ГОСТ 23198-94

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ЛАМПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ совет ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ М и нс к

ГОСТ 23198-94

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 332 «Светотехнические изделия» (ВНИИИС)

ВНЕСЕН Госстандартом России

2    ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 6—94 от 21 октября 1994 г.).

За принятие проголосовали:

Наименование государства	Наименование национальною органа по стандартизации
Азербайджанская Республика	Азгосетандарт
Республика Армения	Ар м госстандарт
Республика Беларусь	Белстандарт
Республика Грузия	Г рузетандарт
Республика Казахстан	Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызская Республика	Кыргызстан да рт
Республика Молдова	Молдовастанда рт
Российская Федерация	Госстандарт России
Республика Узбекистан	Узгосстандарт
Украина	Госстандарт Украины

3    Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 12 октября 1995 г. А» 541 межгосударственный стандарт ГОСТ 23198-94 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1996 г.

4    ВЗАМЕН ГОСТ 23198-78

(б) ИПК Издательство стандартов, 1996

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта России

II

3.2.5.9 При проведении измерений на приборах с переменной дисперсией ширину выходной щели (/ вых) > мм, для каждого спектрального интервала рассчитывают по формуле

/аых=Ада).    (2)

где ДX — выделяемый спектральный интервал, нм (ступень);

Z> (Я) — обратная линейная дисперсия, нм/мм.

3.2.6    Положение преобразователя излучения за выходной щелью лри измерениях выбирается таким образом, чтобы фотокатод полностью перехватывал выходящее из монохроматора излучение, при этом необходимо обеспечивать облучение большей части поверхности катода. Выбранное положение преобразователя излучения необходимо сохранять неизменным.

3.2.7    Измерения ламп должны проводиться при температуре окружающей среды от 18 до 25 °С при нормальных условиях по ГОСТ 15150.

3.3 Методы градуировки аппаратуры

3.3.1    Градуировка по длинам волн

Градуировка шкалы длин волн спектрального прибора должна проводиться по линиям ртутного, кадмиевого, неонового, гелиевого, цинкового, таллиевого, натриевого и цезиевого спектров в соответствии с таблицей Б.2 приложения Б.

3.3.1.1    Для градуировки по длинам волн должны быть использованы спектральные лампы низкого давления, имеющие линейчатый спектр излучения.

3.3.1.2    Спектральная лампа центрируется на рельсе перед конденсором и проектируется на щель так, чтобы последняя была полностью освещена и было соблюдено полное заполнение входной аппертуры спектрального прибора.

3.3.1.3    Для повышения точности градуировку необходимо проводить при узких щелях, но не сужать их до такой степени, чтобы ширина изображения определялась в основном аберрациями.

3.3.1.4    Для облегчения ориентации положения спектральных линий по шкале барабана длин волн первоначальная градуировка должна осуществляться визуально путем наблюдения основных линий в плоскости выходной щели через окуляр.

3.3.1.5    Наиболее точная градуировка по длинам волн должна проводиться фотоэлектрическим методом, когда правильная установка линии находится по максимальному фототоку при прокручивании шкалы длин волн вблизи данной линии.

3.3.1.6    У спектральных приборов со шкалой, отградуированной непосредственно в длинах волн, точное соответствие между шкалой и истинными значениями устанавливаемых длин волн должно

8

ГОСТ 23198-94

проверяться и корректироваться по нескольким длинам волн в пределах измеряемого диапазона,

3.3.17 Для спектральных приборов с равномерной шкалой длин волн должна проводиться детальная градуировка с расчетом градуировочной кривой п = }(к) по формуле Гартмана

п=С+ _х ,    (3)

где А, В_л С — градуировочные постоянные;

п — отсчет по барабану для данной длины волны; к — длина волны.

Необходимый для градуировки диапазон спектра разбивается на ряд перекрывающих друг друга участков, т. е. если один из них определяется Яь Яг, Я₃, то следующий должен охватывать Яг, Я₃, Я₄ и т. д. Ширина расчетного участка Я1—Я₃ не должна превышать 200 нм.

