Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 60904-4-2016 "Приборы фотоэлектрические. Часть 4. Эталонные солнечные приборы. Процедуры установления прослеживаемости калибровки" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 декабря 2016 г. N 2046-ст)

Photovoltaic devices. Part 4. Reference solar devices. Procedures for establishing calibration traceability

ОКС 27.160

Дата введения - 1 октября 2017 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 "Эталоны и поверочные схемы", подкомитетом ПК 10 "Оптико-физические измерения"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 декабря 2016 г. N 2046-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60904-4:2009 "Приборы фотоэлектрические. Часть 4. Эталонные солнечные приборы. Процедуры установления прослеживаемости калибровки" (IEC 60904-4:2009 "Photovoltaic devices - Part 4: Reference solar devices - Procedures for establishing calibration traceability", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

1 Объект и область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к процедурам калибровки, предназначенным для установления прослеживаемости эталонных фотоэлектрических (ФЭ) солнечных приборов к международной системе единиц СИ в соответствии с требованиями МЭК 60904-2.

Настоящий стандарт распространяется на эталонные ФЭ солнечные приборы, которые используются для измерения энергетической освещенности (ЭО) естественного или искусственного солнечного излучения с целью количественных оценок производительности ФЭ приборов. Использование эталонных ФЭ солнечных приборов является обязательным при применении МЭК 60904-1 и МЭК 60904-3.

При разработке настоящего стандарта имелись в виду однопереходные эталонные ФЭ солнечные приборы, в частности приборы из кристаллического кремния. Тем не менее, основная часть стандарта носит достаточно общий характер и может быть распространена на другие технологии. Впрочем, методы, описанные в приложении А, применимы только к однопереходным технологиям.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на приведенные ниже стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание. Для недатированных ссылок применяют последнее издание указанного документа (со всеми поправками).

IEC 60904-2 Photovoltaic devices - Part 2: Requirements for reference solar devices (Приборы фотоэлектрические. Часть 2. Требования к эталонным солнечным приборам)

ISO/IEC 17025 General requirements for the competence of testing and calibration laboratories (Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий)

ISO 9059 Solar energy - Calibration of field pyrheliometers by comparison to a reference pyrheliometer (Энергия солнечная. Калибровка полевых пиргелиометров путем сравнения с эталонным пиргелиометром)

ISO 9846 Solar energy - Calibration of a pyranometer using a pyrheliometer (Энергия солнечная. Калибровка пиранометра с использованием пиргелиометра)

ISO/IEC Guide 98-3:2008 Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM: 1995) (Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

Примечание - В настоящем разделе описаны различные эталонные средства для прослеживаемости в цепи ЭО солнечным излучением. В таблице 1 перечислены и сопоставлены те из них, что используются в настоящее время. На рисунке 1 схематически показаны наиболее распространенные цепи прослеживаемости, которые основаны на методах, описанных в приложении А.

3.1 первичный эталон (primary standard): Прибор, который физически реализует одну из единиц СИ или непосредственно связанные с ней величины. Первичные эталоны обычно находятся в ведении национальных метрологических институтов (НМИ) или аналогичных организаций, которым поручено содержание эталонов физических величин. Термин "первичный" часто относят также к такому выбранному методу физического воспроизведения, при котором обеспечиваются максимально достижимые с точки зрения современных технологий долговременная стабильность, точность и воспроизводимость измерений соответствующей величины.

Примечание - Мировой Радиометрический Эталон (МРЭ), реализованный как Мировая Эталонная Группа (МЭГ) полостных радиометров, является признанным первичным эталоном для измерений энергетической освещенности солнечного излучения.

3.2 вторичный эталон (secondary standard): Прибор, который путем периодического сличения с первичным эталоном служит для поддержания соответствия системе единиц СИ в тех местах, где нет доступа к первичному эталону. Для вторичного эталона не является обязательным применение тех же технических принципов, что использованы в первичном эталоне, однако сохраняется стремление достичь аналогичных результатов по долговременной стабильности, точности и воспроизводимости.

Примечание - Типичным вторичным эталоном ЭО солнечного излучения является полостной радиометр, периодически (обычно каждые 5 лет) принимающий участие в Международных Пиргелиометрических Сличениях (МПС) с МЭГ.

