发光强度单位国际比对方法和结果

    0　引言

    国际光度与辐射度委员会(CCPR)于1997～1998年组织了发光强度单位国际比对。此次国际比对委托德国物理技术研究院(PTB)承办。参加比对的有英国、美国、法国、中国、德国、俄罗斯、日本、加拿大、澳大利亚、意大利、南非、西班牙、阿根廷、瑞士、匈牙利、斯洛伐克等16个国家及国际计量局(BIPM)共17个独立参加者,发光强度单位——坎德拉是国际单位制中七个基本单位之一,发光强度单位比对也是CIPM关键国际比对项目,具有重要意义。

    此次国际比对规定统一采用德国OSRAM Wi41/G型光强标准灯和英国POLARONLIST75-325型光强标准灯,参加比对的国家实验室应配备上述类型标准灯6～8只,构成一组国际比对灯作为传递标准。参加这次国际比对实验的有上百只标准灯,比对实验工作量很大。

    1　在PTB的比对方案和实验条件

    在德国PTB进行的比对实验,采用完全替代的方法,这样有助于消除B类误差。测量仪器在比对期间保持稳定,光轨经检测稳定性良好,修正极小。光强标准灯的灯丝平面与光度计距离6m,光轨的测量轴线垂直于灯丝面并位于灯丝平面中心。测量时,对于OSRAM灯,光轨测量轴线与灯丝平面垂直,对于POLARON灯,光轨测量轴线与灯玻壳光阑窗口垂直,光度计只对通过光阑的光束进行测量。

    在德国PTB,国际比对光强灯用高稳定性直流稳压电源供电,固定极性,灯头在下,灯座中心立柱为负极性,螺口为正极性。灯的预热时间由参加者给出,约为10～15分钟,用两台光电光度计分别进行测量,大约测量光电流时间为2分钟。实验室环境温度稳定在25℃±1℃。白炽灯为热力学条件,如环境温度气压、空气流动速度及温度具有不敏感的特性。光强灯装在灯架上,有分开的测量电流和电压的触点,电压用四极法直接在灯座上测量。

    在德国PTB,比对实验分两步进行。第一步,用光度计测量各国传递标准灯;第二步,对所有测量数据进行平均,用于对单独的数据进行归一化处理。参加国实验室传递到标准灯上的发光强度值除以PTB的测量值,得到对应每一只灯的一个比值。每个参加者的比值除以总平均值得到每个参加者相对于发光强度国际比对参照值的一个偏差。与参照值的偏差大小体现出参加国实验室的标定水平。

    2　在NIM采用的比对方法和实验条件

    在中国计量科学研究院(NIM)选用的传递标准灯(国际比对用灯)为7只OSRAM Wi41/G型光强标准灯,工作在2856K色温下。这些灯是经过严格挑选的,对其特性进行了考查,满足国际比对用灯要求,在水平方向和垂直方向的光分布均匀性和发光强度稳定性良好。

    在国际比对实验中,我们采用等距离法,使用7只2856K光强副基准灯标定参加国际比对的传递标准灯的光强值。而副基准灯的量值是由锥腔补偿型基准辐射计在光度国际基准实验装置上复现的。