輻射型太赫茲功率計校準規(guī)范

1輻射型太赫茲功率計校準規(guī)范本規(guī)范適用于頻率在0.1THz～10THz、功率在0.1mW～3mW范圍內(nèi)輻射型太2.1太赫茲輻射terahertzradiation;THzradiation頻率在0.1THz～10THz范圍的電磁輻射，對應波長30μm～3mm。太赫茲輻射輻射型太赫茲功率計是用于測量太赫茲輻射功率的儀器，通常和顯示儀表兩部分組成，結構示意圖如圖1所示。其工作原理是太赫茲功率計探頭的吸收體接收太赫茲輻射，通過傳感器將太赫茲題圖1太赫茲功率計結構示意圖非線性度：±3%注：以上指標不用于合格性判別，僅供參考。5.1.1環(huán)境溫度：(23±5)℃,校準期間內(nèi)溫度變化量不大于2℃;5.1.2相對濕度：≤80%,校準期間內(nèi)相對濕度變化量不大于3%;5.1.3其他要求：校準區(qū)域內(nèi)無可感覺到的空氣波動、無影響測量數(shù)據(jù)的電磁干擾和25.2計量標準器和主要設備5.2.1標準太赫茲功率計功率范圍：0.1mW～3mW;頻率范圍：0.1THz～10THz;擴展不確定度Ue:≤8%(k=2)。5.2.2太赫茲輻射源頻率范圍：0.1THz～10THz,單頻輸出功率穩(wěn)定度：±2%/h。5.2.3太赫茲功率衰減器衰減系數(shù)：0.1～0.5;頻率范圍：0.1THz～10THz。5.2.4其他設備太赫茲功率調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)太赫茲輻射功率至校準點。使用時，應無影響測量數(shù)據(jù)的反射、干涉或衍射現(xiàn)象；太赫茲功率監(jiān)測裝置：太赫茲輻射功率不穩(wěn)定時，用于監(jiān)測太赫茲功率變化，進行太赫茲光束準直器：太赫茲輻射源輸出太赫茲輻射發(fā)散時，用于提高太赫茲輻射準6校準項目和校準方法6.1校準項目太赫茲功率測量示值修正因子、非線性度。表1校準項目表校準項目首次校準十十十非線性度十 注：“十”表示需校準項目，“一”表示可不校準項目。6.2校準裝置結構示意圖太赫茲功率計校準裝置示意圖如圖2所示。36.3校準前準備校準前，先對儀器進行外觀檢查，目測是否有影響計量性能的碰傷、劃痕以及影響測量的其他缺陷。必要時，按照儀器使用說明書的規(guī)定執(zhí)行儀器的啟動和準備程序。運行太赫茲輻射源并預熱，使太赫茲輻射源處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。當太赫茲輻射源輸出輻射發(fā)散時，使用太赫茲光束準直器提高太赫茲輻射光束準直性。通過光闌和太赫茲功率衰減器的組合調(diào)節(jié)，使通過光闌的太赫茲功率至校準點，且光闌口徑小于標準太赫茲功率計與被校太赫茲功率計二者最小探頭吸收靶面直徑的3/4。在水平和垂直兩個方向移動太赫茲功率計，使太赫茲輻射到標準太赫茲功率計和被校太赫茲功率計中心，并記錄相應位置。6.4校準方法6.4.1示值修正因子校準用標準太赫茲功率計和被校太赫茲功率計在光闌后同一位置垂直對準待測太赫茲輻射光束，調(diào)節(jié)太赫茲輻射功率處于校準要求的量限內(nèi)。采用標準功率計和被校功率計順序交替的次序測量同一束太赫茲輻射，共測量3次。按公式(1)計算修正因子C。Ps——標準太赫茲功率計第i次測量值；Pour,?——被校太赫茲功率計第i次測量值。當太赫茲輻射源輸出功率不穩(wěn)定時，可使用太赫茲功率監(jiān)測裝置降低校準不確定度。使用太赫茲功率監(jiān)測裝置的校準裝置示意圖和校準方法及相關計算公式的說明見附6.4.2非線性度校準按照6.4.1的校準方法在0.3mW和3mW功率下分別對被校太赫茲功率計進行校準，得到被校太赫茲功率計在0.3mW和3mW功率的修正因子。則按公式(2)計算非線性度δt:其中，C?和Co.3分別為在3mW和0.3mW功率的示值修正因子。4校準結果應在證書中反映。校準證書應至少包括以下信息：b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識；e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對象的h)如果與校準結果的有效性和應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；i)對校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識，包括名稱及代號；j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；k)校準環(huán)境的描述；1)校準結果及其測量不確定度的說明；m)對校準規(guī)范的偏離的說明；n)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識；o)校準結果僅對被校對象有效的聲明；p)未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復制證書或報告的聲明。