JJG 211-2005 亮度计.pdf.pdf

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1、中华人 民共和 国国家计量检定规程 J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 . 巴生 ，. ，卜 ，、r . 毛刃 主 犷， 尸r J 1夕 洲场r. Lum i na nc e M e t e r 2 0 0 5 一0 3 一 0 3 发布2 0 0 5 一0 9一0 3实施 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局发布 J J G 2 1 1 -2 0 0 5 亮度计检定规程 Ve r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f J J G 2 1 1 -2 0 0 5 代替 J J G 2 1 1 -1 9 8 9 J J G 5 5 4

2、 - 1 9 8 8 Lu mi n a n c e Me t e r . o.o. . o.o. o.o. o . o.o. o.o. o: 尹.。.。.。.。.。.。.令、 本规程经国家质量监督检验检疫总局于 2 0 0 5年 3 月 3日批准，并 自 2 0 0 5 年 9 月 3日 起施行 。 归口单位 :全国光学计量技术委员会 起草单位 :湖北省计量测试技术研究院 中国测试技术研究院 重庆市产 品质量监督检验所 本规程委托全 国光学计量技术委员会负责解释 J J C 2 1 1 - z a巧 本规程起草人 : 黄廷茂( 湖北省计量测试技术研究院) 李晓滨( 中 国 测 试 技 术 研

3、 究 院) 陈昌鸿( 重庆市产品质量监督检验所 ) J J G 2 1 1 -2 0 0 5 目录 1 范围 (1 ) 2 引用文献 ， ， ( 1 ) 3 术语和计量单位 ， ， ( 1 ) 3 . 1 标准色 (1 ) 3 . 2 色校准系数 ( 1 ) 3 . 3 色校准值 ， ( 1) 3 . 4 自 校准常数 ( 1 ) 4 概述 4 ( 1 ) 4 . 1 成像式亮度计工作原理 ( 2 ) 4 . 2 遮光筒式亮度计工作原理 ( 2 ) 4 . 3 亮度 计 测 色 原 理 ( 3 ) 5 计量性能要求 ( 4 ) 6 通用技术要求 ( 4 ) 6 . 1 外观 ( 4) 6 .

4、2 色匹配 ( 5) 7 计量器具控制 ， ( 5 ) 7 . 1 检定条件 ( 5) 7 . 2 检定项 目 ( 6) 7 . 3 检定方法 ， ( 6) 7 . 4 检 定 结果 处 理 ( 1 1 ) 7 . 5 检定周期 ( 1 1 ) 附录 A 检定记录格式示例 ( 1 2 ) 附录 B C I E 1 9 3 1 标准色度观察者色匹配函数 ( 1 3 ) 附录 C 透射式标准色板的特性 ( 1 4 ) 附录 n 测量结果不确定度分析实例 ， ( i s ) 附录 E 亮度计检定证书和检定结果通知书格式 ( i s ) .1 .I G 2 1 1 - 2 0 0 5 亮 度 计 检

5、定 规 程 范 围 本规程适用于亮度计 ( 含彩色亮度计)的首次检定 、后续检定和使用中检验。亮度 计的定型鉴定、样机试验中有关计量性能的要求可参照本规程执行。 2 引用 文献 G B / T 5 6 9 8 -2 0 0 1 颜色术语 G B / T 3 9 7 7 -1 9 9 7 颜色的表示方法 G B / T 3 9 7 8 -1 9 9 4 标准照明体及照明观测条件 使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。 3 术语和计，单位 3 . 1 标准色 是指己知色度 ( 三刺激值和色品坐标，以下同)标准值的实际标准色光。并有下列 类型。 3 . 1 . 1 用色温为2 8 5

6、6 K ( 分布温度，以下同)的标准光源照明标准白板表面反射后的 色光 。 3 . 1 . 2 用相关色温为 6 5 0 0 K的标准光源照明标准白板表面反射后的色光。 3 . 1 . 3 用色温为2 8 5 6 K的标准光源照明反射式标准色板反射后的色光。 3 . 1 . 4 用色温为2 8 5 6 K的 标准光源与透射式色板组合后的 色光。 3 . 2 色校准系数 针对彩色 亮度计，由 测量标准色光获得的色度值 B o , 。 ，B 。 和标准色光的坐标 x 0 + Y o , : 。 计算得到的系数， 称为色校准系数， 用 k , , k表示。 对于 万 ( 劝分两段模拟 的仪器，k 二

