差的绝对值校准用辐射照度计的性能指标参照

≤6%,≤1%,≤2%。

和

JJG879ISO9370。

光谱辐射计法

6.2.2

测量标准器具满足性能要求的光谱辐射计一台具有法定计量机构出具的校准

:,

证书

。

3

JJF1525—2015

为确保光谱辐射计的稳定性建议校准实验室配光谱辐射照度标准灯一支定期对

,,

光谱辐射计进行校准光谱辐射照度标准灯的性能指标要求与操作使用方法参照

。

光谱辐射计的校准方法参照

JJG384。ASTMG138-06。

光谱辐射计的性能指标要求

:

最小光谱测量范围

:300nm~800nm;

余弦误差优于

:±10%;

带宽

:1nm;

波长误差

:≤1nm;

波长重复性

:≤1nm;

采样间隔

:≤1nm;

非线性不超过

:±1.0%;

杂光辐射水平-4

:<10;

探测阈值-42

:≤10[W/(m·nm)];

光谱辐射照度的测量重复性优于

:1.0%;

光谱辐射照度测量的长期不稳定性优于年

:±5.0%/;

光谱辐射照度的测量不确定度k

:≤8.0%(=2);

光谱辐射计的性能指标要求参照

ISO9370(E)。

水冷氙弧灯法

6.2.3

测量标准器具

:

校准用水冷氙弧灯支具有法定计量机构出具的光谱辐射照度校准证书

2,()。

经校准的电功率计带钳形表电流测量功能台电功率测量不确定度

()1,≤0.5%

k

(=2)。

校准用水冷氙弧灯的性能要求

:

水冷氙弧的光谱辐射照度的短期稳定性优于

()±2.0%;

水冷氙弧的光谱辐射照度的长期稳定性优于年

()±4.0%/;

水冷氙弧的光谱辐射照度不确定度k

()≤9.0%(=2)。

校准用水冷氙弧灯的校准周期为年当累计使用时间超过时应当重新

2,50h,

校准

。

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

校准项目

:

辐射照度的零值误差

。

辐射照度的相对示值误差或修正因子如果被校装置无测量辐射照度的功能

()。,

则直接采用辐射照度计或光谱辐射计测量样品架位置的辐射照度

。

辐射照度的不均匀性

。

校准方法

7.2

校准前检查

7.2.1

氙弧灯气候老化试验装置的铭牌应标出商标型号出厂编号和出厂日期对其使

、、,

4

JJF1525—2015

用的电源和操作中的安全防护应给出准确醒目的说明性标记

、。

氙弧灯气候老化试验装置应附带使用说明书

。

氙弧灯气候老化试验装置应工作正常氙弧灯管光学滤光器以及测控辐射照度的

,、

部件应保持清洁无影响性能的机械损伤显示部分和按键等不应有影响正常工作的

,。

缺陷

。

对于旋转鼓型氙弧灯气候老化试验装置在校准时停止样品架的旋转关闭加湿或

,、

喷淋功能

。

辐射照度的零值误差

7.2.2

关闭氙弧灯光源时记录老化装置监测仪器的辐射照度显示值E设此时的满量

,0,

程值为E则计算零值误差E为

,Δ:

EEE

Δ=0/×100%(1)

式中

:

E零值误差

Δ———,%;

E老化装置监测仪器的光谱辐射照度显示值-2或-2-1

0———(),W·mW·m·nm;

E老化装置监测仪器的满量程光谱辐射照度值-2或-2-1

———(),W·mW·m·nm。

辐射照度的相对示值误差修正因子或辐射照度测量

7.2.3()

对于有辐射照度显示的被校装置按照下面方法测量辐射照度的相对示值误差或修

,

正因子

。

水冷氙弧灯辐射照度的测量方法

7.2.3.1

辐射照度计或光谱辐射计法

a)

将标准辐射照度计或光谱辐射计的探测器放置在样品架位置调整探测器的接收面

。

与氙弧灯灯管中心的距离使探测器的接收面平行于氙弧灯灯管主轴接收面的中心等

,,

同于水冷氙弧灯的中心

。

水冷氙弧灯法

b)

按照操作说明将校准用水冷氙弧灯安装在被校老化试验装置中

,。

空冷氙弧灯辐射照度的测量方法将标准辐射照度计或光谱辐射计的探测器

7.2.3.2:

放置在样品架中心位置调整探测器的接收面与氙弧灯灯管中心的距离使探测器的接

,,

收面平行于氙弧灯灯管主轴

。

开启老化试验装置氙弧灯光源预热

7.2.3.3,5min。

辐射照度计法

a)

重复测量三次分别记录辐射照度计扣除暗电流后的辐射照度值EEE计

,1、2、3,

算平均值作为标准辐射照度

E

s。

EEE

E1+2+3

s=(2)

3

式中

:

E标准光谱辐射照度-2或-2-1

s———(),W·mW·m·nm;

EEE测量的光谱辐射照度-2或-2-1

1、2、3———(),W·mW·m·nm。

光谱辐射计法根据需要校准的波长范围选择光谱辐射计扫描的起止波长

b):,,

5

JJF1525—2015

测量氙弧灯的光谱辐射照度计算该波长范围内的积分辐射照度重复测量三次得到

,。,

三个积分辐射照度值EEE根据式计算平均值作为标准辐射照度值E

1、2、3,(2),s。

记录装置显示的辐射照度值E计算氙弧灯气候老化试验装置的相对示值误差

mΔE

或修正因子K

。

相对示值误差E的计算公式

Δ:

æEEö

Eçm-s÷

Δ=èEø×100%(3)

s

式中

:

E相对示值误差

Δ———,%;

E记录装置显示的光谱辐射照度-2或-2-1

m———(),W·mW·m·nm;

E标准光谱辐射照度-2或-2-1

s———(),W·mW·m·nm。

修正因子K的计算公式

:

E

Ks

E()

=m4

式中

:

K修正因子无单位

———,;

E标准光谱辐射照度-2或-2-1

s———(),W·mW·m·nm;

E记录装置显示的光谱辐射照度-2或-2-1

m———(),W·mW·m·nm。

水冷氙弧灯法装置具有校准功能

c)()

电功率校准

1)

点亮一只稳定的校准用水冷氙弧灯将已校准的电功率计与仪器正确连接根据电

,。

功率计的读数在仪器的校准菜单中调节功率校准系数对装置的功率测量示值校准

,,。

光谱辐射照度校准

2)()

使用只校准用水冷氙灯点燃到与校准证书相同的电功率预热

1,,5min。

在仪器的辐射照度校准菜单中调节辐射照度修正系数使仪器显示的光谱辐

,,()

射照度值与该灯校准证书的光谱辐射照度值相同

()。

光谱辐射照度核验

3)()

更换另只校准用水冷氙弧灯点燃到校准功率下检查此时仪器显示的光谱辐射

1,,()

照度值若与证书上的光谱辐射照度偏差超过则需要从开始从头校准

,()±3%,1)。

水冷氙弧灯法装置不具有校准功能

d)()

使用只校准用水冷氙灯点燃到与校准证书相同的电功率预热

1,,5min。

记录装置上监测探测器的光谱辐射照度值重复测量三次得到三个

E

()