8復校時間間隔由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素所決定的，因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。建議復校時間間隔不超過1年。更換重要部件、維修、重新安裝或?qū)x器性能有懷疑時，應隨時送校。5校準證書內(nèi)頁推薦格式1.依據(jù)的技術文件JJF1600—2016輻射型太赫茲功率計校準規(guī)范2.校準條件3.校準結果3.1示值修正因子校準3.2非線性度校準非線性度δt:6附錄B校準原始記錄推薦格式原始記錄編號證書編號電話送校日期生產(chǎn)廠商型號規(guī)格出廠編號外觀校準地點環(huán)境條件：技術依據(jù)名稱/型號證書編號測量范圍不確定度校準結果1.示值修正因子校準序號1232.非線性度校準3mW功率示值修正因子C?:;0.3mW功率的示值修正因子Ca.;非線性度δ:;測量不確定度：7輻射型太赫茲功率計修正因子不確定度評定示例依據(jù)輻射型太赫茲功率計校準規(guī)范的各項計量特性及校準條件和校準項目的規(guī)定，對輻射型太赫茲功率計進行了校準。下面針對輻射型太赫茲功率計在0.76THz的功率示值測量結果不確定度進行評定，被校太赫茲功率計型號：3A-P-THZ,出廠編號752642,生產(chǎn)廠商：OphirPhotonics公司。校準環(huán)境溫度：21.5℃,濕度：10%RH,校準日期：2015年3月16日。使用返波管太赫茲激光器作為校準用太赫茲輻射源，輸出頻率為0.76THz,使用直徑9mm的光闌限制太赫茲輻射光束，通過光闌后的太赫茲輻射功率約0.27mW。運行返波管太赫茲激光器并預熱，調(diào)節(jié)標準太赫茲功率計與被校太赫茲功率計，使校準時通過光闌的太赫茲輻射被標準太赫茲功率計與被校太赫茲功率計完全接收。待太赫茲輻射源處于穩(wěn)定狀態(tài)后，使用標準太赫茲功率計和被校太赫茲功率計在光闌后同一位置交替測量太赫茲輻射功率，測量3次并記錄每次測量數(shù)據(jù)，按公式(1)和公式(2)分別計算修正因子和相對示值識差δ。測量數(shù)據(jù)和計算結果如表C.1。表C.1太赫茲功率計校準數(shù)據(jù)123C.1測量模型輻射型太赫茲功率計校準示值修正因子的測量模型為P,——標準太赫茲功率計測量的太赫茲功率標準值；Ppr被校太赫茲功率計測量太赫茲功率的測量示值。C.2不確定度來源輻射型太赫茲功率計校準中，不確定度來源主要來自4個方面：標準太赫茲功率計的測量不確定度、被校太赫茲功率計的重復性、太赫茲激光功率穩(wěn)定性、環(huán)境背景輻射影響。太赫茲功率計校準示值誤差修正因子可表示為：8f(u?)——太赫茲激光功率穩(wěn)定性的影響；f(us)——環(huán)境條件的影響。各影響量互不相關，修正因子的相對不確定度為：uad=√(ciusa)2+(czum)2+(c?uia)2+(c——標準太赫茲功率計的相對標準不確定度；——被校太赫茲功率計測量重復性引入的相對不確定度分量；——太赫茲激光功率穩(wěn)定性引入的相對不確定度分量；——環(huán)境條件影響引入的相對不確定度分量；——各不確定度分量的靈敏系數(shù)，均為±1。測量模型中各項彼此獨立，互不相關，故得到相對不確定度表達式ure=√u3e+u2e+u?a+uia(C.4)擴展不確定度為：U=k·ucre(C.5)包含因子k=2。C.3.1標準太赫茲功率計的標準不確定度分量根據(jù)上級計量標準的計量校準證書，本次校準采用的標準太赫茲功率計的測量相對標準不確定度為usrel=3.0%。C.3.2被校太赫茲功率計測量重復性的不確定度分量采用被校太赫茲功率計對太赫茲輻射源連續(xù)測量6次，測量結果如表C.2。123456N次(N=6)測量所得的功率均值相對標準差為：取3次測量結果平均值作為校準結果，被校探測器測量重復性的相對不確定度為C.3.3太赫茲輻射源功率穩(wěn)定性的不確定度分量用標準太赫茲功率計連續(xù)測量激光源6次，測量結果如表C.3。i123456N次(N=6)測量平均值標準差取3次測量結果平均值作為校準結果，太赫茲輻射源波動的相對不確定度為ured=C.3.4環(huán)境條件影響的不確定度分量被校探測器在無太赫茲輻射照射時，環(huán)境影響的噪聲等效功率在±1.5μW之間波動，按均勻分布計算，測量276μW的太赫茲輻射功率時，產(chǎn)生的相對不確定度為C.3.5不確定度合成以上4個主要不確定度來源歸納為表C.4所示。分布正態(tài)正態(tài)正態(tài)環(huán)境條件影響均勻正態(tài)相對擴展不確定度：U=k·u=6.2%(k=2)。太赫茲輻射源功率不穩(wěn)定時使用監(jiān)測裝置的說明當太赫茲輻射源輸出功率不穩(wěn)定時，可使用監(jiān)測裝置降低校準不確定度。功率監(jiān)測裝置由太赫茲分束器和功率監(jiān)測器組成，使用功率監(jiān)測裝置的太赫茲功率計校準裝置示用標準太赫茲功率計和被校太赫茲功率計在光闌后同一位置垂直對準待測太赫茲輻射光束