7、 可分为k _ 和k , 6 两个量。 3 . 3 色校准值 针对彩色亮度计，对标准色光进行测量时， 仪器显示的色度值， 用 二 。 ，Y 。 表示。 3 . 4 自校准常数 部分亮度计是以它的自校准功能来保证量值的准确，就是将上级标准亮度值通过仪 器本身的响应值过渡到仪器内部自校光源相应的工作参数上 ，作为自校准常数 ，它与仪 器亮度测量的允许误差的关系用实验方法来确定。 4 概述 亮度计是一种测光和测色的计量仪器。从测光原理可分为成像式亮度计和遮光筒式 亮度计 ;从测量功能可分为亮度计和彩色亮度计。其工作原理都是由视觉 ( 或色觉)匹 配的探测器、光学系统以及与亮度 ( 或三刺激值)成比例

8、的信号输出处理系统所组成。 J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 它们的差别主要在于光学系统的显著不同。 4 . 1 成像式亮度计工作原理 成像式亮度计工作原理如图 1 所示。 光 探 测 器 光源面L 根据 图 图 1 成像式亮度计结构原理 利用光度学和几何光学的原理可以推出: E =7r r 一 ( 1 一 f ) 2 L 4 j . 、2I ( 1 ) 式中:E 成像面上的照度; L 发光面 上的亮度; : 光学系统的透射比 ( 透过率) ; 了 一透镜焦距 ; l 透镜与发光面的距离 ( 称为测量距离) ; f m 系统相对孔径数， f m = f l D ， 其中D为孔径直 径

9、。 当 系 统 的 设 计 能 使 子 小 到 可 忽 略 不 计 时 ( 在 某 误 差 范 围 内 ) ， )rl1 1 一 f lzIl近 似 等 于 公式 ( 1 )可以化为: F , = k 乙( 2 ) 式 中: 斗 4 / . 公式 ( 2 )为设计成像式亮度计的基本公式。 遮光筒式亮度计工作原理 根据图 2可知，亮度为 L的发光面 S在探测面包含 P点的面元上形成的法 向照度 _S C= L 声二 w L ( 3 ) 式中:。是以尸为顶点，S面为底所张的立体角。尸点是遮光筒后开口的中心点。当遮 光筒及前后开口的尺寸设定之后，该立体角 。便 已确定，从而探测面上的照度与发光 面的

10、亮度成比例。 于是公式 ( 3 )化为: E=气L ( 4 ) J J G 2 1 1 -2 0 0 5 隔板光G 遮光筒 光 探 测 器 月闷日六 -卜试一 巴雇侧报彩澎 图2 遮光筒式亮度计工作原理 式中: k 比 例系数。 公式 ( 4 )是遮光筒式亮度计的基本公式。 4 . 3 亮度计测色原理 亮度计的测色功能部分，其探测器的相对光谱响应度应分别与图 3 所示的 C I E 1 9 3 1 标准色度观察者色匹配函数相接近，便构成光电积分式测色仪器。其测色原理如下。 三 ( 又) 。 5 r I 彗 1 摹 o f / 米 。5嘿 v ( A ) ( A ) 0 00 70 0 波长/

11、n m 图 3色匹配函数 4 . 3 . 1 具有x ( ) , 丁( A ) , 万( 劝 三个探测器者， 其三刺激值用下式表示: X二k = R I y 二 G 2二k = B ( 5 ) 式中: k , ， k , 色校准系数; R , ，B 仪器各探测器的输出值 ( 即读数值，以下同) 。 色品坐标按下式计算: J J G 2 1 1 - 2 a巧 x % = x+Y+z Y Y =S 百 I 平Z z , z = X+Y+7 , ( 6 ) 4. 3 . 2具有x , ( ) , ) ( l ) , z ( ) 三个探测器者， 其三刺激值用下式表示: x=k = , R , +k =

12、 , B Y = G z=k8 气 r ，气 b , k色校准系数; R G, B 仪器各探测器的输出值。 ( 7 ) 式中 : 4. 3 . 3 式 中 : R ， 具 有_ , ( A ) , x b ( A ) , y ( 劝, z ( k ) 四 个 探 测 器 者， x=k R+k , h R h Y 二 2=k _ 8 k . , , k A, k色校准系数; R _ G , B 仪器 各探测器的 输出值。 其三刺激值用下式表示: ( 8 ) 5 计t 性能要求 亮度计分成标准、一级、二级三个级别，各级亮度计的计量性能应满足表 1 的要 求 。 表 1计A性能要求 项 目 示值误

