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对紫外线辐照计测试不准确性的因素有哪些?

一、紫外辐照计的组成
紫外辐射的波长大约在 100 nm至 400 nm之间, 用于测量紫外辐射照度的仪器,一般按照紫外辐射 A1,A2,B,C 四种波段划分。A1 波段 (320 ~ 390)nm,峰值波长(360±5) nm;A2 波段 365nm,峰值波长(365±1)nm;B 波段 (290 ~ 320)nm,峰值波长(310±5)nm;C  波段 253.7nm,峰值波长(253.7±1)nm。紫外辐射照度计具体可以应用于医疗、防疫、 光电子、烫伤、电光源、化工、建材、气象以及航空航天等领域。
对紫外辐射强度进行测量的计量仪器就叫紫外辐射照度计接收部分,一般由接收部分,放的部分和显示部分组成。接收部分由电探测器(通常采用硅光电二极管)、带通玻璃滤光器 或干涉光滤光器和漫透射窗组成。在这一装置中,探测器(紫外辐射探头)将其所接收的紫外辐射有效地转变成一种电信号, 这一信号经过电子线路的放大和相应的处理之后,再由模拟电表或数字电表显示出来。从实践来看,紫外线探头所接收的紫外辐射与电信号的大小具有一定的数量比例关系,通常都是将辐射标准值下的电信号利用电子线路进行调整,从而完成该设备的定标。就紫外辐射照度计而言,因其在仪器自身结构、量值朔源以及人为因素上存在着一定的偏差,再加上相关标准和规范的差异性,最终导致了紫外辐射照度计的测量结果出现的一定的偏差。


  图一:XRP-3000黑白光一体式照度计允许误差±5%
注:图一3张黑白光照度计显示数值在误差±5%内,表明该辐照计合格。

  图二:辐照计校准装置
二、 影响紫外辐射照度计测量结果的主要因素
通过对紫外辐射的初步了解以及对紫外辐射照度计的结构 探讨,可知影响紫外辐射照度计测量结果准确度的因素很多。
2.1、紫外光源影响紫外光源存在两方面的影响
一是由于不同的紫外照度计对应不同波段的光源,当光源使用不当时,紫外辐照计的测量值存在巨大差别,因此在使用前应确定实际光源与紫外辐照计是否匹配。
2.2、是紫外光源不稳定产生的影响。特别是对于那些新购置的紫外线探伤灯,一定会有一个使用老化的过程,老化之后紫外线的光源稳定性就会变得好一些。因此,在每次使用紫外线光源之前,可以预先点燃紫外光源并对其进行预加热,一般也要 预加热二十分钟左右,紫外线光源才会渐渐的趋于稳定状态。当使用黑光高压汞灯进行测量时,一为确保黑光型高压汞灯输出紫外辐射照度的稳定性,在使用时,采用经过交流稳压的电源,可采用交流稳压器实现输入电压的稳定。
(1)紫外辐射照度计检定装置产生的影响。使用中的紫外辐射照度计,每年都应送至当地的计量部门进行检定。在计量 和检定过程中,紫外辐射照度计检定装置的准确性会对紫外辐射照度计的级别判断或者误差修正产生影响。而对紫外辐射照 度计检定装置准确性造成影响的有如下因素:标准紫外辐射照 度计量值溯源产生的误差、标准紫外辐射照度计稳定性带来的 误差、检定仪器所使用的光学平台由于水平面误差带来的影响,整套检定装置在安装调试时,产生的误差。由上所述,以上那 些不利因素所造成的误差归于系统误差。经进一步分析可得,不同测量波段的紫外辐射照度计在检定时的测量不确定度 U 在 11.8% 左右。
(2)紫外辐射照度计在使用过程中位置放置产生的影响。紫外辐射照度计在测量辐射照度时,接收器的几何中心与光源 的光学中心应在同一轴面上,并且接收器平面与光源光轴必须 呈 90°角。这对紫外辐射照度计测量结果的不确定度影响大约为百分之一左右。
3)紫外线光源辐照面不均匀性产生的影响。从实践来看,目前我们最常用的美国生产的 UV—A 型紫外光源,即黑光高压 汞灯的辐射表面是圆形的;由中国计量科学研究院研制生产的 UV—B 型紫外线光源,即低压汞灯的辐射表面是矩形的。这些 紫外光源辐照面的不均匀性给实际测量带来非常的影响。目前 来看,主要以光轴作为中心,其上下、左右的各距离光轴是 20 毫米,通过这种方式进行测量,记录其中最大的变化量。实践 表明,紫外线光源辐照面不均匀性产生的影响,会对紫外辐射 照度计测量产生巨大的影响,因此应当及时予以改进。
(4)因被检定的紫外辐射照度计与标准紫外辐射照度计的 余弦性能存在着一定的差异性而产生的影响。从实践来看,不同的生产厂家所生产制造的紫外辐射照度 计的余弦性能存在着一定的差异性,这将会对紫外辐射照度计 的测量结果产生一定的影响。基于此,笔者建议首先应当调整 紫外线光源发光面与接收器受光面,尽可能地使其和光轴相互 垂直,中心尽可能地位于测量的光轴之上,再调整光源与接收 器之间的距离,最终使这一距离大于紫外光源发光面十倍以上。 此时再适量调整光阑,保证其刚好不遮挡紫外光源所投向接收 器的光线;将接收器进行左右的旋转,分别测量 0 度、1 至 10 度、 一 l0 度至—1 度,并以 1 度为标准间隔,测量其数值,再通过 余弦定律分别计算出以上各点上的理论值,并在此基础上计算出它们的误差。