JJF 2048-2023 (0.1～3)kJ激光能量計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF204820230(.1~3)kJ

0i iii

ii iii

i0 t(.1~3)kJLaserEnergy

0 t-

- -

-2023-

- -

-國

家

市

場

監(jiān)

督

管

理

總

局 發(fā)

布JJF2048—20230(.1~3)kJ激

光

能

量

計(jì)0校準(zhǔn)規(guī)范i i ii

ii i ii

i0 t(.1~3)kJLaserEnergy

0 t

JJF20482023歸

口

單

位:全國光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位:中國計(jì)量科學(xué)研究院中國人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院西南技術(shù)物理研究所參加起草單位:中國工程物理研究院激光聚變研究中心本規(guī)范委托全國光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋JJF2048—2023本規(guī)范主要起草人:徐 濤

(中國計(jì)量科學(xué)研究院)楊在富

(中國人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院)樊紅英

(西南技術(shù)物理研究所)參加起草人:張?jiān)迄i

(中國計(jì)量科學(xué)研究院)劉 華

(中國工程物理研究院激光聚變研究中心)JJF2048—2023目 錄引言

………………………

(Ⅱ)1

范圍……………………

(1)2

引用文件………………

(1)3

概述……………………

(1)4

計(jì)量特性………………

(1)5

校準(zhǔn)條件………………

(1)5.1

環(huán)境條件……………

(1)5.2

測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備………………

(1)6

校準(zhǔn)項(xiàng)目及校準(zhǔn)方法…………………

(2)6.1

校準(zhǔn)前準(zhǔn)備…………

(2)6.2

激光能量相對(duì)示值誤差……………

(2)6.3

面響應(yīng)不均勻性……………………

(3)6.4

響應(yīng)非線性…………

(4)7

校準(zhǔn)結(jié)果………………

(5)8

復(fù)校時(shí)間間隔…………

(5)附錄

A 校準(zhǔn)原始記錄推薦格式

………

(6)附錄B

校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式

………

(8)附錄C 測量不確定度評(píng)定示例

………

(9)ⅠJJF2048—2023引 言JJF1071

《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001

《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1059.1

《測量不確

定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。ⅡJJF2048—20230(.1~3)kJ激光能量計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范01

范圍0本規(guī)范適用于

(.1~3)kJ激光能量計(jì)的校準(zhǔn)。02

引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG312—1983

激光能量計(jì)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本

(包括所有修改單)

適用于本規(guī)范。3

概述0激光能量計(jì)

(以下簡稱能量計(jì))

是用來測量激光脈沖能量的儀器,由探測器、信號(hào)0處理與顯示單元組成。能量計(jì)按探測器工作原理分為光電型和熱電型。(.1~3)kJ能量計(jì)一般為熱電型,其探測器的吸收體吸收激光脈沖能量轉(zhuǎn)化為熱能,利用溫度傳感器測量吸收體溫升或吸收體與熱沉之間的溫差得到電信號(hào),經(jīng)信號(hào)處理后在顯示單元顯示激光能量值,其單位通常為J。4

計(jì)量特性4.1

激光能量相對(duì)示值誤差:±8%。4.2

面響應(yīng)不均勻性:≤5%。4.3

響應(yīng)非線性:±5%。注:以上技術(shù)指標(biāo)不適用于合格性判別,僅供參考。5

校準(zhǔn)條件5.1

環(huán)境條件2環(huán)境溫度:(3±5)℃;2相對(duì)濕度:≤80%;校準(zhǔn)環(huán)境內(nèi)無影響正常測量數(shù)據(jù)的機(jī)械振動(dòng)、電磁干擾和強(qiáng)光輻射。5.2

測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備5.2.1

標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)0測量范圍:(.1~3)kJ;00波長范圍:(.19~11)μm;0響應(yīng)非線性:±3%;k擴(kuò)展不確定度:Urel=4%

(=2)。k5.2.2

脈沖激光源

1JJF2048—20230能量范圍:(.1~3)kJ;00波長范圍:(.19~11)μm;0能量不穩(wěn)定度:≤10%。5.2.3

分束監(jiān)測系統(tǒng)組成:分束鏡、監(jiān)測能量計(jì);監(jiān)測比重復(fù)性:≤4%;00監(jiān)測能量范圍:(.1~3)kJ;00波長范圍:(.19~11)μm。5.2.4

其他包括機(jī)械調(diào)整組件、激光衰減器、光束調(diào)整與觀察組件、擋板等。6

校準(zhǔn)項(xiàng)目及校準(zhǔn)方法6.1

校準(zhǔn)前準(zhǔn)備校準(zhǔn)前,先對(duì)被校儀器進(jìn)行外觀檢查,被校能量計(jì)應(yīng):a)

標(biāo)明儀器的名稱、型號(hào)、制造廠商及出廠編號(hào);b)