13、差 ( : ，A Y ) 线性 误 差 换 挡 误 差 疲劳 特 性 稳定度 测 量距 离特性 级别 色校准 系数 变化量 视觉匹配 误差 ( Y) 标准 士2 . 5 ( 0. 0 1 ) 士 0. 5%10. 5 % 1 0. 5 %士 1. 0%士 0. 5士 0. 013 5% 一级 士5% ( 0. 0 2) 士 1 . 0 %+ 1 . 0 %生 1 - 0 %1 1. 5%1 1. 0 %士 0 . 0 25 5% 二级 士 1 0 % ( 0. 0 4 ) 士 2. 0% 士 2 . 0%士 2. 0 %士2. 5 %士 2 0%生 0. 0 48_ 0% 6 通用技术要求 6

14、 . 1 外观 J J G 2 1 1 -2 0 0 5 6 . 1 . 1 仪器应有如下标记:仪器名称、型号、编一 号、制造厂、生产 日期，计量器具生 产许可证雪标志。 6 . 1 . 2 仪器不应有影响仪器正常使用的缺陷。 6 . 1 . 3 仪器的光 、机、电等零部件应接触良好，牢固可靠，显示数字清晰完整 6 . 2 色匹配 仪器的探测器必须具备视觉修正器或者色觉修正器，修正器被修正后的相对光谱响 应 度S , ( A ) , S , ( A ) , S , ( A ) 分别与C I E 1 9 3 1 标准色度观察者的色匹配函数% ( A ) 或 又( 几 ) 1 , 乳 ) , Z

15、( 们相接近。 7 计量器具控制 计量器具控制包括首次检定，后续检定以及使用中检验。 7 . 1 检定条件 7 . 1 . 1 检定设备 7 . 1 . 1 . 1 光度测量装置 ( 测光设备)一套，其 中光轨长 3 m以上并附有测距标尺，滑 车，带孔挡屏及校准测光平面和光轴的装置等。 7 . 1 . 1 . 2 发光强度标准灯 ( 以下简称为标准灯) ，色温为 2 8 5 6 K的一级 、二级各三只。 检定中对于标准、一级、二级亮度计分别使用相应级别标准灯中的一只。 7 . 1 . 1 . 3 标准 白板，用 G B S A 6 7 一 0 0 2陶瓷白板或 G B S A 6 7 一 0

16、0 1 氧化镁、硫酸钡或纯洁 海伦粉体压制的平面白板，其亮度分布接近于完全漫反射体的标准白板。 7 . 1 . 1 . 4 反射式标准色板一套。 7 . 1 . 1 . 5 透射式标准色板 ，用乳白玻璃加工成的平行平面白板 ，用有色玻璃加工成厚 2 m m ，直径或最小边长不小于6 0 m m的红 、 橙 、绿、蓝、紫滤光片一套。 7 . 1 . 1 . 6 升色温色板，能将 2 8 5 6 K标准光源色温升至 ( 6 5 0 0 士1 0 0 ) K的 S S B型平行 平面升色温滤光片一块，其直径或最小边长不小于6 0 m m, 标准灯与标准色板 ( 包括白板和升色温色板)组成的各种实际色

17、光，根据检定中对 应各用户特定需要 ，可选择其中之一或几种。但作为仪器定级依据只限于 3 . 1 . 1 所述的 标准色。所有用于检定的发光强度标准灯与标准色板，均应经国家法定计量机构检定合 格。 7 . 1 . 1 . 7 供电 及电测设备 供电设备应满足如下条件 :1 2 0 V , 1 5 A直流稳压电源，电压连续可调，1 0 m i n内 输出电压变化应不大于 0 . 0 2 % 电测仪表包括数字电压表 ，标准电阻 ( 也可以用与数字电压表同级别的直流电位差 计和与其配套的标准电池、检流计)组成。控制各级标准灯所用电测仪表准确度等级不 低于表 2 规定，并定期送检，以保证测量数据的准确

