塑料 氣候老化試驗中輻照量的儀器測定 總則和基本測試方法

ICS83.080.01

CCSG31

中華人民共和國國家標準

GB/T××××—××××

`

塑料氣候老化試驗中輻照量的儀器測定

總則和基本測試方法

Plastics—Instrumentaldeterminationofradiantexposureinweatheringtests—

Generalguidanceandbasictestmethod

(ISO9370:2017，MOD)

（征求意見稿）

（本草案完成時間：2023/5/15）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

GB/T××××—××××

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件修改采用ISO9370:2017《塑料氣候老化試驗中輻照量的儀器測定總則和基本測試方法》。

本文件與ISO9370:2017相比的技術(shù)差異及其原因如下：

——用規(guī)范性引用的GB/T14890替換了ISO9059，兩個文件之間的一致性程度為非等效，以適

應(yīng)我國的技術(shù)條件、提高可操作性；

——用規(guī)范性引用的GB/T19565和GB/T37468替換了ISO9060，兩個文件與被替換文件之間沒

有一致性對應(yīng)關(guān)系，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件、提高可操作性；

——用規(guī)范性引用的GB/T31156、GB/T33698和GB/T33866替換了ASTMG183，三個文件與被

替換文件之間沒有一致性對應(yīng)關(guān)系，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件、提高可操作性；

——增加了規(guī)范性引用的GB/T33868、JJF1975、JJG456、JJG458和JJG879，以適應(yīng)我國的

技術(shù)條件、提高可操作性；

——更改ASTME816為參考文獻，已與ISO9059協(xié)調(diào)一致；

——更改ASTME824為參考文獻，已與ISO9847協(xié)調(diào)一致；

——更改了表1中一級總輻射表溫度響應(yīng)的技術(shù)要求，從“±2”調(diào)整為“±4”以適應(yīng)我國的技

術(shù)條件；

——更改了表1中二級總輻射表溫度響應(yīng)和傾斜響應(yīng)的技術(shù)要求，溫度響應(yīng)從“±4”調(diào)整為“±

8”，傾斜響應(yīng)從“±3”調(diào)整為“±5”以適應(yīng)我國的技術(shù)條件；

——刪除了表1關(guān)于輻射表“光譜靈敏度（Spectralsensitivity）”的技術(shù)要求（見ISO

9370:2017的表1），以適應(yīng)我國的技術(shù)條件、提高可操作性；

——增加了5.2.1.2、5.2.2.2和6.2.3中的校準溯源機構(gòu)“國家計量機構(gòu)”，提高可操作性；

——更改了5.3.1中測量窄帶UVB的窄帶濾光器在阻隔區(qū)的透射比，從“0.001%”調(diào)整為

“0.01%”，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件；

——增加了6.1.1中的機構(gòu)“中國氣象局”，提高可操作性。

本文件做了下列編輯性改動：

——為與本文件協(xié)調(diào)，更改了第3章中術(shù)語的排列順序；

——更改了寬度輻射表的相應(yīng)范圍（見4.2.2注）；

——增加了表1腳注a及資料性引用的GB/T33704—2017，提示總輻射表年穩(wěn)定性的測試方法

（見表1腳注a）；

——更改了表1腳注c的相關(guān)內(nèi)容，表明“方向性相應(yīng)”存在的計算差異（見表1腳注c）；

——更改了用寬帶紫外輻射計測量的地點、時間及相應(yīng)的輻照度數(shù)據(jù)，以國內(nèi)數(shù)據(jù)替換國外數(shù)據(jù)

（見表A.1）；

——更改了測量全年輻照量的地點、時間及相應(yīng)的輻照量數(shù)據(jù)，以國內(nèi)數(shù)據(jù)替換國外數(shù)據(jù)（見表

A.2）；

——用資料性引用的GB/T1865—2009替換了ISO11341（見參考文獻）；

——用資料性引用的GB/T23987—2009替換了ISO11507（見參考文獻）；

——增加了資料性引用的GB/T33704—2017、ISO9059、ISO9060、ASTME816、和ASTMG183

（見參考文獻）。

II

GB/T××××—××××

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。

本文件由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合提出。

本文件由全國塑料標準化技術(shù)委員會（SAC/TC15）歸口。

本文件起草單位：標格達精密儀器（廣州）有限公司，廣州合成材料研究院有限公司等。

本文件主要起草人：解正坤等。

III

GB/T××××—××××

引言

當僅以時間來確定自然氣候老化、加速自然氣候老化、人工加速老化或人工加速輻射暴露的周期時，

往往忽略了因光源的光譜輻照度變化造成的影響以及不同暴露試驗之間濕度和/或溫度差異的影響。根

據(jù)太陽總輻照量來確定自然老化的暴露周期，有利于對同一地點不同時期暴露試驗的結(jié)果進行比較。此

外，監(jiān)測自然氣候老化暴露、人工加速氣候老化或人工加速輻射暴露中的紫外輻照量都很重要。

測量紫外輻射的方法通常有兩種。一種是使用指示物，即同時暴露一種標準樣品，標準樣品在性能

上的變化與入射的紫外輻射量成比例；另一種是使用對紫外輻射有響應(yīng)的輻射計，首選方法是使用輻射

計。本文件陳述了該方法并介紹了所用儀器的主要特性，為選擇和使用輻射計提供指導(dǎo)。

IV

GB/T××××—××××

塑料氣候老化試驗中輻照量的儀器測定

總則和基本測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了用儀器測定平面上輻照度的方法，包括自然界中的太陽輻射、聚集的太陽輻射和實驗

