Приложение Б (рекомендуемое). Метод определения погрешности измерения спектральных характеристик источников света

Приложение Б
(рекомендуемое)

Метод определения погрешности измерения спектральных характеристик источников света

Б.1 Общие положения

Последовательность статистической обработки результатов наблюдений, методы обработки результатов наблюдений, форма записи результатов измерений по ГОСТ 8.207.

Б.2 Составляющие погрешности измерения

Б.2.1 Погрешность измерения спектральной характеристики ИС, выражаемую доверительными границами, разделяют на две составляющие:

- - погрешность спектральной установки, включающую ее градуировку по рабочей светоизмерительной лампе;

- - погрешность, обусловленную методом измерения и измерительными приборами и изменением параметров излучения измеряемого ИС.

Б.2.2 Каждая составляющая и содержит в свою очередь случайную и неисключенную систематическую погрешности результата измерения.

Б.2.3 Неисключенная систематическая погрешность содержит составляющие:

- - погрешность, обусловленную отклонением от линейной зависимости фотоэлектрического сигнала от освещенности системы "приемное устройство - регистрирующий прибор";

- - погрешность, обусловленную температурным сдвигом шкалы длин волн спектрального прибора;

- - погрешность, обусловленную выбранной шириной спектрального интервала, выделяемого щелями спектрального прибора;

- - погрешность, обусловленную рассеянным светом внутри спектрального прибора;

- - погрешность, обусловленную нестабильностью режима питания измеряемого ИС;

- - погрешность значений спектральной плотности фотометрической величины излучения рабочей светоизмерительной лампы.

учитывают только при определении погрешности .

Б.3 Определение составляющих погрешности измерения

Б.3.1 Определение случайной погрешности измерения

Б.3.1.1 Случайную погрешность оценивают средним квадратическим отклонением результата измерения по формуле, приведенной в ГОСТ 8.207 (раздел 2) при числе результатов наблюдений .

За результат измерения принимают среднее арифметическое результатов наблюдений.

Для расчета , входящей в погрешность , за результаты наблюдений принимают показания фотоэлектрического сигнала приемного устройства, обусловленные излучением рабочей светоизмерительной лампы.

Для расчета за результаты наблюдений принимают показания фотоэлектрического сигнала приемного устройства, обусловленные излучением измеряемого ИС.

Б.3.1.2 Расчет случайной погрешности проводят для сплошного и линейчатого спектра при выбранных длинах волн спектрального диапазона измерений с интервалом нм.

Б.3.1.3 Доверительные границы случайной погрешности измерения находят по ГОСТ 8.207 (раздел 3).

Б.3.2 Определение неисключенной систематической погрешности измерения

Б.3.2.1 Неисключенную систематическую погрешность измерения оценивают доверительными границами по следующим формулам

;

(Б.1)

,

(Б.2)

где: , - доверительные границы неисключенной систематической погрешности измерения, входящие в погрешности и соответственно;

- коэффициент, зависящий от принятой доверительной вероятности;

, , , , , - составляющие неисключенной систематической погрешности, указанные в Б.2.3, входящие в погрешность ;

, , , , , - составляющие неисключенной систематической погрешности, входящие в погрешность .

Неисключенную систематическую погрешность и составляющие , , , , оценивают с учетом распределения спектральной платности фотометрической величины излучения светоизмерительной лампы.

Неисключенную систематическую погрешность и составляющие , , , оценивают с учетом распределения спектральной плотности фотометрической величины излучения измеряемого ИС.

Б.3.2.2 Неисключенные систематические погрешности , и их составляющие рассчитывают для одних и тех же выбранных длин волн спектрального диапазона измерений.

Б.3.2.3 Определение погрешности

Погрешности и обусловлены отклонением от линейной зависимости фотоэлектрического сигнала одного и того же приемного устройства, поэтому принимают .

Погрешность оценивают методом суммирования основного и дополнительного световых сигналов, поочередно падающих на приемное устройство, в следующей последовательности:

а) для выбранных длин волн определяют зависимость отсчета фотоэлектрического сигнала приемного устройства от освещенности, выраженную уравнением

,

(Б.3)

где a, b - параметры уравнения, рассчитанные методом наименьших квадратов;

- суммарный результат наблюдения основного и дополнительного сигналов, определенных экспериментально, при этом .

,

(Б.4)

,

(Б.5)

где - результат наблюдения суммарного сигнала;

n - число наблюдений ;

б) рассчитывают среднее квадратическое отклонение , характеризующее согласование найденного решения с экспериментальными по формуле

;

(Б.6)

в) среднее квадратическое отклонение одной точки %, от расчетной прямой считают возможным отклонением от линейности

.