18、。 7 . 1 . 2 环境 7 . 1 . 2 . 1 温度 检定温度 ( 2 3 士 5 ) 9C0 7 . 1 . 2 . 2 湿度 J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 表 2电测 仪表 级别数字电压表标准 电阻电位差计 标准 0 . 0 10. 0 10. 0 1 一级0 . 0 2 0. 0 20 . 0 2 二级0 . 0 5 0. 0 50 . 0 2 检定湿度 1 . 0 ; 峰值波长l u = 7 2 0 n m ，其透射比T %二 8 7 . 5 %. 2 橙色 C B 5 6 5 界限 波 长礼=( 5 6 5 土 1 0 ) n m ， 斜 率K 1 .2 ;

19、峰值波长1 o = 6 5 0 n m ， 其透射比T % a 8 8 . 8 %. 3 黄色 J B 5 1 0 界限 波 长J Y =( 5 1 0 1 1 0 ) n m ， 斜 率K 1 . 2 ; 峰值波长J a = 6 0 0 n m ， 其透射比T % 8 9 . 5 %0 4 绿色 L B 6 :光谱透射比分布 T %为: 4 0 0 n m处 :4 0 . 0 %一 5 0 . 0 %; 5 6 0 n m处 :大于等于 7 9 . 0 %; 6 6 0 n m处 :2 5 . 0 % 一 3 2 . 0 %。 5 蓝色Q B , :光谱透射比 分布 T %为: 4 5 0

20、n m处 :大于或等于4 0 . 0 %; 5 4 0 n m处 :小于 1 . 0 %; 6 8 0 n m处 :小于 3 . 0 % o 6 紫色Z B , :光谱透射比 分布 T %为: 4 0 0 n m处 :大于 7 0 . 0 %; 4 8 0 n m处 :小于 6 . 0 %; 7 0 0 n m处:小于 4 . 0 %. 上述材料磨成 2 m m的玻璃。 J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 附录 D 测量结果不确定度分析实例 D . 1 测量不确定度分量的估计 D . 1 . 1 检定光亮度计装置的不确定度分量 ( A类) D . 1 . 1 . 1 光亮度标准的总不确

21、定度 ( 包括发光强度标准灯和标准白板) 。 D . 1 . 1 . 2 检定装置 ( 包括电测仪表、稳流 ( 压)电源和测光导轨等) 。 D . 1 . 2 与被检定亮度计计量性能有关的分量 ( B类) D . 1 . 2 . 1 线性误差。 D . 1 . 2 . 2 换挡误差。 D . 1 . 2 . 3 疲劳特性和稳定度。 D . 1 . 2 . 4 测量距离特性。 D . 2 各测量不确定度分量的分析与计算 下述测量不确定度分量的分析与计算中检定方法为光轨标定法 ，不确定度表示方式 均为相对形式。 D . 2 . 1 A类不确定度评定u m 动 D . 2 . 1 . 1 光亮度标准

22、的总不确定度 一 级光 亮 度 标准 总 不确 定度 为1 . 6 % ( k = 3 ) 即: 、不了 丁 丁 了= 1 . 5 6 2( 其中 分布 温度为 2 8 5 6 K的一级发光强度标准灯的总不确定度为 1 . 2 %，一级标准漫反射白板总 不确定度为 1 . 0 ) 0 二级光亮度标准总不确定度为2 . 4 % ( k = 3 )即:、 厅. 8 1 不而2 = 2 . 3 4 3( 其中分布 温度为 2 8 5 6 K的二级发光强度标准灯的总不确定度为 1 . 8 %，二级标准漫反射白板总 不确定度为 1 . 5 ) 0 D . 2 . 1 . 2 检定装置 检定装置对测量结果

23、不确定度的影响，用重复性实验计算。 在重复性条件或复现性条件下得出 n个观测结果x k ，随机变量 x的期望值 u 的最 佳估计是 n次独立观测结果的算术平均值 二 一l x二 二 ( 二又称为样本平均值) 。 又二 * ( D. 1 ) 观测值 的实 验方差为 : 全( ， * 通常以独立观测列的算术平均值作为测量结果， 一 x ) 2 ( D . 2 ) 测量结果的标准不确定度为 、 一 、 、 ( % * )一 、 s x / =丁; 一 =“ 、 ( D. 3 ) 观测次数 n应充分多，实验中 u可取 1 0 ，一般应不少于 5 次。 在同一装置上 ，用同一台一级亮度计，分别采用一、二