Градуировочные постоянные рассчитывают по трем экспериментальным точкам /ii=/(Xi), Л2 = /(Яг), «з — /(Яз) по формулам:

(Xg Яр(п^—п_х) • n_;i (Х_>1    Х₂)(^пя ^^п2) '^пг

(Х₂ Я₃)( л₂ /ii) (Х_х —Я_а)(/1₈ л₂) д    (Яi—kt){rii—C)(n_z—С)

«а—*1    ¹

На основании полученных градуировочных постоянных должно рассчитываться положение остальных спектральных линий в диапазоне А,1-гЯз-

Полученные градуировочные данные по длинам волн заносятся в таблицу и строится градуировочная кривая n=f(k). Разница положения расчетных спектральных линий при сопоставлении с фактическими значениями не должна превышать 1 нм. Если при последующей текущей градуировке значение п сдвигается на Дп, постоянную по спектру, то необходимо изменить в градуировочной кривой или таблице все значения п на п-\-Дм.

3.3.2 Определение линейной дисперсии

Линейная дисперсия, необходимая для перехода от одного вида спектра к другому, должна определяться на основе нахождения значения dn/dK, пропорционального угловой дисперсии, и последующего перехода к линейной дисперсии с помощью соответствующего коэффициента пропорциональности, определение которого дано в приложении Е.

3.3.2.1 У приборов со шкалой, отградуированной в длинах волн, значение dn/dK должно определяться путем измерения угла пово-

9

рота шкалы, приходящегося на единицу длины волны. Для этого на ось ручки длин волн должен быть установлен градусный лимб.

3.3.2.2 Для приборов с равномерной шкалой значение dn/dk должно определяться как производная от кривой градуировки по длинам волн n = f(k).

Для более точного определения значения dn/dk необходимо для большого количества экспериментально найденных градуировочных точек каждой тройки последовательно идущих друг за другом линий вычислить постоянные А, В, С формулы (3) и значение dn/dk по формуле, определенной как производная от формулы Гартмана

dn    В

Ж ““ (Ь-Л)*

3.3.2.3 Для перехода от угловой дисперсии к линейной необходимо провести непосредственное измерение количества делений барабана длин волн, соответствующего смещению спектра в плоскости выходной щели на 1 мм — dnjdl, где п — угол поворота шкалы длин волн, I — ширина выходной щели. Метод определения значения dn/dl дан в приложении Е.

3.3.2.4 Обратную линейную дисперсию D, нм/мм, рассчитывают по формуле

тгч dn _t dfi d>k

^u= 1Г ^: Ж ⁼ 1Г •

Для применяемых типов приборов величина dn/dl практически постоянна по спектру.

По найденным значениям обратной линейной дисперсии должна быть построена кривая D^f(k).

3.3.3 Градуировка установки по спектральной чувствительности

Градуировка должна проводиться при тех же щелях и условиях освещения щели, что и измерения. При этом должны соблюдаться условия 3.2.

Градуировка заключается в определении коэффициентов, характеризующих спектральную чувствительность установки, с помощью рабочей лампы (3.1.2).

Если для градуировки используются рабочие светоизмерительные лампы накаливания, то градуировочный коэффициент, характеризующий чувствительность установки К(к)> отн.ед./нм.дел, рассчитывают по формуле

ГОСТ 23198-94

где £х,о(М—относительное распределение спектральной плотно-сти энергетической освещенности рабочей лампы накаливания, отн.ед./нм;

/о (Я)—показание прибора, измеряющего фототок преобразователя излучения при освещении его рабочей лампой, деления.

Если для градуировки используется рабочая разрядная лампа со смешанным спектром излучения, то градуировочный коэффициент, характеризующий чувствительность установки С (Я), отн. ед./дел., рассчитывают по формуле

Е₀(К)+Е_Ко(\)-ДЯ

где Е₀(Х) —относительная спектральная плотность энергетической освещенности линии рабочей разрядной лампы, отн.ед; о (Я)—относительное распределение спектральной плотности энергетической освещенности непрерывного излучения рабочей разрядной лампы, отн.ед./нм;

АХ— спектральный интервал, нм, пропускаемый монохроматором, рассчитываемый по формуле

(И)

где /_Вых — ширина раскрытия выходной щели монохроматора, мм;

£>{Я) —обратная линейная дисперсия, нм/мм.

3.4 Подготовка к измерениям

3.4.1    Перед измерениями рабочие лампы следует протирать этиловым спиртом по ГОСТ 5962, вытирать чистой и мягкой тканью без ворса.

В процессе измерений брать рабочую лампу следует только с помощью чистой и мягкой ткани.

