專利名稱：一種校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法。
背景技術：
標準白板一般主要應用在色度和光度的測量中，同時也應用在校準或檢定白度計和色度計上。檢定白度計的標準就是一套標準白板，分別按其所標的不同白度值進行檢定校驗。檢定色度計的標準就是一套標準色板，其中一塊就是標準白板，標準值是在380nm～780nm可見光譜范圍的色度值。其他標準白板也用應用在光澤度板，定標中光澤和低光澤的標準。但是每一種白標準白板都有所不同，白度標準板主要是硫酸鋇粉體板，表面無光澤；色度標準板主要用陶瓷板制作，其表面涂釉，表面有光澤；光澤度白板也用陶瓷制作，表面涂釉。
反射率測定儀由照明系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)等組成，主要用于測量油漆、涂料、陶瓷等表面的反射率，通過計算測量漆膜表面對比率的儀器。其測量原理是將光譜漫反射比均為100％的理想表面定義為反射率100，光譜反射比為零的絕對黑表面反射率為零。反射率為無量綱的量。在實際應用中，以反射率測定儀測得黑底上的反射率和白底上的反射率，并以黑底上反射率除以白底上的反射率求得對比率。
反射率測定儀的工作原理是利用光電積分法，將測量樣品表面反射的輻亮度與同一輻照條件下完全漫射體的輻亮度相比，其信號經(jīng)放大、A/D轉換，計算機數(shù)據(jù)處理，最后顯示反射率值(反射因數(shù)Y)。
反射率測定儀屬于精密儀器，需要較高的精度，但是對于反射率測定儀的校準一直沒有統(tǒng)一規(guī)范的方法，各個生產(chǎn)廠家的企業(yè)標準也不相同，造成了對于反射率測定儀的校準比較混亂，現(xiàn)有的方法是利用標準白板作為校準的主要標準器，對反射率測定儀的零點漂移、示值穩(wěn)定性、示值誤差和重復性進行測量并根據(jù)測量結果進行相應的不確定度分析，但是由于標準白板的種類較多，不同的標準白板的各項性能均不相同，運用到反射率測定儀的校準時，會對測量結果產(chǎn)生不同的影響，即使同一種白板也會由于生產(chǎn)時的原因，產(chǎn)生不同的結果，從而使校準的結果達不到要求，影響了儀器的正常使用。
在測量過程中，測量不確定度就是對測量結果質(zhì)量的定量表征，測量結果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小，測量結果必須附有不確定度說明才是完整并有意義的。在反射率測定儀校準過程中，標準白板的質(zhì)量所帶來的不確定度，對于校準的總不確定度影響最大，因此可以用不確定度來衡量校準結果的好壞，也就是標準白板對于最終校準結果的好壞，不確定度越小，表明各項誤差的影響越小，標準白板的選用越準確，反之亦然。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，具體方法如下選用圓形標準白板，直徑為30mm或40mm或50mm或60mm，厚度為5～8mm；白板的表面平整，其工作面的干涉光圈少于10個光圈，局部光圈少于2個光圈；用光譜光度計測量選用白板的光譜反射率，選用的標準白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比為70～100％，優(yōu)選80～95％，光譜反射比極差值為0～13％，優(yōu)選0～11％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0～0.3％，優(yōu)選0～0.1％。
其中采用直徑為30mm或40mm或50mm或60mm，厚度為5～8mm的圓形標準白板，是為了適應不同反射率測定儀的探頭，方便校準使用。
當工作面的干涉光圈大于10個光圈，局部光圈大于2個光圈時，對于反射率測定儀的校準將會產(chǎn)生較大的干擾，造成測定結果的不準確度升高，因此將工作面的干涉光圈限定少于10個光圈，局部光圈限定少于2個光圈的標準白板作為校準用標準白板；為達到最好的校準結果一般限定工作面的干涉光圈限定少于8個光圈。
光譜反射比為70～100％，當反射比小于70％，由于應用范圍太窄，不能滿足校準的需求，當反射比大于95％時，由于這種板很難實現(xiàn)并且穩(wěn)定性差，因此光譜反射比優(yōu)選80～95％；光譜反射比極差值大于13％時，無法保證光譜反射的中性，從而給校準帶來不準確因素，當其小于11％時，光譜反射可以近似的視為中性，因此優(yōu)選0～11％。
光譜反射比極差值為同一塊標準白板在不同波長處反射比值的最大差值。不同方向測量的光譜反射比差值為0～0.3％，特別是0～0.1％，這樣可以將標準白板視為表面光澤，均勻反射。
測量標準白板的光譜反射率時，選擇光譜光度計的光源與反射率測定儀要求光源相同，光譜范圍為380～780nm，測量間隔為10nm，根據(jù)不同光源的相對光譜功率采用以下計算式得反射率R‾=∫380780S(λ)ρ(λ)dλ]]>式中S(λ)-----標準光源(照明體)的相對光譜功率分布ρ(λ)-----光譜反射比 ---------在波段380～780nm范圍內(nèi)的平均反射率測量間隔為10nm為測量時的通用條件。
用光譜光度計測量選用白板的光譜反射率時環(huán)境條件為溫度為23±5℃，相對濕度小于80％RH，無強電磁場干擾、無強烈振動、無直接陽光照射。選用的標準白板由硫酸鋇粉體板或不涂釉無光澤的陶瓷板制得。
在使用符合上述條件的標準白板對反射率測定儀進行校準時，校準的環(huán)境條件與用光譜光度計測量選用白板的光譜反射率時相同，這樣可以最大限度的降低由于外界環(huán)境對于校準結果的影響，也可以保證標準白板的性能在測試時更加的穩(wěn)定。
在實際的校準反射率測定儀時，一般需要兩塊反射率不同的標準白板，一塊的反射率較高，一塊的反射率較低，校準時分別用其中一塊板定標對另一塊進行測量然后計算示值誤差及校準反射率測定儀的其它技術指標，最后對這些測量結果做不確定度分析，來衡量校準的準確度。