24、级光亮度标准，在 1 0 0 c d / 2m 点进行重复性实验，实验结果如下: 1 5 J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 采用一级光亮度标准:U A 2 = 0 . 2 5 ; 采用二级光亮度标准:u . = 0 . 3 3 0 D . 2 . 1 . 3 合成A类不确定度。 , A ( L ) u , A ( L )= 丫u 岌 ， +u 2u A 2 ( D . 4 ) 采用一级光亮度标准:u A ( L ) = 0 . 5 9 ; 采用二级光亮度标准:u , A ( 动 = 0 . 8 7 0 D . 2 . 2 B 类不确定度评定u R ( 幼 D . 2 . 2 . 1

25、与被检亮度计计量性能有关的分量的分布均视为均匀分布，计量性能参数按 本规程表 1中的规定取其极限进行计算，对测量结果不确定度的影响见表 D . l o 表 D. 1 计f 性能与测f结果不确 定度对应表 D . 2 . 2 . 2 合成B 类不确定度u , B ( 幼为: u , ( L ) = 丫 。 2u B I + 。 乱+ 。 乱+ u 盆 一级亮度计u , B ( L ) 为1 . 4 5 ; 二级亮度计u , B ( L ) 为2 . 7 1 0 D . 3 合成标准不确定度的评定 合成标准不确定度u , ( 乙 ) 为: u 二 甲u A ( L )U+u 2, ( L ) 采用

26、一级光亮度标准的校准装置检定一级亮度计的u( 动为:1 . 5 7 ; 采用一级光亮度标准的校准装置检定二级亮度计的u( 动为: 2 . 7 7 ; 采用二级光亮度标准的校准装置检定一级亮度计的u( 动为:1 . 6 9 ; 采用二级光亮度标准的校准装置检定二级亮度计的u , ( L ) 为:2 . 8 5 . D . 4 扩展不确定度的评定 扩展不确定度U , = k u , ( L ) ， 包含因 子 k 取2 0 采用一级光亮度标准的校准装置检定一级亮度计的 U “ ; 为: 3 . 1 4 ; 采用一级光亮度标准的校准装置检定二级亮度计的 U . r 为:5 . 5 4 ; 采用二级光

27、亮度标准的校准装置检定一级亮度计的 U se r 为: 3 . 3 8 ; 采用二级光亮度标准的校准装置检定二级亮度计的 U f 为:5 . 7 0 . ( D. 5 ) J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 D . 5 实例 用一级光亮度标准的校准装置检定日 产的B M- 5 型亮度计 ( 编号: 9 0 8 7 2 5 4 9 ) 。该 亮度计的计量性能参数和对测量不确定度的影响见表 D. 2 o 表D. 2 被检定亮度计计f性能参数和对测f结果不确定度的影响 亮度计 级别 线 性误 差换挡误差疲劳特性稳定度合成测量距离特性 %UB I%“ 皿%“ 田,%U. -U田%I b p d

28、 一 级0 . 80.4 6 0. 70 . 4 01 . 00. 5 81 . 30 . 7 50. 9 50. 60. 3 5 合成 A 类不确定度:u , A ( L ) = 0 . 6 ; 合成B 类不确定度:u e ( L ) = 1 . 2 ; 合成标准不确定度:u , ( L ) = 1 . 3 ; 扩展不确定度:U , = 2 . 6 ( k = 2 ) a D . 6 结论与说明 D . 6 . 1 该亮度计的测量结果扩展不确定度 U= 2 . 6 , k = 2 ，根据表 1 计量性能的要求， 该亮度计的检定结果为一级亮度计。说明本规程检定方法合理 ，实验数据准确可靠。 D

29、 . 6 . 2 根据本附录的规定 ，检定单位可给出检定结果不确定度 ( 已知被检亮度计的计 量性能参数)或检定装置 ( 系统)的扩展不确定度，但其值均不应大于本附录中的相对 应值。 D . 6 . 3 本附录中未计算检定标准亮度计的检定结果不确定度及检定装置 ( 系统)的扩 展不确定度 ，如需要，可根据有关公式自行计算。 J J G 2 1 1 - 2 0 0 5 附录 E 亮度计检定证书和检定结果通知书格式 E . 1 检定证书内页格式 1 . 外观检查 2 . 示值误差 色校准系数变 化量 E . 2 检定结果通知书内页格式 1 . 外观检查 2 . 示值误差 色校准 系数变化量 并注明不合格项 目。