室光源產(chǎn)生的輻射。

對于自然氣候老化和加速自然氣候老化中太陽輻射的測量，儀器法包括連續(xù)測量太陽總輻照度、太

陽紫外輻照度和太陽（紫外）光譜輻照度，以及對瞬時數(shù)據(jù)進行累計或積分以獲得輻照量。

對于人工加速氣候老化或人工加速輻射暴露中輻射的測量，儀器法包括連續(xù)測量全部或規(guī)定波長

范圍內(nèi)的紫外輻射、可見光譜輻照度和/或紫外光譜輻照度，以及為提供輻照量對瞬時數(shù)據(jù)進行累計或

積分。

本文件未涉及使用藍色羊毛標樣，化學(xué)輻射、聚合物或者其他膠片劑量測定的方法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T14890工作直接日射表的校準方法（GB/T14890—1994，ISO9059：1990，NEQ）

GB/T19565總輻射表

GB/T31156太陽能資源測量總輻射

GB/T33698太陽能資源測量直接輻射

GB/T33866太陽紫外輻射測量寬帶紫外輻射表法

GB/T33868紫外輻射表校準方法

GB/T37468直接輻射表

JJF1975光譜輻射計校準規(guī)范

JJG456直接輻射表檢定規(guī)程

JJG458總輻射表檢定規(guī)程

JJG879紫外輻射照度計

ISO9846太陽能用直接輻射表校準總輻射表（Solarenergy—Calibrationofapyranometer

usingapyrheliometer）

ISO9847太陽能通過與標準總輻射表的比較來校準工作總輻射表（Solarenergy—

Calibrationoffieldpyranometersbycomparisontoareferencepyranometer）

ASTMG90非金屬材料在聚集太陽輻射下進行戶外加速老化試驗的標準操作規(guī)程（Standard

PracticeforPerformingAcceleratedOutdoorWeatheringofNonmetallicMaterialsUsing

ConcentratedNaturalSunlight）

ASTMG130用光譜輻射計來校準窄帶和寬帶紫外輻射計的標準試驗方法（StandardTestMethod

forCalibrationofNarrow-andBroad-BandUltravioletRadiometersUsingaSpectroradiometer）

1

GB/T××××—××××

ASTMG138用輻照度的定標光源來校準光譜輻射計的標準試驗方法（StandardTestMethodfor

CalibrationofaSpectroradiometerUsingaStandardSourceofIrradiance）

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

人工加速氣候老化artificialacceleratedweathering

材料在實驗室氣候老化設(shè)備中暴露。與戶外或?qū)嶋H使用中的暴露相比，暴露條件可以循環(huán)并且加強。

注1：暴露條件包括實驗室輻射源、熱和水分(形式包括相對濕度和/或水噴淋、凝露或浸泡)，使材料更快地產(chǎn)生在

戶外暴露條件下相同的變化。

注2：設(shè)備可包括控制和/或監(jiān)測光源和其他氣候老化參數(shù)的裝置，同時也可包括如模擬工業(yè)氣體的酸噴霧等特殊條

件的暴露。

人工加速輻射artificialacceleratedirradiation

材料在模擬窗玻璃過濾后太陽輻射或室內(nèi)照明輻射的實驗室輻射源下的暴露。該條件下的試驗在

溫度和相對濕度上的變化相對較小，使材料更快產(chǎn)生在室內(nèi)環(huán)境條件下相同的變化。

輻照度irradiance

E

入射到物體表面單位面積的輻射能，單位用瓦/平方米(W?m-2)表示。

太陽總輻照度globalsolarirradiance

從2π球面度立體角接收到平面上直射和漫射單位面積的太陽輻射通量。

注：單位用瓦/平方米(W?m-2)表示。

光譜輻照度spectralirradiance

Eλ

單位波長間隔內(nèi)的輻照度。

注：單位通常用瓦/（平方米·納米）（W?m-2?nm-1）表示。

輻照量radiantexposure

H

輻照度在給定時間段的積分總量。

注：單位用焦耳每平方米（J·m-2）表示。

輻射計radiometer

一種測量電磁輻射的儀器，由探測器、任何必要的濾光器和擴散器以及信號處理裝置組成。

阻隔blocking

濾光器阻擋或不透過預(yù)期通帶以外輻射的能力，通常用入射輻射的分數(shù)或百分比表示。

2

GB/T××××—××××

半峰全寬fullwidthathalfmaximum

FWHM

<在通帶內(nèi)>透射比為峰值透射比50%所對應(yīng)波長間的區(qū)間，通常稱為“帶寬”。

中心波長centrewavelength

CW

位于半峰全寬中點處的波長。

注：見圖1。

峰值波長peakwavelength

最大透射比對應(yīng)的波長。

注：峰值波長不一定與中心波長相同（見圖1）。

起始波長cut-onwavelength

從短波阻隔區(qū)往傳輸區(qū)移動，透射比增加到峰值透射比的5%時對應(yīng)的波長。

注：見圖1標引序號說明中的3。

截止波長cut-offwavelength

從峰值透射比對應(yīng)波長往長波阻隔區(qū)移動，透射比降低到峰值透射比的5%時對應(yīng)的波長。

注：見圖1標引序號說明中的4。

標引序號說明：

λ——波長，以nm表示；

3

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Sλ——常規(guī)的光譜響應(yīng)；

1——中心波長（CW）；

2——半峰全寬（FWHM）；

3——起始波長；

4——截止波長。

圖1紫外輻射計的光譜響應(yīng)