3.3 рабочий эталон 1-го разряда (primary reference): Эталонное средство, которое используется для калибровки рабочего эталона 2-го разряда. Рабочий эталон 1-го разряда периодически сличается с вторичным эталоном. Часто рабочие эталоны 1-го разряда реализованы значительно более дешевым способом, чем вторичные эталоны.

Примечание - Обычно в качестве рабочего эталона энергетической освещенности естественного или искусственного солнечного излучения используется солнечный элемент.

3.4 рабочий эталон 2-го разряда (secondary reference): Измерительный прибор, ежедневно используемый для рутинных измерений или для калибровки рабочих средств измерений. Рабочий эталон 2-го разряда периодически калибруется по рабочему эталону 1-го разряда.

Примечание - Наиболее распространенными рабочими эталонами 2-го разряда для измерения энергетической освещенности естественного или искусственного солнечного излучения являются солнечные элементы и солнечные модули.

3.5 прослеживаемость (traceability): Требование для любого эталонного ФЭ солнечного прибора привязать его калибровочное значение к системе единиц СИ цепью непрерывных документально оформленных калибровок с обязательным оцениванием неопределенностей.

Примечание - МРЭ дважды прошел сличения с радиометрической шкалой системы единиц СИ и показал согласованность с системой СИ в пределах суммарной неопределенности. Таким образом, прослеживаемость к МРЭ автоматически обеспечивает прослеживаемость к системе единиц СИ. Но при этом необходимо учитывать неопределенность соотношения между МРЭ и СИ. Мировой радиационный центр (МРЦ) рекомендует неопределенность равномерного распределения с полушириной 0,3 %. В настоящее время планируются третьи по счету сличения, результаты которых будут опубликованы.

J. Romero, N.P. Fox, С. , Metrologia 28 (1991) 125-8

J. Romero, N.P. Fox, C. , Metrologia 32 (1995/1996) 523-4

Таблица 1 - Примеры эталонных средств, используемых в цепях прослеживаемости единиц времени и энергетической освещенности солнечного излучения

Эталонное средство	Время	Энергетическая освещенность солнечного излучения
Первичный эталон	Цезиевые атомные часы в Национальном Метрологическом Институте (НМИ)	Группа полостных радиометров, составляющих Мировую Эталонную Группу (МЭГ) Мирового Радиометрического Эталона (МРЭ) Криогенный трэп-детектор Эталонная лампа
Вторичный эталон	Цезиевые атомные часы на спутниках GPS (Global Positioning System - Глобальная Система Позиционирования)	Коммерчески доступные полостные радиометры, каждые 5 лет участвующие в Международных Пиргелиометрических Сличениях (МПС) Эталонный приемник, калиброванный по трэп-детектору Спектрорадиометр, калиброванный по эталонной лампе
Рабочий эталон 1-го разряда	Приемник GPS с индикатором времени	Пиргелиометр нормального падения (ПНП) (ИСО 9059) Эталонный солнечный прибор (МЭК 60904-2 и МЭК 60904-4)
Рабочий эталон 2-го разряда	Кварцевые часы	Пиранометр (ИСО 9846) Эталонный солнечный прибор (МЭК 60904-2)

Примечание - Также может быть реализована прямая прослеживаемость абсолютных радиометров к радиометрической шкале системы единиц СИ.

Рисунок 1 - Диаграмма наиболее распространенных эталонных средств и методов передачи, используемых в цепях прослеживаемости для приемников энергетической освещенности солнечного излучения

4 Требования к процедурам прослеживаемой калибровки эталонных ФЭ солнечных приборов

Для передачи размера единицы энергетической освещенности солнечного излучения от эталонных средств более высокого ранга (таких как полостной радиометр, пиргелиометр и пиранометр) к эталонному ФЭ солнечному прибору необходимо наличие процедуры прослеживаемой калибровки. При проведении таких процедур должны быть соблюдены следующие условия:

a) все средства измерения, используемые для процедуры передачи, должны иметь прослеживаемость к единицам системы СИ;

b) наличие документально подтвержденного анализа неопределенности;

c) наличие документально подтвержденной воспроизводимости измерений: например, в форме результатов межлабораторных сличений или документа о контроле качества лаборатории;

d) процедуры должны обеспечивать абсолютную точность калибровки с учетом конечного числа промежуточных передач.

Примечание 1 - Обычно единица передается от вторичного эталона к эталонному ФЭ солнечному элементу в ранге рабочего эталона 1-го разряда.