根據(jù)上述標準選擇的標準白板，在作為校準反射率測定儀用標準白板時可以產(chǎn)生如下效果1.規(guī)定大小尺寸形狀后，可以保證作為標準白板的統(tǒng)一性，選用、制作這種尺寸的標準白板更能保證整塊白板表面各點反射率值的均勻性，標準白板的大小可以適合各種被校準的反射率測定儀的探頭。
2.規(guī)定了表面平整性，可以在初次的選擇上就保證標準白板的反射率表面均勻性，為下一步選擇打好了基礎。
3.為標準白板規(guī)定滿足反射率值達到一個范圍，這樣可以保證校準反射率測定儀時按照校準規(guī)范進行工作，使校準工作順利進行。
4.用光譜光度計進行測量標準白板，發(fā)明人把光譜范圍擴大到380～780nm，雖然擴大的范圍不大，但是這樣可以更接近我們通用的可見光譜范圍，從而使在可見光譜波段的反射率表述更加嚴謹。
5.規(guī)定標準白板的光譜反射比極差值，能夠保證標準白板表面的光譜反射中性，這對于校準來說十分重要，這樣會使校準的結果更加準確。
6.規(guī)定中間不同方向測量的光譜反射比差值，可以保證標準白板消除光澤對于校準的影響。
7.規(guī)定標準白板的制作材料，可以在初選過程中保證標準白板的可用性以及方便建立統(tǒng)一的生產(chǎn)標準，解決市場上校準用標準白板的無序性。
具體實施例方式
下列實施例和比較例只是對本發(fā)明的技術方案進一步說明，并不對其的限制，其中所校準的反射率測定儀為同一臺機器，其規(guī)格為上海三準儀器設備有限公司生產(chǎn)的SFL-1型的反射率測定儀，探頭的光孔Φ10mm。
實施例1選用兩塊Φ50mm，厚度5mm的硫酸鋇粉體板進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈均為3個，局部無光圈；在溫度為25℃，相對濕度30％RH。無強電磁場干擾、無強烈振動、無直接陽光照射的環(huán)境下，利用光譜光度計進行測量，兩塊白板在可見光波段波長在400nm以上的平均光譜反射比分別為83.38％和91.25％，光譜反射比極差值均為為10％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.05％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀，根據(jù)JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》的要求進行不確定度計算，其擴展不確定度為0.8，k＝1實施例2選用兩塊Φ40mm，厚度6mm的不涂釉陶瓷標準白板進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈均為6個，局部無光圈；在溫度為25℃，相對濕度50％RH。無強電磁場干擾、無強烈振動、無直接陽光照射的環(huán)境下，利用光譜光度計進行測量，兩塊白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比分別為74.5％和89.37％，光譜反射比極差值均為10％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.02％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀，擴展不確定度為1.0，k＝1實施例3選用兩塊Φ50mm，厚度5mm的硫酸鋇粉體板進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈均為4個，局部無光圈，利用光譜光度計進行測量，兩塊白板在可見光波段波長在400nm以上的平均光譜反射比分別為73.38％和82.25％，光譜反射比極差值均為8.5％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.08％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀，擴展不確定度為0.8，k＝1實施例4選用兩塊Φ40mm，厚度6mm的不涂釉陶瓷標準白板進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈分別為4個和2個，局部無光圈，利用光譜光度計進行測量，兩塊白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比分別為74.5％和89.37％，光譜反射比極差值均為為9％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.05％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀，擴展不確定度為1.0，k＝1實施例5選用兩塊Φ30mm，厚度5mm的硫酸鋇粉體板進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈均分別為3個和6個，局部無光圈，在溫度為28℃，相對濕度70％RH，無強電磁場干擾的環(huán)境下利用光譜光度計進行測量，兩塊白板在可見光波段波長在400nm以上的平均光譜反射比分別為82.74％和93.55％，光譜反射比極差值均為11％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.04％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀總不確定度為1.05，k＝1實施例6選用兩塊Φ60mm，厚度6mm的不涂釉陶瓷標準白板進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈分別為4個和6個，工作面的干涉光圈的白板上局部有1個光圈，利用光譜光度計進行測量，兩塊白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比分別為74.5％和89.37％，光譜反射比極差值均為為10％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.05％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀標準不確定度為1.10，k＝1比較例1選用兩塊50mm×50mm，厚度5mm的陶瓷白板，其是用來校準色度儀的白板，帶有光澤，進行檢測，白板的表面平整，其工作面的干涉光圈分別為10個和8個，在與實施例1相同的實驗條件溫度為25℃，相對濕度30％RH。