通帶passband

<在通帶濾光器中的>起始波長和截止波長之間的區(qū)間。

注：見圖1。

窄帶narrow-band

一種干涉濾光器（3.28）的特性，其半峰全寬不大于20nm。

注：對于同一類型的窄帶濾光器，中心波長和半峰全寬（FWHM）的再現(xiàn)性通常在±2nm范圍內(nèi)。

寬帶broad-band

一種濾光器和輻射計的特性，其半峰全寬在20nm～70nm間的。

注：常用于描述測量范圍在300nm～400nm濾光型輻射計。

超寬帶wide-band

一種濾光片的特性，其半峰全寬不小于70nm。

注：常用于描述具有較寬通帶的濾光型輻射計，例如通帶為300nm～800nm的輻射計。

視場fieldofview

從接收器表面的中心到極限孔徑的邊界所形成的圓錐全角。

半球向輻射hemisphericalsolarradiation

<在斜面上>入射到平面上的直接太陽輻射與2π球面度視場內(nèi)來自天空和地面反射全部輻射總和。

注：若平面的傾斜度為0°(即水平)，那么半球太陽輻射通常被稱為太陽總輻射或水平總輻射。

太陽漫射diffusesolarradiation

在平面上的2π球面度視場內(nèi)的整個天空和地面（若在視場內(nèi)）反射的輻射，不包括以太陽為中心

的5°～6°立體角內(nèi)的輻射。

注：見3.20。

直接輻射directradiation

直接日射directsolarradiation

直接波束輻射directbeamradiation

以太陽為中心包括其周圍一立體角（通常5°～6°）內(nèi)的太陽輻照度。

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注：若已知法向直接太陽輻射（3.21），則斜面上的直接輻射能通過法向直接太陽輻射乘以該平面法向線與從法向

線的垂足與太陽中心連線所形成夾角的余弦來計算。

法向直接太陽輻射directnormalsolarradiation

入射在與太陽光束垂直平面上的直接太陽輻射。

注：法向直接太陽輻射用直接輻射表（3.23）測定。

總輻射表pyranometer

用于測量太陽總輻照度（或傾斜時測量半球太陽輻照度）的輻射計。

直接輻射表pyrheliometer

用于測量法向直接太陽輻射的輻射計。

檢測器detector

一種為測量平面上的輻照度將入射輻射轉(zhuǎn)換成電信號的感光器，是輻射計的一個構(gòu)件。

余弦接收器cosinereceptor

一種根據(jù)入射角的余弦對輻射通量進行采樣并且利用如積分球或平面擴散器等收集在2π球面度(即

半球)內(nèi)入射的所有輻射的輻射傳輸裝置。

光譜輻射計spectroradiometer

在給定光譜區(qū)域內(nèi)，一種以波長為函數(shù)測量在狹小波長區(qū)間內(nèi)的光譜輻照度的儀器。

可溯源性traceability

通過一系列完整的比較，將標準性能的測量結(jié)果與規(guī)定的參考文獻（通常是國家文件或公文）關(guān)聯(lián)

