遼寧省計量科學研究院　石麗平

    三級總光通量標準白熾燈是通過球形光度計來檢定白熾燈泡總光通量的標準器。本文通過對三級總光通量標準白熾燈的校準，分析其各不確定度分量的來源，并對三級總光通量標準白熾燈不確定度進行評定。
    

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。由于二級總光通量標準白熾燈是由一組不同功率的標準燈組成的,所以總不確定度用相對不確定度來表示。
    

二、數學模型

    φ=φ₀(I/I₀)⁶
    式中:φ₀——二級總光通量標準白熾燈總光通量標準值；φ——三級總光通量標準白熾燈總光通量示值；I——三級總光通量標準白熾燈的電流值；I₀——二級總光通量標準白熾燈的電流值。
    由于φ₀、I₀、I互不相關，于是有:
    
    

三、各不確定度分量的評定

    1.三級總光通量標準白熾燈校準裝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準白熾燈所用的多功能數字表引入的不確定度:來源于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)積分球和光電接收器的綜合光譜靈敏度，偏離CIE明視覺光譜光效率，而導致的異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為色修正系數。對于同功率燈泡，色修正系數≤0.3%。對于不同功率的燈泡，引入修正系數后，剩余誤差為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，光度測量系統的非直線性最大誤差為0.3%，屬均勻分布，取。故:
    
    (4)測量系統不穩定引入的標準不確定度分量u₄(I):
    由實驗可知，用參考燈監測，測量系統穩定性引入的最大誤差為0.3%，屬均勻分布，取。故:
    
    (5)測量重復性引入的標準不確定度分量u₅(I)
    對3種不同功率三級總光通量標準白熾燈在相同的條件下測量(見表1)，取n=10。
    

<CTSM>    表1  三種不同功率三級總光通量標準白熾燈在相同條件的測量數據</CTSM>
    合并樣本標準差為:
    
    三級總光通量標準白熾燈校準裝置引入的標準不確定度u(I)為:
    
    2.二級總光通量標準白熾燈引入的標準不確定度u(φ₀)
    (1)二級總光通量標準白熾燈引入的標準不確定度分量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)二級總光通量標準白熾燈年穩定性引入的標準不確定度分量u₂(φ₀)
    二級總光通量標準白熾燈年穩定性不大于1%，屬正態分布，取k=3。故:
    
    二級總光通量標準白熾燈引入的標準不確定度u(φ₀):
    
    3.二級總光通量標準白熾燈電流變化引入的標準不確定度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

    三級總光通量標準白熾燈測量結果的不確定度測量范圍為(15～1000)W時:U_rel=6.0%，k=3。    

七、結束語

    目前，我國對各級總光通量標準白熾燈的檢定，均采用交流220V電壓供電，由于受交流電的影響，其不確定度較大。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于文章中所給的數據。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。只要滿足上述不確定度的要求，就可開展三級總光通量標準白熾燈的檢定。