Примечание 2 - Передача единицы от одного эталонного солнечного прибора другому регламентируется стандартом МЭК 60904-2.

5 Анализ неопределенностей

Каждая процедура прослеживаемой калибровки должна сопровождаться оценкой неопределенностей в соответствии с MISC UNCERT - ED. 1.0 (1995-01) (Guide to the expression of uncertainty in measurement - Руководство по выражению не определенности измерений). Такая оценка должна предоставлять информацию о неопределенности калибровки, а также значения составляющих неопределенностей для каждого средства измерения, используемого при выполнении процедуры калибровке, а именно:

a) составляющая неопределенности, возникающая благодаря случайным эффектам (составляющая Типа А);

b) составляющая неопределенности, возникающая благодаря систематическим эффектам (составляющая Типа В).

В любом случае должен быть выполнен полный анализ неопределенностей при реализации метода калибровки в каждой конкретной лаборатории.

6 Отчет о калибровке

Отчет о калибровке должен соответствовать требованиям ИСО/МЭК 17025 и должен, как правило, включать в себя, по крайней мере, следующую информацию:

a) название (например, "Сертификат о калибровке");

b) наименование, юридический и фактический адрес лаборатории, в которой проводились испытания и/или калибровка;

c) идентификацию отчета (такую как порядковый номер), нумерацию каждой страницы, общее число страниц и дату составления отчета;

d) наименование и адрес заказчика;

e) описание и идентификационный номер объекта испытаний или калибровки;

f) дату получения объекта калибровки и дату проведения испытаний или калибровки (по требованию);

g) результаты калибровки с указанием температуры устройства, при которой была проведена калибровка;

h) ссылка на используемые в лаборатории процедуры сбора показаний, где это имеет отношение к достоверности или применимости результатов;

i) фамилию, инициалы, должность и личную подпись лица (лиц), утверждающего отчет;

j) в соответствующих случаях заявление о том, что результаты относятся только к изделиям, прошедшим испытания или калибровку.

7 Маркировка

Эталонный солнечный прибор, прошедший калибровку, должен быть маркирован серийным или идентификационным номером, а в приложенном сертификате должна быть указана следующая информация:

a) дата калибровки;

b) калибровочное значение и его температурный коэффициент (если возможно).

Библиография

IEC 60891, Procedures for temperature and irradiance corrections to measure l-V characteristics of crystalline silicon photovoltaic devices (Приборы фотоэлектрические. Методики коррекции по температуре и энергетической освещенности результатов измерения вольтамперной характеристики)

IEC 60904-1, Photovoltaic devices - Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics (Приборы фотоэлектрические. Часть 1. Измерение вольтамперных характеристик)

IEC 60904-3, Photovoltaic devices - Part 3: Measurement principles for terrestrial photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data (Приборы фотоэлектрические. Часть 3. Измерение характеристик фотоэлектрических преобразователей с учетом стандартной спектральной плотности энергетической освещенности наземного солнечного излучения)

IEC 60904-7, Photovoltaic devices - Part 7: Computation of the spectral mismatch correction for measurements of photovoltaic devices (Приборы фотоэлектрические. Часть 7. Вычисление поправки на спектральное несоответствие при измерениях фотоэлектрических приборов)

IEC 60904-8, Photovoltaic devices - Part 8: Measurement of spectral response of a photovoltaic (PV) device (Приборы фотоэлектрические. Часть 8. Измерение спектральной чувствительности фотоэлектрического (ФЭ) прибора)

IEC 60904-9, Photovoltaic devices - Part 9: Solar simulator performance requirements (Приборы фотоэлектрические. Часть 9. Требования к имитаторам солнечного излучения)

IEC 61836, Solar photovoltaic energy systems - Terms, definitions and symbols (Солнечные фотоэлектрические энергосистемы. Термины, определения и символы)

ISO/IEC Guide 99:2007, International vocabulary of metrology - Basic and general concepts and associated terms (VIM) (Международный словарь по метрологии. Основные и общие понятия и соответствующие термины) NIST Technical Note 1297:1994, Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurements Results (Руководство Национального института стандартов и технологий США по оценке и выражению неопределенности результатов измерений)

The Expression of Uncertainty and Confidence in Measurement, United Kingdom, Accreditation Service, M3003, Middlesex, UK, December 1997 (Выражение неопределенности и достоверности при измерениях)