提供必要的技術(shù)資料、附件、配件;c)

無影響測量性能的電器、光學(xué)和機(jī)械故障或損傷。必要時(shí),按照儀器使用說明書的規(guī)定執(zhí)行儀器的啟動(dòng)和準(zhǔn)備程序。6.2

激光能量相對(duì)示值誤差6.2.1

能量計(jì)校準(zhǔn)裝置示意圖如圖1所

示,

調(diào)

整

激

光

束

對(duì)

準(zhǔn)

標(biāo)

準(zhǔn)

能

量

計(jì)

或

被

校

能

量

計(jì)探測器接收面中心,使光束與接收面垂直,保持光斑落在探測器接收面中心。圖1

能量計(jì)校準(zhǔn)裝置示意圖6.2.2

調(diào)節(jié)脈沖激光器和衰減器,使激光輸出脈沖達(dá)到要求的校準(zhǔn)能量值。16.2.3

輸出一個(gè)激光脈沖,使用標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)與監(jiān)測能量計(jì)同時(shí)進(jìn)行測量,并按公式

()1計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比:E 2E 2i

×C Std

()iiiR1

———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比;iiiE1

———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)示值;E2

———監(jiān)測能量計(jì)示值;

iiR1

=E1

1ii2

E 4i ()

R 2

×100%

E 4i ()

R 2

×100% ()

R 2 ()CStd———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)示值修正因子。i6.2.4

重復(fù)6.2.3,總測

量次數(shù)不少于3次,

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比R1

的算術(shù)平均i值R1。6.2.5

將標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)替換為被校

能

量

計(jì),

輸

出

一

個(gè)

脈

沖,

使

用

被

校

能

量

計(jì)

與

監(jiān)

測

能

量2計(jì)同時(shí)進(jìn)行測量,按公式

()

計(jì)算被校能量計(jì)監(jiān)測比:2iiR2

=E3 2ii式中:iiiR2

———被校能量計(jì)監(jiān)測比;iiiE3

———被校能量計(jì)示值;E4

———監(jiān)測能量計(jì)示值。i6.2.6

重復(fù)6.2.5,總測

量次數(shù)不少于3次,

計(jì)算被校能量計(jì)監(jiān)測比R2

的算術(shù)平均i值R2。36.2.7

按公式

()

計(jì)算被校能量計(jì)相對(duì)示值誤差δ:3δ=

1-R1 3式中:δ

———被校能量計(jì)相對(duì)示值誤差;ii4R1———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比R1

的算術(shù)平均值;ii4R2———被校能量計(jì)監(jiān)測比R2

的算術(shù)平均值。按公式

()

計(jì)算被校能量計(jì)示值修正因子

CDUT:CDUT=R1 46.3

面響應(yīng)不均勻性6.3.1

能量計(jì)校準(zhǔn)裝置示意圖如圖1所示,將被校能量計(jì)探測器安裝在光學(xué)調(diào)整架上,使其可以在垂直于光束的平面內(nèi)做水平和垂直移動(dòng)。6.3.2

選擇合適孔徑的光闌,根據(jù)被校能量計(jì)的實(shí)際使用需求設(shè)定并調(diào)整光束尺寸,當(dāng)實(shí)際使用需求無法確定時(shí),參考JJG312—1983,光斑直徑調(diào)整為

接

收

面

直

徑

的

1/5,但至少不小于1

mm。6.3.3

調(diào)整激光輸出能量、衰減器,使激光脈沖達(dá)到校準(zhǔn)要求的能量值。6.3.4

在相互垂直的二維方向上,選

擇

接

收

面

中

心

和

上

下

左

右

不

少

于5個(gè)

測

量

點(diǎn),

參見圖2,邊緣測量點(diǎn)與中心的距離根據(jù)被校能量

計(jì)

的

實(shí)

際

使

用

需

求

進(jìn)

行

設(shè)

定。

當(dāng)

實(shí)

際

使用需求無法確定時(shí),檢測區(qū)域直徑不小

于

接

收

面

直

徑

的

2/3。按

6.2.5

和

6.2.6

的

要

求測量各測量點(diǎn)監(jiān)測比均值Ri,每點(diǎn)測量次數(shù)不少于3次。3JJF2048—2023R

×100%

()R 1

R

×100%

()R 1

()Δ NL(

H

,

L)=2×

(SE H)+S

(

L)×100%

()S (

H)-S

(

L)EE 756.3.5

按照公式

()

計(jì)算面響應(yīng)不均勻性:5Δs=Rmax-Rmin 5式中:Δs———面響應(yīng)不均勻性;Rmax———最大監(jiān)測比均值;Rmin———最小監(jiān)測比均值;R———5點(diǎn)監(jiān)測比均值。6.4

