救生衣燈光強測量不確定度評定與分析

胡欣

（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點實驗室，國家漁業(yè)機械儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，上海 200092）

救生衣燈光強測量不確定度評定與分析

胡欣

（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點實驗室，國家漁業(yè)機械儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，上海 200092）

主要分析救生衣燈光強測量的影響因素，對救生衣燈光強分布測量的不確定度進行評定，通過對GO-R5000分布光度測量系統(tǒng)進行分析，建立數(shù)學(xué)模型，分析救生衣燈光強測量不確定度來源。經(jīng)過計算A類和B類不確定度，最后得出測量結(jié)果的合成不確定度和擴展不確定度。通過分析得出影響測量的最主要因素是標(biāo)準(zhǔn)燈，同時救生衣燈的安裝、轉(zhuǎn)臺精度和試驗環(huán)境也會對測量產(chǎn)生一定影響。

救生衣燈；光強測量；標(biāo)準(zhǔn)燈；不確定度

中國是全世界最大的漁業(yè)國家，根據(jù)我國的《漁船船舶法定檢驗規(guī)則（2000）》［1］，每條漁船都應(yīng)根據(jù)其相應(yīng)情況配備相應(yīng)數(shù)量的漁船救生裝備，而救生衣燈就是這些救生裝備產(chǎn)品之一。光強分布測試采用GO-R5000全空間快速分布光度計進行。GO-R5000光度計是CIE C-V分布光度系統(tǒng)，可以在C平面和錐面上測量光強分布，適合于GB/T 5869-2010標(biāo)準(zhǔn)對救生衣燈上半球發(fā)光強度規(guī)定的要求。整個測試過程均在暗室中進行，通過分布光度計的2個旋轉(zhuǎn)式探頭形成2個相差90°平面的角度變化，獲得數(shù)據(jù)后使用積分計算的方法實現(xiàn)對救生衣燈光強分布的測量。光強分布測試系統(tǒng)由德國CLASS L精密智能測光探頭、YW12010精密數(shù)顯直流穩(wěn)流穩(wěn)壓電源、D908標(biāo)準(zhǔn)燈、傳輸光纖和暗室等組成。本文對使用G0-5000系統(tǒng)測量救生衣燈光強的不確定度進行分析評定。

1 光強測量不確定度來源分析

①樣品重復(fù)測量隨機誤差造成的不確定度；②標(biāo)準(zhǔn)燈D908測量不確定度造成的不確定度；③CLASS L精密智能測光探頭的測量誤差造成的不確定度；④YW12010精密數(shù)顯直流穩(wěn)流穩(wěn)壓電源電壓波動造成的不確定度；⑤救生衣燈的安裝位置和移動造成的不確定度；⑥轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動精度造成的不確定度；⑦光纖的傳輸偏差造成的不確定度；⑧暗室的環(huán)境溫度和氣流波動造成的不確定度；⑨雜散光造成的不確定度。

表110 次光強測試數(shù)據(jù)

2 光強測量不確定度計算

2.1 A類不確定度計算

由重復(fù)測量引起的不確定度分量，最主要是儀器試驗條件、樣品本身不夠穩(wěn)定以及讀數(shù)誤差等因素的波動所引起的測試結(jié)果的不確定度分量，而此類分量可以用A類不確定度評定［2］。表1是光源一致性測試時10次實測值。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定

在實際工作中，經(jīng)常遇見無法取得實測值進行統(tǒng)計和分析，通常只可以得到一個概率區(qū)間或者某個極大值或極小值，并且不能得到其分布方式和自由度的大小，對于這些只能采用非統(tǒng)計方法來評定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，統(tǒng)稱為B類不確定度，用uB表示，有：

式（1）中，xi為輸入估計值，可以通過校準(zhǔn)證書、檢定證書、生產(chǎn)廠的說明書、檢測依據(jù)的標(biāo)注、引用手冊的參考數(shù)據(jù)以及以前測量的數(shù)據(jù)等方式獲得；ki為包含因子，可以通過B類不確定度的實際分布形式來確定。a為該分量的B類不確定度的分散區(qū)間的半寬。

2.2.4 救生衣燈的安裝位置和轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動精度造成的不確定。使用十字激光對準(zhǔn)器對救生衣燈的安裝位置以及轉(zhuǎn)動中心位置校準(zhǔn)，轉(zhuǎn)角精度：c軸0.1°，γ軸0.1°。根據(jù)經(jīng)驗可知，兩項影響造成的誤差≤±1%，認(rèn)為服從均勻分布，則k=，傳播系數(shù)1，所以由安裝位置及轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動引起的不確定度分量為

2.2.5 暗室環(huán)境溫度和空氣波動造成的不確定度。實驗室溫度范圍25±1℃，溫度精確度為±0.2℃，實驗室內(nèi)空氣流動速度不超過0.2m/s。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計溫度和空氣流動造成的極限誤差≤±1%，認(rèn)為誤差均服從均勻分布，所以k=，所以由環(huán)境和空氣波動引起的測量不確定度分量為

2.2.6 光纖的傳輸偏差、雜散光燈造成的不確定度。由于光纖的傳輸偏差和雜散光沒有明確具體的誤差參數(shù)，并且通常認(rèn)為這兩種誤差引起的測量不確定度十分微小，所以這里不進行評定。

2.3 光強的擴展不確定度

擴展不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC乘以包含因子k而得到，置信概率為95%時，k=2，所以擴展不確定度為U=kuC=3.08（cd）；相對擴展不確定度為3.08/ 132.33×100%=2.33%。

3 結(jié)語

通過對救生衣燈光強分布測量不確定度的系統(tǒng)分析可以得出，在整個測試過程中，對測量不確定度影響最大的是由標(biāo)準(zhǔn)燈所引起的。因此，盡可能提高標(biāo)準(zhǔn)燈的精度，同時定期維護計量光強標(biāo)準(zhǔn)燈都可以提高測量準(zhǔn)確度。其次，救生衣燈的安裝及轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動精度也會引起光強測量不確定度，所以應(yīng)經(jīng)常對控制臺位進行校準(zhǔn)，以保證其精度。環(huán)境和空氣的波動也會對測試結(jié)果產(chǎn)生一定量的影響，所以保持良好的暗室環(huán)境也可以降低對測試結(jié)果的影響。本次測試由于采用了高精度穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，所以對試驗影響較小。

［1］漁業(yè)船舶法定檢驗規(guī)則檢驗（2000）［S］.

［2］JJF 1059-1999.測量不確定度評定與表示指南［S］.

Evaluation and Analysis of Uncertainty in Light Intensity Measurement of Life Jackets

Hu Xin
（Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering Technology，Ministry of Agriculture，National Fishery Machinery and Equipment Quality Supervision and Inspection Center，Shanghai 200092）

The factors affecting the intensity measurement of the lifejacket lamp were analyzed,the uncertainty of the intensity distribution measurement of the lifejacket lamp was evaluated.By analyzing the GO-R5000 distributed photometric system,the mathematic model was established,the source of uncertainty of light intensity measurement of life jacket was analysed.After compute the uncertainties of Class A and Class B,the composite uncertainty and extended uncertainty of the measured results were obtained.Through analysis,the most important factor affecting the measurement is the standard lamp.Meanwhile,the installation of the lifejacket lamp,turntable accuracy and the experimental environment also have some impact on the measurement.

life jacket lamp；light intensity measurement；standard lamp；uncertainty

TM923.34

A

1003-5168（2016）11-0076-02

2016-10-21

胡欣（1987-），男，碩士，工程師，研究方向：漁業(yè)機械儀器。