起來的能力，而且這些比較都有規(guī)定的不確定性。

干涉濾光器interferencefilter

通過干涉作用來實現(xiàn)透射輻射的光譜組成的濾光器。

注：大多數(shù)干涉濾光器是由金屬和電介質(zhì)的薄層組成，因此在選定的光譜帶上有很高的透射比。

長通濾光器long-passfilter

一種傳輸波長比起始波長長同時抑制較短波長的濾光器，其特性是透射比從最小值到最大值急劇

地轉(zhuǎn)變。

短通濾光器short-passfilter

一種傳輸波長比截止波長短且抑制較長波長的濾光器，其特性是透射比從最大值到最小值急劇地

轉(zhuǎn)變。

漂移drift

測量儀器的響應(yīng)度隨時間的變化速率，用于表征儀器基于時間的穩(wěn)定性。

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GB/T××××—××××

標準輻射計referenceradiometer

一種用于實現(xiàn)與認可的輻射標度（如世界輻射標準光譜輻照度標度）相關(guān)的標準測量值儀器，具有

標準規(guī)定的可追溯性路徑和規(guī)定的測量不確定度。

注：標準輻射計僅適用于通過比較、替換或其他直接相關(guān)性來校準其他輻射計。

工作輻射計fieldradiometer

一種安裝在戶外或?qū)嶒炇壹铀贇夂蚶匣b置中用于常規(guī)測量輻射的設(shè)備，通過與標準輻射計比較、

替換或其他直接相關(guān)性來調(diào)節(jié)數(shù)值范圍，其校準可溯源到認可的標準數(shù)值范圍。

4原理

總則

4.1.1樣品暴露于實驗室光源設(shè)備中，有時需要測量規(guī)定波長下的輻照度和輻照量以便監(jiān)測并且控制

平面上的輻照度和/或定量確定暴露樣品的暴露周期。通常應(yīng)測量290nm～400nm波段的輻射或測量

窄帶的輻射，例如中心波長在340nm或420nm處的輻射。然而，與自然暴露環(huán)境相比，在實驗室加速

試驗中所用的許多光源都存在波長小于300nm的輻射，從而引起樣品產(chǎn)生在室外暴露中不會發(fā)生的降

解反應(yīng)。此外，較長波長的輻射對制品的降解可能影響很大，例如褪色和聚合物降解的敏化作用。

4.1.2在輻射計的光譜范圍內(nèi)，超寬帶濾光型輻射計可能對光源的某些光譜區(qū)域發(fā)生的變化不敏感。

4.1.3在輻射計的光譜范圍外，窄帶和寬帶濾光型輻射計可以對光源的光譜區(qū)域發(fā)生的變化不敏感。

通過同時測量輻射源的光譜幾個離散的部分，能檢測出光譜分布的變化。

4.1.4使用本文件規(guī)定的儀器和步驟來測量紫外輻射和/或可見輻射可以有助于人工加速氣候老化、人

工加速輻射暴露的結(jié)果與自然暴露的結(jié)果相比較。暴露試驗后，宜在多個通帶中進行比較。為衡量暴露

的相對嚴重性，并評估加速試驗有可能產(chǎn)生的風(fēng)險——在自然暴露下不會發(fā)生的降解反應(yīng)，有必要對短

波紫外通帶中的輻射進行比較。

4.1.5若符合下列條件之一，則不能根據(jù)等效的輻射暴露對暴露結(jié)果直接比較：

a)兩次暴露的輻射光譜分布不同；

b)兩次暴露的溫度不同；

c)兩次暴露的濕度條件不同。

在許多情況下，輻射計可以僅用于監(jiān)測光源性能，而不是用作輻射能量計。

自然氣候老化——固定角度或赤道儀暴露

4.2.1使用本文件規(guī)定的儀器和步驟測量自然氣候老化暴露（固定角度或赤道儀型）的太陽總輻射和

太陽紫外輻射，可提高在同一地點不同時間進行的暴露試驗的可比性，也可提高具有相似氣候的不同地

點所獲試驗結(jié)果的可比性。

4.2.2用總輻射表測量整個太陽波長范圍（300nm～2500nm）內(nèi)的太陽總輻照度，并用經(jīng)濾光的輻射

計測量整個紫外波長區(qū)域（300nm～400nm）內(nèi)或在太陽光譜的其他選定波長區(qū)域內(nèi)的太陽輻照度。

注：通常采用響應(yīng)范圍為280nm～400nm的寬帶輻射計測量太陽紫外總輻射。附錄A給出的數(shù)據(jù)顯示了不同通帶紫

外輻射計的典型差異。

加速自然氣候老化——用菲涅耳反射聚光器聚集太陽輻射的暴露

6

GB/T××××—××××

4.3.1菲涅耳反射聚光器用一系列的鏡子將太陽輻射聚焦在暴露區(qū)域。當根據(jù)標準使用菲涅耳反射聚

光器進行加速自然老化試驗時，需要測量太陽總輻射和太陽紫外輻射的直射分量。

4.3.2太陽總輻射的直射分量用直接輻射表測量。太陽紫外輻射的直射分量用兩臺紫外輻射計測量，

其中一臺裝有遮光盤以阻擋直接太陽紫外輻射。直射分量用兩臺儀器讀數(shù)之間的差值來確定的。直接輻

射表和紫外輻射計必須安裝在太陽跟蹤器上。

注：對于使用菲涅耳反射聚光器進行的聚集太陽暴露，太陽輻射的直射分量是法向直接太陽輻射。

4.3.3為滿足標準的要求，所用輻射計的視場必須近似等于所用菲涅耳反射聚光器的視場，并且太陽

跟蹤器的跟蹤精度必須等于或優(yōu)于所用菲涅耳反射聚光器的跟蹤精度。

人工加速氣候老化與人工加速輻射的暴露

4.4.1對于人工加速氣候老化和人工加速輻射的暴露，采用本文件規(guī)定的儀器和步驟測量紫外輻射和

可見輻射可有助于提高這些暴露的再現(xiàn)性。然而，在單個通帶中監(jiān)測輻照度通常不足以檢測出所有因濾

光器類型或濾光器日曬的變化引起的差異。通過同時監(jiān)測短波通帶和長波通帶中的輻射，能檢測到濾光

器變化引起的輻射變化。

4.4.2能在任何需要的波長范圍內(nèi)測量輻照度。由于聚合物材料對紫外輻射的敏感度更高，本文件要

求檢測器測量從起始波長（例如約300nm）到400nm波長的整個紫外輻射范圍或者在紫外、可見通帶

的選定范圍內(nèi)的輻照度和輻射能。

4.4.2.1測量點光源的輻射時，為確保測量的準確性，應(yīng)對檢測器進行定位，使燈的整個電弧或燈絲

在檢測器的接收器視角內(nèi)。

4.4.2.2測量由幾盞燈組成光源的輻射時，優(yōu)先使用配備有余弦接收器的檢測器，配備有余弦接收器

的檢測器也可用于測量一盞燈的輻射。

4.4.3輻射計的感光器更適合定位在樣品的同一平面上。若輻射計的感光器未放置在樣品的同一平面

內(nèi)，則應(yīng)對其進行校正。

5儀器

總則

5.1.1本文件將輻射計分為兩類：

a)對光譜無選擇性的輻射計（見5.2）；

b)對光譜有選擇性的輻射計（見5.3）。

所選輻射計的性能參數(shù)應(yīng)符合表1和表2列出的適當條件。

注：表1和表2中所列的儀器性能數(shù)據(jù)能作為輻射計的技術(shù)規(guī)范，尤其是測量太陽總輻射的儀器。但是，目前測量太

陽紫外輻射的儀器不必滿足所有列出的性能特征。

5.1.2通常，輻射計測量的準確度和精度不同程度地受到溫度、風(fēng)等環(huán)境因素的影響。用制造商的響

應(yīng)修正系數(shù)（如溫度）來校正儀器的這些影響至關(guān)重要。

5.1.3當要用輻照量來表示暴露周期時，輻射計應(yīng)具有將輻照度與暴露時間進行積分并按周期間隔顯

示結(jié)果的能力。

7

GB/T××××—××××

表1對光譜無選擇性的輻射計技術(shù)規(guī)范（適當時可參考1000W·m-2的輻照度）

分辨率年穩(wěn)定性a溫度響應(yīng)b非線性響應(yīng)時間方向性響應(yīng)c傾斜響應(yīng)