3.4.2    Перед началом измерения рабочие лампы стабилизируются включением на номинальное напряжение в течение времени, указанного в инструкции по их эксплуатации.

3.4.3    Перед измерениями спектральных характеристик испытуемые лампы для стабилизации параметров излучения необходимо подвергнуть предварительному старению в течение времени, указанного в нормативно-технической документации на лампы конкретного типа.

3.4.4    Предварительное освечивание преобразователя излучения перед началом измерений достаточно вести в длинноволновой части спектра при заданном уровне освещения в течение 30 мин.

3.4.5    Ширину щелей спектрального прибора следует установить соответствующую исследуемым лампам (3.2.5).

3 Зак. 2432

ГОСТ 23198-94

3.4.6 Стабилизаторы, усилители, цифровые вольтметры, входящие в состав спектральной установки, необходимо включить до начала измерений на время, указанное в эксплуатационной документации к ним.

3.47 Непосредственно перед измерением испытуемая лампа для стабилизации излучения должна разгораться в режиме измерения в течение времени, указанного в нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке на конкретную лампу.

3.5 Проведение измерений и обработка результатов измерения

3.5Л Относительное распределение спектральной плотности энергетической освещенности должно быть найдено непосредственно путем определения отношения показаний прибора, измеряющего фототоки, обусловленные излучением испытуемой i(k) и рабочей i_Q(K) ламп для каждой измеряемой длины волны к при сохранении всех условий измерения 3.2 и 3.4 в соответствии с выражением

Е_х(Х)=Е_Ко(>-)--^) •    02)

3.5.2    При измерении параметров источников, имеющих сплошной спектр излучения, при выбранных щелях (3.2.5) регистрируются показания прибора, измеряющего фототоки преобразователя излучения с интервалом 5—10 нм, если нет дополнительных требований к детализации спектров.

Относительное распределение спектральной плотности энергетической освещенности измеряемой лампы Е% (X), отн.ед./нм, рассчитывают по формуле

из)

где i{k) —показания прибора, измеряющего фототок преобразователя излучения, обусловленный измеряемой лампой, деление.

3.5.3    При измерении смешанного спектра, если необходимо детально представить сплошной спектр и накладывающиеся на него линии, устанавливают, как и при измерении сплошного спектра, узкие входную и выходную щели (3.2.5) и измерения проводят через небольшие спектральные интервалы 1—2 нм таким образом, чтобы получить полные контуры изображения линии.

Расчеты проводят по формуле (13). Количественная оценка излучения в линиях может быть проведена в этом случае путем интегрирования площади внутри контура изображения линии.

12

ГОСТ 23198-94

3.5.4 Разделение линий и фона рекомендуется проводить одним из описанных ниже методов.

3.5.4.1    При выбранных входной и выходной щелях (3,2.5) определяют максимальное значение отсчета фототока, которое пропорционально суммарному излучению линии и фона. Относительное распределение спектральной плотности энергетической освещенности линии рассчитывают по формулам:

ВД=!*тах(')-К(А)—£»,*(/.)}(Н)

£(Х)=С(а) • 1_И„(/) -£, ,ф(> ) • Ла,    (15)

где    ф (К) —- относительное распределение спектральной плот

ности энергетической освещенности измеряемой лампы, обусловленное сплошным фоном в месте излучения линии, отн.ед./нм; imax(X)—показание прибора, измеряющего максимальное значение фототока, обусловленное излучением линии и фона измеряемой лампы.

Значение ф (А) в месте излучения спектральной линии должно определяться интерполяцией между соседними значениями.

Вычисление относительного распределения спектральной плотности энергетической освещенности по результатам измерения люминесцентной лампы приведено в таблице Ж1 приложения Ж-

Примечание. При непосредственном измерении ламп без диффузно отражающей пластины, с которой проводилась градуировка спектрального прибора по рабочей лампе,, расчет относительного распределения спектральной плотности энергетической освещенности намеряемой лампы должен проводиться с учетол спектрального коэффициента отражения пластины.

3.5.4.2    Второй метод отделения линий от фона графическим способом должен выполняться экстраполяцией верхней части кривой (рисунок 2) к нулевому значению ширины щели, при этом получается доля фототока преобразователя, обусловленная излучением линии г_л(^) при ширине выходной щели /_ВЫх.