無強電磁場干擾、無強烈振動、無直接陽光照射的環(huán)境下，利用光譜光度計進行測量，兩塊標準白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比分別為81％和95％，光譜反射比極差值均為15％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.15％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀不確定度為1.8，k＝1比較例2選用兩塊40mm×80mm，厚度5mm的陶瓷白板，其是用來校準光澤度儀的標準白板，進行檢測，白板表面平整，其工作面的干涉光圈分別為15個和11個，利用光譜光度計進行測量，板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比為50％和30％，光譜反射比極差值為20％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0.2％。
使用這種標準白板校準的反射率測定儀不確定度為2.3，k＝1上述實施例1、2和比較例1、2是針對同一臺反射率測定儀在同一校準環(huán)境下進行的校準，對比結果可以看出沒有采用本發(fā)明所述選擇方法選擇的標準白板進行校準，其不準確度為1.8和2.3，而采用本發(fā)明所述選擇方法選擇的標準白板進行校準，其不準確度為0.8和1.0，而測量不確定度就是對測量結果質(zhì)量的定量表征，可見沒有采用本發(fā)明所述選擇方法選擇的標準白板，雖然也可以對反射率測定儀加以校準，但是其校準結果的不確定度遠大于采用本發(fā)明所述方法選擇的標準白板的校準結果，特別是對于光譜反射比范圍和光譜反射比極差值而言，對于最終結果的不確定度影響最大，因此會使得校準出的儀器在測量時誤差較大，無法達到有效校準的目的，可見采用本發(fā)明所述選擇方法來選擇校準反射率測定儀用的標準白板，可以提高最終的校準結果，更加真實的反應儀器的狀態(tài)。
權利要求
1.一種校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，其特征在于(1)選用圓形標準白板，直徑為30mm或40mm或50mm或60mm，厚度為5～8mm；(2)選用白板的表面平整，其工作面的干涉光圈少于10個光圈，局部光圈少于2個光圈；(3)用光譜光度計測量選用白板的光譜反射率，選用的標準白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比為70～100％，光譜反射比極差值為0～13％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0～0.3％。
2.根據(jù)權利要求1所述的校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，其特征在于選擇的標準白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比為80～95％，光譜反射比極差值為0～11％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0～0.1％。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，其特征在于測量標準白板的光譜反射率時，光譜光度計的光源與反射率測定儀要求光源相同，光譜范圍為380～780nm，測量間隔為10nm，根據(jù)不同光源的相對光譜功率采用以下計算式得反射率R‾=∫380780S(λ)ρ(λ)dλ.]]>式中S(λ)-----標準光源(照明體)的相對光譜功率分布ρ(λ)-----光譜反射比 ---------在波段380～780nm范圍內(nèi)的平均反射率
4.根據(jù)權利要求1或2所述的校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，其特征在于用光譜光度計測量選用白板的光譜反射率時環(huán)境條件為溫度為23±5℃，相對濕度小于80％RH，無強電磁場干擾、無強烈振動、無直接陽光照射。
5.根據(jù)權利要求1所述的校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，其特征在于選用的標準白板由硫酸鋇粉體板或不涂釉無光澤的陶瓷板制得。
全文摘要
一種校準反射率測定儀用標準白板的選擇方法，其選擇的標準是選用圓形標準白板，直徑為30mm或40mm或50mm或60mm，厚度為5～8mm；選用白板的表面平整，其工作面的干涉光圈少于10個光圈，局部光圈少于2個光圈；用光譜光度計測量選用白板的光譜反射率，選用的標準白板在可見光波段波長在400nm以上的光譜反射比為70～100％，光譜反射比極差值為0～13％，中間不同方向測量的光譜反射比差值為0～0.3％。采用這些標準后可以在初選過程中保證標準白板的可用性以及方便建立統(tǒng)一的生產(chǎn)標準，解決市場上校準用標準白板的無序性，也保證了校準結果較高的準確性。
文檔編號G01N21/55GK101021475SQ200710013689
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權日2007年3月19日
發(fā)明者孔煒, 譚少華, 林振強, 潘建平, 郭波, 霍瑞, 吳天纓, 于清, 孫華, 仵欣 申請人:山東省計量科學研究院