儀器類型

W·m-2%%%s%%

一級直接輻射表±4±1±2±0.5＜20—±0.5

一級總輻射表±5±1.5±4±1＜30±2±2

二級總輻射表±10±5±8±3＜60±3±5

a對于總輻射表參見GB/T33704—2017中年穩(wěn)定性的測試方法進行檢定。

b在50℃的范圍內(nèi)（相對于20℃的信號，在-10℃到40℃范圍內(nèi)，由于環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生的百分比偏差）。

c表示直接分量（如光線），GB/T19565能經(jīng)換算后得到。

表2對光譜有選擇性的輻射計技術(shù)規(guī)范

選擇性輻射計的類型

儀器性能

窄帶寬帶超寬帶光譜輻射計

光譜范圍aaaa

半峰全寬（FWHM），

＜2020～70＞70NA

nm

帶外阻隔aaaa

余弦響應(yīng)（0°～

±4±4±4±6

60°），%偏離理想值

余弦響應(yīng)（60°～

±7±7±7±8

80°），%偏離理想值

分辨率每個帶寬為0.05W/m2每個帶寬為0.10W/m2每個帶寬為0.20W/m20.05W/（m2·nm）b

戶外外露部件溫度范

-30～﹢50c-30～﹢50c-30～﹢50c-30～﹢50c

圍，℃

室內(nèi)非暴露部件溫度范

25～6025～6025～6025～60

圍，℃

最高溫度系數(shù)，%/℃0.10.10.12

所有范圍內(nèi)的非線

2222

性，%

工作時相對濕度范

0～1000～1000～1000～100

圍，%

注：關(guān)于余弦校正的附加信息見EN13032-1。若入射到樣品上的輻射來自不同方向則需要進行余弦校正。

a由樣品應(yīng)用的需求或暴露試驗的要求來決定。向儀器制造商的技術(shù)代表或光輻射度量學(xué)方面的專家咨詢。帶外

阻隔的要求詳見5.3.4。當使用對光譜有選擇性的輻射計時，其濾光器宜阻擋測量通帶外的所有輻射以避免引入

重大誤差。然而，若被測量的實驗室光源在發(fā)生泄漏的波長處不產(chǎn)生輻射，則能接受帶外泄漏。

b對光譜輻射計而言，該術(shù)語稱為光譜分辨率更恰當。為使波長303nm以下的太陽UVB光譜輻射的測量數(shù)據(jù)真

實，光譜分辨率需高于3μW/（m2·nm）。

c對大多數(shù)輻射計而言，當儀器在溫度高于50℃下使用時，制造商不保證其熱響應(yīng)系數(shù)（COT）。在工作溫度高于

50℃（通常為60℃）的情況下，應(yīng)更換熱敏電阻/電阻器以達到使用壽命。

8

GB/T××××—××××

光譜無選擇性輻射計（見表1）

5.2.1總輻射表：應(yīng)使用世界氣象組織（WMO）或者GB/T19565中的二級或更優(yōu)的總輻射表。

5.2.1.1當需要測量給定暴露角下的太陽輻射暴露時，感光器的平面必須與暴露架的暴露面保持基本

相同的傾角（例如，45°角、緯度角、5°角、水平的或追隨太陽的）。為了準確評估入射在暴露架上的輻

射，輻射計的傾角宜在暴露架傾角±2°的范圍內(nèi)。尤其重要的是，為了準確測量太陽總輻射，儀器的感

光器是2π球面度（即180°）并進行余弦校正的接收角或視場，以滿足或超過GB/T19565中二級儀器

要求。

5.2.1.2暴露量應(yīng)以絕對單位表示。對光譜無選擇性的輻射計（總輻射表）必須按可溯源至世界輻射

基準（WRR）或國家計量機構(gòu)的校準方式進行校準。參閱WMO的《氣象儀器和觀測方法指南》，了解更

多信息。

5.2.2直接輻射表：應(yīng)使用GB/T37468或WMO中的一級直接輻射表。

5.2.2.1當用直接輻射表測量暴露量時，儀器的視場在5°～7°間需同時符合GB/T37468或WMO中一

級的要求。這種儀器需用在測量入射到戶外加速氣候老化設(shè)備菲涅耳反射聚光器上的輻射（見GB/T

20236和ISO877-3）。

5.2.2.2輻照度的單位應(yīng)以瓦每平方米表示，總輻照量單位應(yīng)以焦耳每平方米表示。對光譜無選擇性

的直接輻射表必須按可溯源至WRR或國家計量機構(gòu)的校準方式進行校準。

光譜有選擇性（UV）輻射計（見表2）

5.3.1檢測器應(yīng)由傳感器、適宜的濾光器和余弦接收器（若需要）組成。

5.3.2寬帶濾光器的FWHM應(yīng)大于20nm但一般不超過70nm。

5.3.3窄帶濾光器通過其CW來識別同時其FWHM應(yīng)小于20nm。

5.3.4檢測器的總響應(yīng)由接收到的光源光譜輻照度、濾光器的光譜透過率以及檢測器的光譜響應(yīng)而定。

因此，完全阻擋無用的輻射非常重要。測量窄帶UVB的窄帶濾光器在阻隔區(qū)（起始波長和截止波長的

40nm范圍內(nèi)）的透射比不應(yīng)大于0.01%，寬帶UVA輻射計的濾光器在阻隔區(qū)的透射比也不應(yīng)大于

0.01%。

5.3.5通過組合濾光器也能用來控制通帶。把長通和短通濾光器（即起始和截止濾光器）結(jié)合使用實

現(xiàn)通帶的控制，同時所選用的濾光器組合也決定了FWHM和阻隔。

錄波器和數(shù)據(jù)記錄儀

5.4.1必要時，檢測器應(yīng)放大輻射能轉(zhuǎn)換的電響應(yīng)并顯示在適用的儀表上。該儀表已經(jīng)過校準來標示

瞬時信號（輻照度）和積分信號（輻照量），并能選擇以圖形的形式繪制信號。通常，用具有足夠信號

通道數(shù)的數(shù)據(jù)記錄儀來獲取經(jīng)適當調(diào)節(jié)的信號。有不同功能數(shù)據(jù)記錄儀，有的可以對信號進行處理以提

