中華人民共和國國家計量技術規范

JJF2048—2023

(0.1~3)kJ激光能量計校準規范

CalibrationSpecificationfor

(0.1~3)kJLaserEnergyMeters

2023-06-30發布2023-12-30實施

國家市場監督管理總局發布

JJF2048—2023

目錄

引言

………………………(Ⅱ)

范圍

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

概述

3……………………(1)

計量特性

4………………(1)

校準條件

5………………(1)

環境條件

5.1……………(1)

測量標準及其他設備

5.2………………(1)

校準項目及校準方法

6…………………(2)

校準前準備

6.1…………(2)

激光能量相對示值誤差

6.2……………(2)

面響應不均勻性

6.3……………………(3)

響應非線性

6.4…………(4)

校準結果

7………………(5)

復校時間間隔

8…………(5)

附錄校準原始記錄推薦格式

………()

A6

附錄校準證書內頁推薦格式

B………(8)

附錄測量不確定度評定示例

C………(9)

Ⅰ

JJF2048—2023

(0.1~3)kJ激光能量計校準規范

1范圍

本規范適用于激光能量計的校準

(0.1~3)kJ。

2引用文件

本規范引用了下列文件

:

激光能量計

JJG312—1983

凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規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范

,()。

3概述

激光能量計以下簡稱能量計是用來測量激光脈沖能量的儀器由探測器信號

(),、

處理與顯示單元組成能量計按探測器工作原理分為光電型和熱電型能

。。(0.1~3)kJ

量計一般為熱電型其探測器的吸收體吸收激光脈沖能量轉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經信號處理后在顯示單元顯示

,

激光能量值其單位通常為

,。

J

4計量特性

激光能量相對示值誤差

4.1:±8%。

面響應不均勻性

4.2:≤5%。

響應非線性

4.3:±5%。

注:以上技術指標不適用于合格性判別,僅供參考。

5校準條件

環境條件

5.1

環境溫度

:(23±5)℃;

相對濕度

:≤80%;

校準環境內無影響正常測量數據的機械振動電磁干擾和強光輻射

、。

測量標準及其他設備

5.2

標準能量計

5.2.1

測量范圍

:(0.1~3)kJ;

波長范圍

:(0.19~11)μm;

響應非線性

:±3%;

擴展不確定度Uk

:rel=4%(=2)。

脈沖激光源

5.2.2

1

JJF2048—2023

能量范圍

:(0.1~3)kJ;

波長范圍

:(0.19~11)μm;

能量不穩定度

:≤10%。

分束監測系統

5.2.3

組成分束鏡監測能量計

:、;

監測比重復性

:≤4%;

監測能量范圍

:(0.1~3)kJ;

波長范圍

:(0.19~11)μm。

其他

5.2.4

包括機械調整組件激光衰減器光束調整與觀察組件擋板等

、、、。

6校準項目及校準方法

校準前準備

6.1

校準前先對被校儀器進行外觀檢查被校能量計應

,,:

標明儀器的名稱型號制造廠商及出廠編號

a)、、;

提供必要的技術資料附件配件

b)、、;

無影響測量性能的電器光學和機械故障或損傷

c)、。

必要時按照儀器使用說明書的規定執行儀器的啟動和準備程序

,。

激光能量相對示值誤差

6.2

能量計校準裝置示意圖如圖所示調整激光束對準標準能量計或被校能量計

6.2.11,

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

,,。

圖能量計校準裝置示意圖

1

調節脈沖激光器和衰減器使激光輸出脈沖達到要求的校準能量值

6.2.2,。

輸出一個激光脈沖使用標準能量計與監測能量計同時進行測量并按公式

6.2.3,,(1)

計算標準能量計監測比

:

Ei

1

RiC

1EiStd()

=2×1

式中

:

Ri標準能量計監測比

1———;

Ei標準能量計示值

1———;

Ei監測能量計示值

2———;

2

JJF2048—2023

C標準能量計示值修正因子

Std———。

重復總測量次數不少于次計算標準能量計監測比Ri的算術平均

6.2.46.2.3,3,1

值R

1。

將標準能量計替換為被校能量計輸出一個脈沖使用被校能量計與監測能量

6.2.5,,

計同時進行測量按公式計算被校能量計監測比

,(2):

Ei

3

Ri

2Ei()

=42

式中

:

Ri被校能量計監測比

2———;

Ei被校能量計示值

3———;

Ei監測能量計示值

4———。

重復總測量次數不少于次計算被校能量計監測比Ri的算術平均

6.2.66.2.5,3,2

值R

2。

按公式計算被校能量計相對示值誤差δ

6.2.7(3):

R

δ1

=1-R×100%(3)

2

式中

:

δ被校能量計相對示值誤差

———;

R標準能量計監測比Ri的算術平均值

1———1;

R被校能量計監測比Ri的算術平均值

2———2。

按公式計算被校能量計示值修正因子C

(4)DUT:

R

C1

DUT=R(4)