(Б.7)

При оценке методом поверенных светофильтров (см. приложение И), обработку результатов измерений проводят в следующей последовательности:

а) для каждого типа нейтрального светофильтра для выбранных длин волн определяют отношение

,

(Б.8)

где - результат измерения спектрального коэффициента пропускания нейтрального светофильтра;

- поверенное значение спектрального коэффициента пропускания того же нейтрального светофильтра;

б) по полученным точкам отношения определяют прямую

,

(Б.9)

где а и b - коэффициенты, рассчитываемые методом наименьших квадратов по формулам

,

(Б.10)

,

(Б.11)

где n - число точек с отношением ;

- выбранные значения длин волн, при которых проводят наблюдения;

в) определяют ход отношения в пределах спектрального интервала , который составляет 100%;

г) определяют погрешность хода по формуле

,

(Б.12)

где - дисперсия, характеризующая отклонение от , рассчитанная по формуле

;

(Б.13)

д) оценивают , %, для спектрального диапазона , по формуле

.

(Б.14)

Б.3.2.4 Определение погрешности

Влияние смещения градуировки спектрального прибора , %, по длинам волн на исследуемую спектральную характеристику ИС оценивают по формуле

,

(Б.15)

где - результат измерения спектральной плотности фотометрической величины излучения ИС;

- относительная спектральная крутизна исследуемой спектральной характеристики на выбранной длине волны ;

- величина смещения градуировки по длинам волн.

,

(Б.16)

где - результат наблюдения, характеризующий смещение делений шкалы длин волн спектрального прибора;

- производная, характеризующая крутизну градуировочной кривой на выбранной длине волны.

Б.3.2.5 Определение погрешности

Погрешность, обусловленную конечной ширины спектрального интервала, выделяемого спектральными щелями , %, рассчитывают по формуле

,

(Б.17)

где - результат измерения спектральной чувствительности приемного устройства;

- спектральная функция, определяющая зависимость пропускания щелей спектрального прибора, выделяющих узкий спектральный интервал, от длины волны (спектральное распределение выходящего из спектрального прибора потока излучения);

, - границы функции ;

- установленная длина волны.

Б.3.2.6 Определение погрешности

Погрешность, обусловленную рассеянным светом в спектральном приборе , %, определяют с помощью поверенных цветных светофильтров, срезающих излучения выбранных длин волн, и оценивают по формуле

,

(Б.18)

где , - результаты наблюдения, характеризующие фотоэлектрический сигнал от монохроматического излучения с длиной волны при освещении спектральной щели лампой, соответственно, без светофильтра и через светофильтр с коэффициентом пропускания в выбранном диапазоне длин волн.

Б.3.2.7 Определение погрешности

Погрешность за счет нестабильности режима питания ИС , %, оценивают по формуле

,

(Б.19)

где - множитель, учитывающий изменение результата измерения спектральной плотности фотометрической величины излучения за счет нестабильности режима питания, рассчитываемый по формуле

,

(Б.20)

где ; - результаты измерений спектральной плотности фотометрической величины излучения ИС при номинальном режиме питания и отклонения от номинального соответственно;

С - множитель, приводящий значение к единице на длине волны максимума исследуемой спектральной характеристики при относительных измерениях; при абсолютных измерениях приводят к единице на той длине волны, на которой проводят приведение к абсолютным величинам.

Б.3.2.8 Определение погрешности

Предел допускаемой погрешности спектральной плотности фотометрической величины излучения рабочей светоизмерительной лампы указана в ее свидетельстве о поверке.

Б.3.2.9 Определение погрешности

Оценку границ погрешности , обусловленной спектральной установкой, с принятой доверительной вероятностью рассчитывают по формуле

,

(Б.21)

где - коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешностей, рассчитываемый по формуле

,

(Б.22)

- оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения для рабочей светоизмерительной лампы, рассчитываемая по формуле

,

(Б.23)

где рассчитывают по формуле (Б.1), коэффициент k принимают равным 1,1, при доверительной вероятности Р=0,95.

Б.4 Определение суммарной погрешности измерения

Граница суммарной погрешности измерения в случае, если , неисключенной систематической погрешностью в пренебрегают по сравнению со случайной .

Граница суммарной погрешности измерения в случае, если , случайной погрешностью пренебрегают по сравнению с неисключенной систематической погрешностью.

При невыполнении неравенств, границу суммарной погрешности рассчитывают по формуле

,

(Б.24)

где - коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешностей измерения;

- оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения для измеряемого ИС.

Значения , - рассчитывают по формулам (Б.22) и (Б.23), заменяя погрешности , , на погрешности , , рассчитанные для измеряемого ИС.

Форма записи результатов измерения по ГОСТ 8.207 (раздел 6).