Доля фототока, обусловленная излучением сплошного фона (ф(Х) в месте излучения спектральной линии при ширине выходной щели /вых, определяется экстраполяцией кривой фототока от непрерывного фона

¹ 1ф(>).    (16)

или

ГОСТ 23198-94

3.5.5 Измерения разрядных ламп со спектром излучения, содержащим большое количество достаточно интенсивных линий или острых пиков у фона, например, металлогалогенных ламп, люминесцентных ламп с узкополосным спектром излучения, проводят ступенчатым методом.

3.5.5.1    Измерения должны проводиться с узкой входной и широкой выходной щелями, определяющими спектральный интервал ступеней. При выборе ширины входной щели, обеспечивающей достаточную величину фототоков, должно выдерживаться условие, указанное в 3.2.5.4 и 3.2.5.8. Ширина выходной щели при проведении измерений на приборах с переменной дисперсией для каждого спектрального интервала различна и рассчитывается в соответствии с формулой (2).

3.5.5.2    При проведении измерения область спектра следует разбить на интервалы-ступени АХ, которые перемещаются по отношению к выходной щели на расстояния, равные ее ширине.

3.5.5.3    Относительная спектральная плотность энергетической освещенности в интервале АХ—(£д\) должна определяться на основании отсчетов фототоков £(Х) и рассчитываться по формуле

-К(к) • AX=/(X)./C(X) -D(X) •/.„*,    (19)

где X — длина волны, соответствующая середине выделяемого спектрального интервала, нм;

D(K) —обратная линейная дисперсия, нм/мм;

/вых — ширина выходной щели, мм.

Градуировочный коэффициент по спектральной чувствительности К ('к) должен определяться при тех же щелях, при которых ведутся измерения.

3.5.5.4    Спектр должен быть представлен на графике в виде соприкасающихся прямоугольников шириной АХ.

В таблице Ж2 приложения Ж дается пример расчета ширины выходной щели для монохроматора УМ-2 и приводятся данные измерения лампы с галогенидами металлов.

3.5.5.5    Результаты спектральных измерений оформляют в виде таблицы значений относительного распределения спектральной плотности энергетической освещенности лампы, приведенного к значению 100 в максимуме или другой удобной точке.

Данные приводятся к равному спектральному интервалу. Спектральные линии относятся к тому же спектральному интервалу.

3.6 Погрешности измерений

Метод определения погрешностей измерений спектральных характеристик электрических ламп приведен в приложении К.

Расчеты по данной методике показывают, что относительная

14

ГОСТ 23198-94

погрешность измерений относительного распределения спектральной плотности энергетической освещенности ламп для видимой области спектра 0,38—0,78 мкм не превышает 5%, для инфракрасной области 0,78—2,5 мкм — 7 %, для ультрафиолетовой области 0,25—0,38 мкм — 15 %.

4 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

4.1    Измерения абсолютных значений распределения спектральной плотности энергетической освещенности выполняются:

методом сравнения по спектру абсолютных характеристик рабочей и измеряемой ламп;

методом перехода от измеренного относительного значения распределения спектральной плотности энергетической освещенности к абсолютному путем определения постоянного по спектру «абсолютирующего» множителя.

4.2    Аппаратура

4.2.1    При измерении абсолютной спектральной характеристики должна применяться такая же аппаратура, что и для измерения относительной спектральной характеристики (3.1), и аппаратура для измерения интегральных значений фотометрических величин.

4.2.2    Выбор аппаратуры для измерения интегральных значений фотометрических величин зависит от того, спектральное распределение какой фотометрической величины определяют. Для определения спектральной плотности энергетической освещенности необходимо измерять освещенность.

4.2.3    Для измерения интегральных значений энергетических величин источников ивлучения должна использоваться такая же аппаратура, что и для измерения интегральных значений световых величин, и рабочие лампы, для которых известны как абсолютное значение соответствующей энергетической величины, так и спектральный состав излучения.

4.2.4    При измерении интегральных значений энергетических величин источников излучения должны применяться преобразователи излучения с известной относительной спектральной чувствительностью или преобразователи с неселективной чувствительностью.

4.2.5    Рекомендуемое оборудование, требования к применяемому оборудованию, преобразователям излучения и рабочим источникам излучения для измерения интегральных световых величин приведены в ГОСТ 17616.