供所需的輻照度和輻照量，有的能用電子表格的應(yīng)用程序等外部方式對信號進行存儲和處理。

5.4.2若輻射計發(fā)生漂移，應(yīng)提供調(diào)整零點和范圍的方法。

6校準

總則

6.1.1應(yīng)規(guī)定操作員須經(jīng)常對輻射計進行校準檢查。選擇性濾光的輻射計應(yīng)由儀器制造商或有資質(zhì)的

校準實驗室每年至少重新校準一次，或者應(yīng)定期與只提供參照作用的標準輻射計進行核對來驗證其校

9

GB/T××××—××××

準狀態(tài)。WMO或中國氣象局中的直接輻射表、一級和二級總輻射表應(yīng)按照GB/T14890、ISO9847、JJG

456、JJG458的規(guī)定，由儀器制造商、有資質(zhì)的校準實驗室或?qū)嶒炇覂?nèi)部使用的標準輻射計進行周期

性校準。

注1：標準輻射計僅通過比較、替代或建立其他直接相關(guān)性來校準其他的輻射計。

標準輻射計的校準應(yīng)由儀器制造商或有資質(zhì)的校準實驗室提供，如經(jīng)ISO/IEC17025認證的實驗室。

注2：氣候老化試驗箱的用戶通常能夠參照經(jīng)校準的標準輻射計來檢查其輻射計。

注3：除非注明需更頻繁地校準輻射計，GB/T37468、GB/T19565和WMO中的一級總輻射表和直接輻射表通常無需

高于每兩年校準一次的頻率。

注4：大多數(shù)用于自然暴露的輻射計（例如國標中的二級熱電堆式總輻射表）適宜按其使用時的傾角進行校準。國標

和WMO中的一級（或更優(yōu)的）總輻射表或者很多的準確度超過2%的光響應(yīng)濾光型輻射計并未嚴格規(guī)定按其使

用的傾角進行校準。

注5：紫外輻射計具有良好的余弦響應(yīng)非常重要，因為與余弦定理的微小偏差也能導(dǎo)致校準誤差。

推薦按照使用時的傾角來校準紫外輻射計以獲得最佳的測量數(shù)據(jù)。

注6：這些輻射計用于射束紫外輻射與漫射紫外輻射的比率較高的氣候地區(qū)時尤為重要。

標準輻射計和工作輻射計

6.2.1為校準用于實驗室暴露試驗的工作輻射計，安裝工作輻射計和標準輻射計時，應(yīng)確保輻射計的

感光器表面垂直于輻射源的光軸。

6.2.2標準輻射計和工作輻射計宜在盡可能相似的測量條件下進行校準，可根據(jù)制造商的建議使用換

算系數(shù)。

6.2.3對光譜無選擇性的輻射計的校準應(yīng)可溯源至WRR或國家計量機構(gòu)。

6.2.4根據(jù)GB/T14890或JJG456校準直接輻射表，根據(jù)JJG458或ISO9846校準總輻射表。為校

準現(xiàn)場工作中使用的輻射計，所用的標準輻射計應(yīng)符合GB/T14890、JJG456、JJG458或ISO9847的

規(guī)定。

注：ASTME816、ASTME824和ASTMG167除與ISO9059和ISO9846有相同的校準步驟，還有關(guān)于校準和測量不確定

度的附加信息。

光譜有選擇性標準輻射計

6.3.1除非另有規(guī)定，應(yīng)根據(jù)GB/T33868、JJG879或ASTMG130校準對光譜有選擇性的標準輻射計，

通過將其信號與光譜輻射計所測量的經(jīng)積分的光譜輻照度進行比較。除非另有規(guī)定，光譜輻射計應(yīng)根據(jù)

