A spectroradiometer nem egyetlen measurement csatorna, hanem hullámhossz szerint rendezett, egymással részben korrelált measurement resultek rendszere. A calibrationnak therefore egyszerre kell kezelnie a hullámhosszskálát, a spektrális responsivitást, az optikai sávszélességet, a stray lightt, a detektor linearityát és a measurement geometriát.
1. Measurement feladat és measurand
Egy 350–1050 nm tartományú, tömbdetektoros spectroradiometer calibrationát végezzük spektrális besugárzás measurementére. A számszerű példában a 555 nm hullámhosszon közölt result:
Ee,λ(555 nm) = 2,500 W·m−2·nm−1
A measurand a műszer referencia-síkjában, meghatározott measurement geometriában és spektrális sávszélességgel megvalósított spektrális besugárzás. A közölt value csak a calibrated optikai konfigurációra, integration timere, tartományra, diffuserra vagy optikai szálra valid.
2. Measurement modell
Ee,λ(λ) = [S(λ) − D(λ)] · Crad(λ) · Clin(λ) · Cgeo(λ) · Cstray(λ) · Cbw(λ)
S a nyers detektorjel, D a dark signal, Crad a spektrális responsivitásból származó radiometriai calibrationi tényező, Clin a linearityi, Cgeo a geometriai, Cstray a stray light-, Cbw pedig a sávszélességhez kapcsolódó korrekció.
3. Hullámhosszskála és spektrális resolution
A hullámhosszcalibration vonalsourceskal vagy jól ismert spektrális maximumokkal történik. A teljes modellnek tartalmaznia kell a referencia-vonal uncertaintyát, a csúcsillesztést, a pixel–hullámhossz regresszió maradékát, a temperaturei driftet és a reproducibilityot.
A spektrális sávszélesség a mért spektrum konvolúcióját okozza. Keskeny emissziós vonalnál vagy meredek LED-spektrumnál a névleges hullámhosszhelyesség önmagában is not sufficient: az instrument line shape és a tényleges optikai sávszélesség is meghatározza az resultt.
4. Spektrális responsivitás és radiometriai skála
A spektrális responsivitás kalibrálható referenciaforrás vagy referenciadetektor segítségével. A uncertaintyi láncban megjelenik az measurement standard uncertaintya, a referenciaforrás stabilitya, a geometriai átadás, a hullámhossz-interpoláció, a műszer repeatabilitye és a környezeti állapot.
A radiometriai skála több hullámhosszpont között erősen korrelált lehet. Egy közös referenciaforrás abszolút skálahibája szinte azonos irányban módosítja az egész spektrumot, míg a detektornoise rövid correlations hosszúságú, pontonként változó komponenst resultez.
5. Stray light, linearity, dark signal és sávszélesség
| Komponens | Fizikai eredet | Jellemző hatás | Értékelés |
|---|---|---|---|
| Stray light | Monokromátor, rács, belső reflexió | Keskeny és nagy dinamikájú spektrum torzulása | Keskenysávú forrás, vágószűrő vagy mátrixkorrekció |
| Linearitás | Detektor és elektronika | Jelszintfüggő skálahiba | Több jelszint, integration time vagy referencia-attenuátor |
| Sötétjel | Termikus és elektronikus háttér | Particularly kis jelnél domináns | Measurement előtti/utáni dark, temperature és időfüggés |
| Sávszélesség | Rés, rács, pixelméret | Spektrális simítás és csúcshiba | ILS-measurement és konvolúciós modell |
6. Teljes számszerű uncertaintyi costvetés 555 nm-en
A példában minden value relatív standard uncertainty százalékban. Az sensitivity coefficient a relatív modellben 1.
| Komponens | Érték | Distribution | urel (%) | Varianciarész (%) |
|---|---|---|---|---|
| Referencia radiometriai skála | U = 0,80%; k=2 | normális | 0,400 | 38,1 |
| Átadási reproducibility | s = 0,25% | normális | 0,250 | 14,9 |
| Hullámhossz-helyesség hatása | 0,18% | normális | 0,180 | 7,7 |
| Stray light korrekció | ±0,40% | téglalap | 0,231 | 12,7 |
| Detektor linearity | ±0,30% | téglalap | 0,173 | 7,1 |
| Sötétjel és offset | 0,10% | normális | 0,100 | 2,4 |
| Geometriai átadás | ±0,30% | téglalap | 0,173 | 7,1 |
| Sávszélesség / ILS | 0,16% | normális | 0,160 | 6,1 |
| Interpoláció és adatfeldolgozás | 0,13% | normális | 0,130 | 4,0 |
uc,rel = 0,648% → Urel = 1,30% (k = 2)
Ee,λ(555 nm) = (2,500 ± 0,032) W·m−2·nm−1, k = 2
7. Spektrális kovariancia
A teljes spektrumhoz is not sufficient minden hullámhosszponthoz egyetlen U(λ) valueet rendelni. A radiometriai skála, a referenciaforrás és a geometria hosszú tartományon korrelált; a hullámhosszhiba a spektrum deriváltjával arányos; a detektornoise és dark signal rövidebb correlations szerkezetet mutat.
Σ = Σskála + Σhullámhossz + Σstray + Σnoise
Az integrált fotometriai és színquantityek uncertaintyát a teljes kovarianciamátrixból it is advisable to propagálni. A pontonként független uncertainty feltételezése rendszerint hibásan becsüli a luminous flux, CCT, színességi koordináták és színbackadási jellemzők uncertaintyát.
8. Interaktív uncertaintyi számító
Adja meg a relatív standard uncertaintyokat százalékban. A számító független komponenseket feltételez; correlation esetén a laboratóriumi modellben kovarianciatagokat is applyni kell.
9. Resultközlés és calibrationi certificate
A certificateban külön kell közölni a hullámhosszskála resulteit, a spektrális radiometriai calibrationi tényezőket, a használt spektrális sávszélességet, a measurement geometriát, a konfigurációidentifiert és a hullámhosszfüggő expanded uncertaintyot. A calibrationi tényezőket it is advisable to géppel feldolgozható mellékletben is átadni.
10. ISO/IEC 17025 auditori nézőpont
- A calibrated konfiguráció egyértelmű azonosítása: műszer, optika, szál, diffuser, integration time és szoftververzió.
- A hullámhossz- és radiometriai calibration közötti kapcsolat dokumentálása.
- A stray light és linearity vizsgálatának a operating rangehoz igazítása.
- A korrekciós fájlok, nyers spektrumok és calculationok verziózott megőrzése.
- A uncertaintyi costvetés és a laboratórium CMC-jének összhangja.
- A spektrális correlation kezelése származtatott fotometriai és színquantityeknél.