15

ГОСТ 23198-94

4.3 Проведение измерений и обработка результатов измерения

4.3.1    Порядок проведения измерений и расчет абсолютных спектральных характеристик методом сравнения с рабочими источниками с известными абсолютными значениями распределения спектральной плотности энергетической освещенности аналогичен измерению относительных спектральных характеристик и дан в разделе 3.

При измерении исследуемый источник так же, как при градуировке рабочий источник, устанавливается, учитывая закон квадратов расстояний, на строго фиксированном расстоянии от диффузно рассеивающей белой пластины, освещающей входную щель спектрального прибора.

При отклонении от закона квадратов расстояний при измерениях излучений на близких расстояниях следует рассчитывать, коэффициент а, характеризующий величину отклонения от закона квадратов расстояний, по формуле

«=/ (-Т—).

где L — расстояние от центра лампы до точки измерения, мм; / — длина светящегося столба, мм.

Кривая зависимости а=/^ “рj приведена на рисунке 3 приложения Б.

4.3.2    Абсолютное значение распределения спектральной плотности энергетической освещенности с учетом интегральных световых и энергетических величин [E%_t абс (Я)] рассчитывают по формуле

£ь,абс М=/(абz'E\ (>*).    (20)

4.3.3    Учитывая интегральное значение световых величин при определении значения «абсолютирующего» множителя ТСабс необходимо:

измерить относительную спектральную характеристику источника излучения в соответствии с разделом 3;

измерить освещенность по ГОСТ 17616;

рассчитать «абсолютирующий» множитель /Сабе по формуле

^Сабс“ »    '    >    (21)

683 J £■» (X)-V'(X) -rfX о

где Е_у — измеренное значение освещенности, лм/м²;

Eh (X) — относительное распределение спектральной плотности

16

ГОСТ 23198-94

энергетической освещенности источника;

683 — максимальная спектральная световая эффективность, лм/Вт;

V(X)—относительная спектральная световая эффективность.

4.3.4    Учитывая интегральное значение энергетической величины при определении значения «абсолютирующего» множителя К*б_С

необходимо:

измерить относительную спектральную характеристику источника излучения [Е_е] в соответствии с разделом 3;

определить интегральную энергетическую величину источника излучения путем отсчета показаний прибора, измеряющего фототок преобразователя излучения от рабочего и исследуемого источников, и* расчета по формуле

f £> ₀(A,)-S(X)-dX- f Е_а (K)-d%

Е_е= -f ■ -Лг--^- •*«.«,    (22)

⁰ J £_x(X)-S(*).<ft. f Е_к0(X) dX о    о

где г, i₀ — показания, полученные от исследуемой и рабочей ламп соответственно;

Eh(K),E)„o (X)—относительные распределения спектральной плотности энергетической освещенности, исследуемой и рабочей ламп соответственно;

Е_е,о — соответствующая интегральная энергетическая величина рабочей лампы;

S (Я) — относительная спектральная чувствительность преобразователя излучения; рассчитать «абсолютирующий» множитель /Сабе по формуле

*абс= -- .    (23)

I Яц(Ч-Л о

где Ее — измеренное значение интегральной энергетической величины исследуемого источника.

4.3.5    Погрешность измерений

Метод определения погрешностей результатов измерений приведен в приложении К.

Расчеты по данному методу показывают, что относительная погрешность измерения для видимой области спектра 0,38—0,78 мкм не должна превышать 7 %, для инфракрасной области 0,78— —2,5 мкм — 10 %, для ультрафиолетовой области 0,25—0,38 мкм— 15%.

17

ГОСТ 23198-94

содержание

1    Область применения...........1

2    Нормативные ссылки...........1

3    Методы    измерения относительных спектральных характеристик    .    .    3

4    Методы    измерения абсолютных спектральных характеристик    .    .15

5    Спектрорадиометрический метод определения координат цветности .    18

6    Метод фотоэлектрической колориметрии определения координат

цветности ........ 19

7    Метод контрольных цветов для оценки цветопередачи .    .    .    .22

% Спектрозональный метод оценки цветопередачи .    .    .    .    .27

9 Измерение содержания    красного    излучения......28

Приложение А Аппаратура для спектральных и цветовых измерений . 30 Приложение Б Относительное распределение спектральной плотности

энергетической освещенности источника А .    .    .32

Приложение В Метод определения доли рассеянного света в монохроматоре ....... ...    65