JJF1975或ASTMG138進行校準。

在確定的波長范圍內(nèi)對光譜輻射計的數(shù)據(jù)計算積分，濾光型輻射計的通帶應(yīng)在同一波長范圍內(nèi)。

測量太陽輻射的濾光型輻射計以太陽為輻射源，測量實驗室輻射源的濾光型輻射計使用與暴露試

驗中同一類型和型號的輻射源。

6.3.2對于實驗室加速氣候老化裝置，應(yīng)在輻射源的發(fā)射區(qū)內(nèi)用標準輻射計對工作輻射計進行校準。

除非另有規(guī)定，應(yīng)按照JJG879或ASTMG130的要求，使用光譜輻射計校準窄帶或?qū)拵藴首贤廨椛?/p>

計。標準輻射計應(yīng)使用與暴露試驗同一類型的輻射源進行校準，并且應(yīng)按與工作輻射計在試驗箱內(nèi)的相

同位置（即相同的燈到樣品平面的距離和方向）。校準應(yīng)按照測量輻射的儀器制造商提供的說明進行檢

查。

6.3.3也能采用經(jīng)證明在300nm～400nm的紫外區(qū)域中產(chǎn)生的擴展不確定度小于±10%（95%置信水

平）的其他校準程序。

10

GB/T××××—××××

6.3.4當所用輻射源有不同的輻射光譜分布時，輻射計應(yīng)根據(jù)輻射源進行調(diào)整。

6.3.5為計算校準常數(shù)（或靈敏度常數(shù)），通過光譜輻射計獲得的光譜輻照度數(shù)據(jù)應(yīng)在適當?shù)牟ㄩL范

圍內(nèi)進行積分。

6.3.6可溯源至國家計量機構(gòu)的輻射計應(yīng)至少每年進行一次全面的校準，推薦更頻繁地進行輻射計的

校準。

注：光譜輻照度標準燈校準系數(shù)的比較結(jié)果見參考文獻[25]。

光譜有選擇性工作輻射計

6.4.1對于太陽輻射的測量，應(yīng)根據(jù)GB/T33868或ISO9847的要求，用對光譜有選擇性的標準輻射

計來校準對光譜有選擇性的工作輻射計。在校準工作輻射計的時，優(yōu)先使用與待校準的工作輻射計是同

一制造商、類型和型號的標準輻射計，而且標準輻射計必須具有與待校準的工作輻射計基本相同的余弦

響應(yīng)和光譜響應(yīng)分布函數(shù)，因為制造商提供的光譜響應(yīng)函數(shù)通常是適合的。

6.4.2應(yīng)確定并報告輻射計的光譜帶寬和響應(yīng)特性。

其他要求

6.5.1通過校準，用對光譜無選擇性的輻射計測量的總半球輻射應(yīng)以輻照度的絕對值顯示在輻射計上，

單位用W·m-2表示；對光譜有選擇性的輻射計則應(yīng)給出規(guī)定的通帶內(nèi)輻照度的絕對值，單位用W·m-2表

示。此外，在上述光譜范圍內(nèi)也能用W·m-2·V-1表示單位的標準常數(shù)。

6.5.2輻射計的余弦響應(yīng)和溫度響應(yīng)應(yīng)由用戶的設(shè)備確定（或所知并記錄），制造商提供的規(guī)范通常

已符合此要求。

7步驟

自然氣候老化——固定角度或赤道儀暴露

7.1.1將檢測器固定在機架或工作臺上，感光器的平面安裝在與試樣暴露面平行的平面上，例如在0°

(水平）、45°、緯度角或其他約定方位，且公差為±2°。確保輻射計安裝在距離地面的高度不小于地面到

暴曬架高度一半的±5%。

7.1.2用于測量固定角度暴露的太陽輻射的總輻射表、直接輻射表和紫外輻射表分別按照GB/T31156、

GB/T33698和GB/T33866所述的步驟來安裝、操作和維護。

7.1.3記錄并累積每日的總輻照度以確定所需的暴露程度。

加速自然氣候老化——用菲涅耳反射聚光器聚集太陽輻射的暴露

7.2.1太陽總輻射中的直射分量應(yīng)使用按標準校準的一級直接輻射表來測量，校準步驟能參見GB/T

14890。根據(jù)ASTMG90，使用成對的兩個紫外輻射計追蹤測量太陽紫外輻射的直射分量，其中一個輻射

計一直被遮檔以排除直射分量。通過計算無遮擋和有遮擋的兩個紫外輻射計間的差值獲得直射分量。根

據(jù)GB/T33868、JJG879或ASTMG130校準標準紫外輻射計，同時根據(jù)GB/T33868、JJG879或ISO

9847用標準輻射計校準工作輻射計。

另外，只要能夠證明把6°視場的直接輻射表比對管用作紫外線輻射計的附件以阻擋漫射（天空）輻

射的方法等效或優(yōu)于遮擋盤法，就能采用該方法。

7.2.2安裝在同一平臺上的兩個紫外輻射計提供的輻照度值必需相同。因此，應(yīng)每月至少進行一次比

較并且當其差值超過±2%時，重新校準紫外輻射計。

11

GB/T××××—××××

7.2.3每周至少檢查一次直接輻射表的光學(xué)對準部件，確保輻射計的視場準確地對準太陽。

人工加速氣候老化與人工加速輻射的暴露

7.3.1為此工作環(huán)境而設(shè)計的檢測器能安裝在試樣旁，理想的情況是把檢測器的接收器平面與測試樣

品的暴露面安裝在同一平面上。若接收器的平面不平行于測試樣品的暴露面，則應(yīng)調(diào)整輻射計的響應(yīng)以

便標示與試樣距離和試樣平面相一致的輻照度。

7.3.2在濾光器、反射表面和接收器外表面上水分的沉積物或揮發(fā)性固態(tài)物質(zhì)將影響輻射的測量?？?/p>

每天清潔這些表面，特別是在高溫或高濕度下運行時。用蘸有酒精的軟布（如薄棉布）清潔接收器的玻

璃表面。對其他表面（如反射標準片的表面），用制造商推薦的清潔劑和設(shè)備清洗工藝。

7.3.3輻照度的時間間隔由相關(guān)方商定，或按暴露步驟的規(guī)定、或以日為間隔來記錄。

8試驗報告

試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a)光譜輻照量，單位用焦耳每平方米每納米通帶（J?m-2?nm-1）表示；或在規(guī)定波長范圍內(nèi)的輻