響應(yīng)非線性6.4.1

能量計(jì)校準(zhǔn)裝置示意圖如圖1所示,根據(jù)被校能量計(jì)滿量程的20%和80%

(或根據(jù)實(shí)際使用需求)

確定低能量點(diǎn)EL和高能量點(diǎn)EH

。6.4.2

調(diào)節(jié)激光輸出能量、衰減器,按6.2.3~6.2.6,分別在EL和EH能

量

點(diǎn)

測

量

標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比和被校能量計(jì)監(jiān)測比。66.4.3

按公式

()

計(jì)算被校能量計(jì)監(jiān)測比與標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比的比值:6ES(

)=R2 6E式中:ES(

)———E

能量點(diǎn)下,被校能量計(jì)監(jiān)測比與標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比的比值;ER1———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比均值;R2———被校能量計(jì)監(jiān)測比均值。76.4.4

按公式

()

計(jì)算被校能量計(jì)在該量程下響應(yīng)非線性:7E式中:EEEEΔNL(

H

,EL

L~EH)

能量范圍內(nèi)被校能量計(jì)響應(yīng)非線性;EEEES(

H)———EH

能量點(diǎn)下,被校能量計(jì)監(jiān)測比與標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比的比值;S(

L)———EL能量點(diǎn)下,被校能量計(jì)監(jiān)測比與標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比的比值。4JJF2048—20237

校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映,校準(zhǔn)證書至少包括以下信息:a)

標(biāo)題,如

“校準(zhǔn)證書”

或

“校準(zhǔn)報(bào)告”;b)

實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)

進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)

(如果與實(shí)驗(yàn)室地址不同);d)

證書或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)

(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)

客戶的名稱和地址;f)

被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)

進(jìn)行校準(zhǔn)的日期;h)

如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)抽樣程序進(jìn)行說明;i)

對(duì)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)

本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)

校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)

校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)

對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)

校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職位或等效標(biāo)識(shí);o)

校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;p)

未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書或報(bào)告的聲明。8

復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。建議復(fù)校時(shí)間間隔不超過1年。更換重要部件、維修或?qū)x器性能有懷疑時(shí),應(yīng)及時(shí)送校。5委托單位名稱委托單位地址被校能量計(jì)型

號(hào):

編

號(hào):委托日期:

生產(chǎn)廠家:標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)型

號(hào):

編

號(hào):示值修正因子:

不確定度:生產(chǎn)廠家:證書編號(hào):

有效日期:依據(jù)文件實(shí)驗(yàn)室/地址環(huán)境條件溫

度:

相對(duì)濕度:校準(zhǔn)日期監(jiān)測示值標(biāo)準(zhǔn)示值標(biāo)準(zhǔn)值監(jiān)測比監(jiān)測比均值監(jiān)測比重復(fù)性監(jiān)測示值被校示值監(jiān)測比監(jiān)測比均值監(jiān)測比重復(fù)性相對(duì)示值誤差示值修正因子不確定度外觀正常/不正常工作正常性正常/不正常吸收面均勻/有損傷原始記錄編號(hào):

證書編號(hào):原始記錄編號(hào):

證書編號(hào):外觀及工作正常性檢查一、

二、示值修正因子激光波長:

光斑尺寸:

脈沖寬度:6JJF2048—2023附錄A校準(zhǔn)原始記錄推薦格式位置監(jiān)測示值被校示值監(jiān)測比監(jiān)測比均值中心上下左右不均勻性監(jiān)測示值標(biāo)準(zhǔn)示值標(biāo)準(zhǔn)值監(jiān)測比監(jiān)測比均值比值(EL)監(jiān)測示值被校示值監(jiān)測比監(jiān)測比均值監(jiān)測示值標(biāo)準(zhǔn)示值標(biāo)準(zhǔn)值監(jiān)測比監(jiān)測比均值比值(EH)監(jiān)測示值被校示值監(jiān)測比監(jiān)測比均值非線性JJF2048—2023三、面響應(yīng)不均勻性激光波長:

光斑尺寸:

邊緣點(diǎn)偏移距離:四、響應(yīng)非線性激光波長激光波長:

光斑尺寸:

邊緣點(diǎn)偏移距離:四、響應(yīng)非線性激光波長:

光斑尺寸:

其他:注:EL———低能量點(diǎn),EH———高能量點(diǎn)。7量程示值相對(duì)示值誤差修正因子不確定度能量范圍非線性JJF2048—2023附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式證書編號(hào):第 頁 共 頁校

準(zhǔn)

結(jié)

果一、示值修正因子測試條件激光波長:脈沖寬度:光斑直徑:測試結(jié)果面響應(yīng)不均勻性二、測試結(jié)果面響應(yīng)不均勻性二、

激光波長:光斑直徑:邊緣點(diǎn)偏移距離:測試結(jié)果不均勻性:三、響應(yīng)非線性測試條件激光波長:測試結(jié)果8測試結(jié)果R 1i