Приложение    Г    Метод проверки линейности свето-вой    характеристики

измерительной части спектральной установки .    .    .66

Приложение Д Диффузные отражатели для освещения входной щели

спектрального прибора.......68

Приложение    Е    Метод определения количества делений    барабана длин

волн соответствующего смещению спектра в плоскости

щели на    1    мм    (dnfdl)     69

Приложение Ж Примеры расчетов относительного распределения спектральной плотности энергетической освещенности источников по результатам измерений......70

Приложение    И    Ординаты кривых сложения......73

Приложение    К Метод определения погрешностей измерений спектральных

характеристик электрических ламп.....75

Приложение Л Метод определения погрешностей измерений цветовых параметров электрических ламп......81

III

5 СПЕКТРОРАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦВЕТНОСТИ

5.1    Аппаратура

5.1.1    Для определения координат цветности спектрорадиометрическим методом необходима аппаратура по 3.1 для измерения относительной спектральной характеристики.

5.2    Градуировка аппаратуры

5.2.1    Градуировка аппаратуры проводится по методу, изложенному в 3.3.

5.3    Проведение измерений и обработка результатов измерений

5.3.1    Условия проведения измерений, подготовка к измерениям и метод измерения спектральной характеристики приведены в 3.2,

3.4 и 3.5.

5.3.2    Определение координат цветности спектрорадиометрическим методом заключается в расчете их по данным измерений спектральной характеристики. Расчет координат цвета X, Y, Z и далее координат цветности х, у проводят по формулам:

Х=800    _    Х=-~^ч00    _

X- f E_K{X)-x(X)dX\    i    Eb(X)-y(X)dk\

К -380    Х=380

л-800    __

Z- J E_K(X)-z(X)-dX.    (24)

X =380

х=

(25)

где Ex (X)—относительное распределение спектральной плотности энергетической освещенности исТоч-_    _    ^    ника;

х(Х), у(Х)_у г(Х) —ординаты кривых сложения Публикации МКО 1931 г.

5.3.3 Интегрирование ведется путем суммирования произведений подынтегральных функций формулы (24), которая приобретает вид

800 _ 800 _

Х= 2 Е_к{Х)-х{Х)ЛХ\ Y= 2 Е_к (X)-y(h)&X\

380    380

800 _

Z— 2 Ex (Х)-*(Я)ЛХ.    (26)

380

При расчете координат цветности источников со спектром, в котором линии и фон представлены отдельно, излучение в линиях

18

ГОСТ 23198-94

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ■■■■машшпнкнмшнамншнвнавнвнл

ЛАМПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

Методы измерения спектральных и цветовых характеристик

Electric lamps. Methods of measuring spectral and colour characteristics

Дата введения 1996—01—01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на разрядные лампы, имеющие сплошной, линейчатый или смешанный спектры излучения, и на цветные лампы накаливания.

Стандарт устанавливает:

методы измерения распределения спектральной плотности энергетической освещенности в относительных и абсолютных единицах в диапазоне длин волн от 0,25 до 2,5 мкм;

спектрорадиометрический и колориметрический методы измерения координат цветности;

метод контрольных цветов, спектрозональный метод и метод измерения содержания красного излучения для оценки цветопередачи.

Стандарт не распространяется на лампы, применяемые в качестве образцовых и рабочих средств измерения.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие

стандарты:

ГОСТ 8.195-89 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения и спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн

Издание официальное

ГОСТ 23198-94

0,25—25,00 мкм; силы излучения и энергетической освещсшюсхп в диапазоне длин волн 0,2-у25,0 мкм.

ГОСТ 8.205-90 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений координат цвета и координат цветности

ГОСТ 8.207-76 ГСП. Прямые измерения с многократными на-блюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 3158-75 Барий сернокислый. Технические условия ГОСТ 5962-67 Спирт этиловый ректификованный. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия ГОСТ 10771-82 Лампы накаливания светоизмерительные рабочие. Технические условия

ГОСТ 10779-78 Спирт поливиниловый. Технические условия ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 17616-82 Лампы электрические. Методы измерения электрических и световых параметров

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

Публикация МКО* 1931 г. Метод определения координат цветности источников света

Публикация МКО* 1960 г. Метод расчета индекса цветопередачи источников света

Публикация МКО* 1964 г. Координаты равноконтрастного цветового пространства

Публикация МКО¹" 1974 г. Метод измерения и спецификации свойств цветопередачи источников света

* МКО — Международная комиссия по освещению

2

ГОСТ 23198-94

3 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХА-РАКТЕРИСТИК

3.1    Аппаратура

3.1.1    Аппаратура, необходимая для проведения спектральных измерений, приведена в приложении А.