照量，單位用焦耳每平方米（J?m-2）表示；

b)光譜輻照度，單位用瓦特每平方米每納米通帶（W?m-2?nm-1）表示；或用于控制實驗室暴露試

驗時，在規(guī)定波長范圍內(nèi)的輻照度，單位用瓦特每平方米（W?m-2）表示；

c)累積輻照量所需的時間；

d)進行自然氣候老化試驗或聚集太陽暴露試驗時具體的暴露日期；

e)所用輻射計的制造商及型號；

f)若要求則提供用于校準選擇性標準輻射計的步驟；

g)若要求則提供用于校準光譜輻射計的步驟；

h)所用輻射計最新的校準日期。

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GB/T××××—××××

A

A

附錄A

（資料性）

典型寬帶紫外輻射計的比較

在實際應(yīng)用中，類高斯響應(yīng)的輻射計在295nm波長處具有顯著的低響應(yīng)，不能檢測到305nm以下波

長的光譜輻照度的變化。然而，在正午、太陽垂直入射的中緯度晴空條件下，經(jīng)校準的截止波長為385

nm的輻射計測量到的紫外能量比截止波長為400nm的輻射計測量到的要少大約10W?m-2。表A.1給出了

一天內(nèi)測量記錄到的紫外總輻照度，其值隨所用輻射計標的刻度波長而變化。表A.2給出了在同一地點

一年內(nèi)測量記錄到的紫外總輻照度能，其值隨所用輻射計標的刻度波長而變化。

表A.1在臨近正午時用不同寬帶的紫外輻射計測量半球輻照度（數(shù)據(jù)待后續(xù)補充完善）

-2

輻照度（W·m）比值

太陽時

XYZ

以及地點Y/XZ/YZ/X

（295nm～385nm）（315nm～400nm）（300nm～400nm）

11:00（2023年4月15日）

36.4143.3545.171.1921.0411.241

廣東汕尾陸河

14:00（2023年4月15日）

31.2435.4436.291.1341.0241.181

廣東汕尾陸河

12:00（2023年6月22日）

廣東汕尾陸河

表A.2全年測量的輻照量（暫時1月5日~7月4日）

輻照量（MJ·m-2）比值

測量周期和方位XYZ

Y/XZ/YZ/X

（約295nm～385nm）（約315nm～400nm）（約300nm～400nm）

2023年，廣東汕尾陸河

128.71155.26160.881.2061.2501.251

朝南45°

注：測量同一通帶的寬帶輻射計有不同的光譜響應(yīng)也能導(dǎo)致結(jié)果差異。

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GB/T××××—××××

B

B

附錄B

（資料性）

選擇性濾光型輻射計的光譜失配

選擇性濾光型輻射計通常由傳感器、適宜的濾光器和余弦接收器組成。

理想的濾光型輻射計的靈敏度是呈矩形的，即其在起始波長以下及截止波長以上無光譜靈敏度，在

轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)保持固定的光譜靈敏度，但這樣的濾光型輻射計實際上并不存在。

選擇性濾光型輻射計的光譜靈敏度實際上近似為高斯型。這類靈敏度也用術(shù)語半峰全寬（FWHM）

以及起始波長、截止波長和峰值波長來描述。對于寬帶紫外濾光型輻射計，F(xiàn)WHM通常在20nm～70nm

之間，其測量范圍為300nm～400nm（圖B.1為例）。

標引序號說明：

X——波長（nm）；

Y——規(guī)范化的光譜靈敏度；

1——選擇性（UV）濾光型輻射計理想的光譜靈敏度（現(xiàn)實中不存在）；

2——選擇性（UV）濾光型輻射計典型的光譜靈敏度；

3——選擇性（UV）濾光型輻射計的起始波長；

4——選擇性（UV）濾光型輻射計的截止波長；

5——選擇性（UV）濾光型輻射計的半峰全寬。

圖B.1選擇性（UV）濾光型輻射計的光譜靈敏度

14

GB/T××××—××××

根據(jù)定義，真實的輻照度數(shù)值EUV是待測光譜輻照度的波長（例如250nm～400nm）積分值。圖B.2

給出了三種不同光譜輻照度的示例。

標引序號說明：

X——波長（nm）；

Y——光譜輻照度（W?m-2?nm-1）；

1——標準輻射源的光譜輻照度；

2——待測輻射源的光譜輻照度（模擬直接太陽輻射）；

3——待測輻射源的光譜輻照度（模擬窗玻璃后的太陽輻射）。

-2-2-2

注：EUV（1）=50.23W?m；EUV（2）=50.17W?m；EUV（3）=50.00W?m。

圖B.2待測的光譜輻照度及其真實的輻照度值EUV

測量過程中，待測的光譜輻照度由選擇性（UV）濾光型輻射計的光譜靈敏度加權(quán)（圖B.1）而得到

ind

濾光型輻射計的有效光譜輻照度（圖B.3）。有效光譜輻照度的波長積分給出的標示的輻照度數(shù)值EUV。

15

GB/T××××—××××

標引序號說明：

X——波長（nm）；

Y——有效光譜輻照度（任意單位）；

1——標準輻射源的有效光譜輻照度；

2——待測輻射源的有效光譜輻照度（模擬直接太陽輻射）；

3——待測輻射源的有效光譜輻照度（模擬窗玻璃后的太陽輻射）。

ind-2ind-2ind-2

注：EUV（1）=50.23W?m；EUV（2）=47.25W?m；EUV（3）=39.98W?m。

ind

圖B.3有效光譜輻照度及其標示的輻照度數(shù)值EUV

ind

校準過程中，標示的輻照度數(shù)值EUV僅在標準輻射源下與真實的輻照度數(shù)值EUV相一致。每個偏離標

準輻射源的光譜輻照度，其標示（測量）值與真實值的差異取決于選擇性（UV）濾光型輻射計通常未知

的光譜靈敏度。

表B.1中給出了所選示例的偏差。

表B.1根據(jù)圖B.1的光譜靈敏度，用典型的選擇性（UV）濾光型輻射計測量圖B.2中

光譜輻照度因光譜失配引起的偏差

偏差因光譜失配產(chǎn)生的

指示（測量）的紫外輻()

真實的紫外輻照度

ind

圖B.2曲線照度EUV

W?m-2W?m-2%

W?m-2

150.2350.230.000.0

250.1747.252.925.8

350.0039.9810.0220

注：與圖B.1不同的光譜靈敏度的寬帶濾光型輻射計會產(chǎn)生其他偏差。

16

GB/T××××—××××

使用與待測光源在檢測范圍內(nèi)的光譜輻照度具有良好一致性的標準光源來校準輻射計是一種最大

化減少光譜失配的有效方法。

C

C