=E 1iE 2i

·C StdR R 1i

=E 1iE 2i

·C StdR 1=

1ni∑附錄C測量不確定度評(píng)定示例本附錄僅對(duì)用標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)校準(zhǔn)被校能量計(jì)修正因子的測量不確定度做示例評(píng)定。C.1

校準(zhǔn)方法RiiRR按照本規(guī)范的規(guī)定,調(diào)整好光路、光斑尺寸和脈沖能量RiiRR比

(

1

)

和被校能量計(jì)監(jiān)

測

比

(

2

),

測

量

次

數(shù)

不

少

于3次。

根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算監(jiān)測比均值

(

1和R2),進(jìn)而計(jì)算出被校能量計(jì)相對(duì)示值誤差δ和示值修正因子CDUT。C.2

測量模型被校能量計(jì)示值修正因子的測量模型為:ni=1R1iR 2

=ER 2

=E 3 C DUT=R 1ini=1R2iR2 式中:iiR1

———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比;iiE1

———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)示值;CStd———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)示值修正因子;iiiE2

———監(jiān)測能量計(jì)示值

(標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比測量);iiiR2

———被校能量計(jì)監(jiān)測比;E3

———被校能量計(jì)示值;iE4

———監(jiān)測能量計(jì)示值

(被校能量計(jì)監(jiān)測比測量);iCDUT———被校能量計(jì)示值修正因子;

C(.1)CR1———標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測比均值;R2———被校監(jiān)測比均值。CX 1 2qC公式

(.1)

中,對(duì)于被校能量計(jì)示值修正因子的計(jì)算公式,

由于輸入量RCX 1 2qC獨(dú)立不相關(guān),函數(shù)符合Y=A

(

q1,Xq2,

…,Xnn)的

形

式,

可

以

采

用

相

對(duì)

不

確

定

度進(jìn)行評(píng)定,其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算模型見公式

(.2):u c(

u c(

)yy

=

∑[qu (x

)/x

]2i=1

i

i

i

C(.2)C9不確定度分量編號(hào)不確定度類型標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)修正因子ur1B標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比重復(fù)性u(píng)r2A標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)分辨力ur3B監(jiān)測能量計(jì)分辨力(標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測比測量)ur4B被校能量計(jì)監(jiān)測比重復(fù)性u(píng)r5A被校能量計(jì)分辨力ur6B監(jiān)測能量計(jì)分辨力(被測監(jiān)測比測量)ur7B C.3

輸入量的

R 1·d C.3

輸入量的

R 1·d

·n (.3)根據(jù)公式

(C.1),被校能量計(jì)示值修正因子

CDUT計(jì)算公式中

包

含R1和R2兩

個(gè)

輸

入量,可分別對(duì)這兩個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評(píng)定,再進(jìn)行合成。不確定度分量匯總見表C.1,各不確定度分量的系數(shù)絕對(duì)值為1。當(dāng)

分

辨

力

引

入

的

不

確

定

度

小

于

監(jiān)

測

比

重

復(fù)性引入的不確定度時(shí),分辨力影響已包含在重復(fù)性結(jié)果中,在合成時(shí)無需計(jì)入分辨力不確定度分量。表C.1

不確定度來源匯總表C.3.1表C.1

不確定度來源匯總表k標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)

(型號(hào):2000J)

的示值修正因子CStd=1.01,

擴(kuò)展不確定度

Urel=4%k(=2)。因此標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)示值修正因子引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ur1=2%。C.3.2

標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur2用

A類評(píng)定,采用極差法,計(jì)算見公式

(C.3):ur2=R1max-R1min C式中:R1———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比均值;R1max———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比最大值;R1min———標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比最小值;n———測量次數(shù);d———極差系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比測量數(shù)據(jù)見表

C.2,

測量次數(shù)n=6,

極差系數(shù)d=2.53,

通過公式

(C.3)

計(jì)算得到ur2=0.6%。10監(jiān)測/J標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)示值/J標(biāo)準(zhǔn)值/J(C1=1.01)監(jiān)測比監(jiān)測比均值93.514681482.715.85815.76092.814321446.315.58593.214741488.715.97494.214391453.415.42993.114591473.615.82892.314521466.515.889監(jiān)測/J被校能量計(jì)示值/J監(jiān)測比監(jiān)測比均值89.6138815.49115.47788.2137215.55687.5136515.60089.2136815.33688.1136315.47189.9138515.406JJF2048—2023表C.2

標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比測量數(shù)據(jù)表23E

表C.2

標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)監(jiān)測比測量數(shù)據(jù)表23E

(.4)C.3.3

標(biāo)準(zhǔn)能量計(jì)和監(jiān)測能量計(jì)分辨力引入的