Рисунок 1

Блок-схема измерительной спектральной установки должна соответствовать приведенной на рисунке 1.

3.1.2 Рабочие источники излучения

3.1.2.1    При измерении распределения спектральной плотности энергетической освещенности должны применяться рабочие средства измерений по ГОСТ 8.195.

3.1.2.2    В качестве рабочих средств измерений спектральной плотности энергетической освещенности применяют излучатели:

3

в ультрафиолетовой области от Л = 0,25 до Х = 0,38 мкм — дейтериево-неоновые лампы, ленточные лампы накаливания с кварцевым, увиолевым или сапфировым окном, галогенные лампы или разрядные лампы в колбах из увиолевого или кварцевого стекла;

2 Зак. 2432

ГОСТ 23198-94

в видимой и инфракрасной областях спектра от Х = 0,38 до Я = 2,5 мкм ленточные, галогенные лампы накаливания.

Допускается применять в качестве рабочих источников излучения в видимой области спектра светоизмерительные лампы накаливания, работающие в режиме стандартного колориметрического источника А (Г_с=2860 К), относительное распределение спектральной плотности энергетической освещенности которых дано в таблице Б1 приложения Б.

3.1.2.3    Рабочие лампы должны быть аттестованы органами Госстандарта или метрологическими службами предприятий (организаций).

3.1.2.4    Для проверки градуировки спектральной установки допускается применение контрольных ламп того же типа, что и измеряемые. Лампы данного типа, предназначенные для использования в качестве контрольных, должны отбираться из ламп текущего выпуска и подвергаться предварительному отжигу в соответствии с ГОСТ 17616. Отобранные лампы должны соответствовать стандартам и техническим условиям, утвержденным в установленном порядке.

За последние 100 ч отжига относительная спектральная плотность энергетической освещенности контрольных ламп, полученная путем сличения с рабочими лампами в точках спектра, имеющих максимальное излучение, и в крайних точках спектра измеряемого диапазона не должна изменяться более чем на 3 %.

3.1.3    Спектральные приборы

3.1.3.1    Основным элементом измерительной спектральной установки является монохроматор (простой или сложный, одинарный или двойной, призменный или решетчатый и др.), рабочий диапазон которого должен находиться в интервале длин волн 0,25—2,5 мкм.

3.1.3.2    Рассеянный свет в монохроматоре в измеряемом диапазоне спектра не должен превышать 1 %. Для устранения рассеянного света рекомендуется применять двойной монохроматор или устанавливать перед входной щелью монохроматора соответствующие избирательные светофильтры, полоса пропускания которых лежит в измеряемом участке спектра.

Метод определения доли рассеянного света в монохроматоре изложен в приложении В.

3.1.4    Измерительная часть спектральной установки

Измерительная часть спектральной установки должна включать измерительный преобразователь излучения, блоки питания преобразователя излучения и источников излучения, измерительные и регистрирующие приборы.

4

ГОСТ 23198-94

3.1.4.1    Электрические системы питания и измерения параметров источника излучения

Системы питания источников излучения и измерения электрических параметров источников излучения должны соответствовать требованиям ГОСТ 17616.

Электроизмерительные приборы должны соответствовать требованиям ГОСТ 22261.

3.1.4.2    Измерительные преобразователи излучения

В качестве измерительных преобразователей излучения следует использовать фотоэлектрические преобразователи излучения, которые обладают достаточно высокой чувствительностью во всем диапазоне проводимых спектральных измерений.

Для измерения в ближней ультрафиолетовой области спектра должны использоваться преобразователи излучения с сурьмяноцезиевым фотокатодом и увиолевым, сапфировым или кварцевым окном, в видимой области спектра — преобразователи излучения с многощелочным или висмуто-серебряно-цезиевым фотокатодом, в ближней инфракрасной области спектра — преобразователи с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом, кремниевые или германиевые фотодиоды и фотосопротивления.

3.1.4.3    Питание преобразователей излучения

Для питания фотоумножителей должны применяться высоковольтные стабилизаторы, у которых нестабильность выходного напряжения не должна выходить за пределы ±0,05 % при максимальном токе нагрузки не менее 4 мА.

Фотоэлементы должны использоваться с усилителями, ниж^ ний предел чувствительности которых не выше 10~¹² А.

3.1.4.4    Измерение фототоков

Измерение фототоков преобразователя излучения должно производиться микроамперметром магнитоэлектрической системы класса точности не ниже 1,0 чувствительностью не ниже 10~⁸ А/дел или по отсчету падения напряжения на входном сопротивлении индикатора усилителя. В качестве входного устройства может быть использован цифровой вольтметр с цифропечатающим устройством.

3.1.4.5    Линейность световой характеристики измерительной части спектральной установки

Световая характеристика измерительной части спектральной установки, т. е. зависимость фототока преобразователя излучения от освещенности на входе установки должна быть линейной. Отклонение от линейности световой характеристики не должно превышать 2 %,

5

ГОСТ 23198-94

Проверка линейности световой характеристики должна проводиться в соответствии с приложением Г.

3.1.4.6 Стабильность спектральной чу ветви-те ль но ст и измерительной части установки

В процессе измерений стабильность измерительной части спектральной установки должна быть такой, чтобы в течение 1—2 мин значение фототока изменялось не более 0,5 % при проведении измерений на одной длине волны.

3.2 Условия проведения измерений

3.2.1    Измерения следует проводить путем последовательного прохождения с рабочей и испытуемой лампами всего спектрального диапазона или путем чередования на каждой установленной длине волны испытуемой и рабочей ламп.

3.2.2    При сравнении излучения источников должно быть обеспечено полное заполнение входной системы монохроматора.

3.2.3    Освещение входной щели спектрального прибора должно осуществляться через белые диффузно отражающие пластины, указанные в приложении Д, устанавливаемые перед входной щелью прибора под углом 45° к оптической оси прибора и освещаемые источником по нормали к поверхности.

Примечание — Допускаются и другие способы освещения входной щели монохроматора при условии полного заполнения его апперт-уры.

3.2.4    При измерениях и градуировке условия освещения входной щели спектрального прибора должны быть одинаковыми.

3.2.5    Выбор ширины щелей спектрального прибора

Ширина раскрытия щелей спектрального прибора определяется исходя из следующих требований.

3.2.5.1    Допустимая ширина щелей должна определяться характером исследуемого спектра: непрерывного, линейчатого, смешанного.

3.2.5.2    Сигнал на выходе должен быть максимальным.

3.2.5.3    Спектральный выделяемый интервал не должен превышать 10 нм.

3.2.5.4    Ширина входной щели (/_Вх), мм, спектрального прибора должна выбираться исходя из соотношения

/в*<АЯ/Д    (1)

где ДЯ— выделяемый интервал измерения, нм;

D — обратная линейная дисперсия прибора, нм/мм.

3.2.5.5    Размер щелей следует изменять не более 2—3 раз на протяжении всей измеряемой области спектра.

ГОСТ 23198-94

3.2.5.6    При измерении непрерывного излучения источников входная и выходная щели должны открываться на одинаковую ширину, средняя щель — шире.

3.2.5.7    При измерении линейчатого или смешанного спектра излучения ширина выходной щели должна устанавливаться настолько больше ширины входной, чтобы из выходной щели полностью выходил поток излучения установленной линии. Допускается обратный прием, при котором входная щель устанавливается шире выходной настолько, чтобы при дальнейшем ее расширении не увеличивался выходящий из прибора поток.

Ширина выходной щели при данной входной щели выбирается на основании кривых зависимости величины фототока преобразователя излучения от ширины выходной щели i(X) —f(l_BVx) по рисунку 2.

Зависимость фототока на выходе спектральной установки от ширины

выходной щели для смешанного спектра

1(к)л — доля фототока преобразователя излучения, обусловленная излучением линии; 1(Мф —доля фототока преобразователя излучения, обусловленная излучением фона в месте излучения линии при ширине выходной щели 1ВЫХ

Рисунок 2

3.2.5.8 При измерении параметров источников излучения ступенчатым методом, при котором спектр разбивается на ряд ступеней, в пределах которых измеряется среднее значение спектральной плотности энергетической освещенности, выбираются узкая входная и широкая выходная щели, определяющие спектральный интервал измерения. Соотношение ширины входной и выходной щелей не должно превышать 1:10 во всем спектральном диапазоне измерений.

7