2

面響應不均勻性

6.3

能量計校準裝置示意圖如圖所示將被校能量計探測器安裝在光學調整架上

6.3.11,,

使其可以在垂直于光束的平面內做水平和垂直移動

。

選擇合適孔徑的光闌根據被校能量計的實際使用需求設定并調整光束尺寸

6.3.2,,

當實際使用需求無法確定時參考光斑直徑調整為接收面直徑的

,JJG312—1983,1/5,

但至少不小于

1mm。

調整激光輸出能量衰減器使激光脈沖達到校準要求的能量值

6.3.3、,。

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個測量點參

6.3.4,5,

見圖邊緣測量點與中心的距離根據被校能量計的實際使用需求進行設定當實際使

2,。

用需求無法確定時檢測區域直徑不小于接收面直徑的按和的要求

,2/3。6.2.56.2.6

測量各測量點監測比均值Ri每點測量次數不少于次

,3。

3

JJF2048—2023

圖面響應不均勻性測試空間位置示意圖

2

按照公式計算面響應不均勻性

6.3.5(5):

RR

Δmax-min

s=R×100%(5)

式中

:

Δ面響應不均勻性

s———;

R最大監測比均值

max———;

R最小監測比均值

min———;

R點監測比均值

———5。

響應非線性

6.4

能量計校準裝置示意圖如圖所示根據被校能量計滿量程的和或

6.4.11,20%80%(

根據實際使用需求確定低能量點E和高能量點E

)LH。

調節激光輸出能量衰減器按分別在E和E能量點測量標

6.4.2、,6.2.3~6.2.6,LH

準能量計監測比和被校能量計監測比

。

按公式計算被校能量計監測比與標準能量計監測比的比值

6.4.3(6):

R

SE2

()=R(6)

1

式中

:

SEE能量點下被校能量計監測比與標準能量計監測比的比值

()———,;

R標準能量計監測比均值

1———;

R被校能量計監測比均值

2———。

按公式計算被校能量計在該量程下響應非線性

6.4.4(7):

SESE

ΔEE(H)-(L)

NL(H,L)=2×SESE×100%(7)

(H)+(L)

式中

:

ΔEEEE能量范圍內被校能量計響應非線性

NL(H,L)———(L~H);

SEE能量點下被校能量計監測比與標準能量計監測比的比值

(H)———H,;

SEE能量點下被校能量計監測比與標準能量計監測比的比值

(L)———L,。

4

JJF2048—2023

7校準結果

校準結果應在校準證書上反映校準證書至少包括以下信息

,:

標題如校準證書或校準報告

a),“”“”;

實驗室名稱和地址

b);

進行校準的地點如果與實驗室地址不同

c)();

證書或報告的唯一性標識如編號每頁及總頁數的標識

d)(),;

客戶的名稱和地址

e);

被校對象的描述和明確標識

f);

進行校準的日期

g);

如果與校準結果的有效性和應用有關時應對抽樣程序進行說明

h),;

對校準所依據的技術規范的標識包括名稱及代號

i),;

本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明

j);

校準環境的描述

k);

校準結果及其測量不確定度的說明

l);

對校準規范的偏離的說明

m);

校準證書或校準報告簽發人的簽名職位或等效標識

n)、;

校準結果僅對被校對象有效的聲明

o);

未經實驗室書面批準不得部分復制證書或報告的聲明

),。

p

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量等諸因素所

、、

決定的因此送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔建議復校時間間隔

,。

不超過年更換重要部件維修或對儀器性能有懷疑時應及時送校

1。、,。

5

JJF2048—2023

附錄A

校準原始記錄推薦格式

原始記錄編號證書編號

::

委托單位名稱

委托單位地址

型號編號

被校能量計::

委托日期生產廠家

::

型號編號

::

示值修正因子不確定度

標準能量計::

生產廠家

:

證書編號有效日期

::

依據文件

實驗室地址

/

環境條件溫度相對濕度

::

校準日期

一外觀及工作正常性檢查

、

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

/

二示值修正因子

、

激光波長光斑尺寸脈沖寬度

:::

監測示值標準示值標準值監測比監測比均值監測比重復性

監測示值被校示值監測比監測比均值監測比重復性

相對示值誤差

示值修正因子

不確定度

6

JJF2048—2023

三面響應不均勻性

、

激光波長光斑尺寸邊緣點偏移距離

:::

位置監測示值被校示值監測比監測比均值

中心

上

下

左

右

不均勻性

四響應非線性

、

激光波長光斑尺寸其他

:::

監測示值標準示值標準值監測比監測比均值比值

監測示值被校示值監測比監測比均值

E

(L)

監測示值標準示值標準值監測比監測比均值比值

監測示值被校示值監測比監測比均值

E

(H)

非線性

注:E———低能量點,E———高能量點。

LH

校準簽名核驗簽名

:():()

7

JJF2048—2023

附錄B

校準證書內頁推薦格式

證書編號

:

校準結果

一示值修正因子

、

測試條件

激光波長

:

脈沖寬度

:

光斑直徑

:

測試結果

量程示值相對示值誤差修正因子不確定度

二面響應不均勻性

、

測試條件

激光波長

:

光斑直徑

:

邊緣點偏移距離

:

測試結果

不均勻性

:

三響應非線性

、

測試條件

激光波長

:

測試結果

能量范圍非線性

8

JJF2048—2023

附錄C

測量不確定度評定示例

本附錄僅對用標準能量計校準被校能量計修正因子的測量不確定度做示例評定

。

校準方法

C.1

按照本規范的規定調整好光路光斑尺寸和脈沖能量分別測量標準能量計監測

,、,

比Ri和被校能量計監測比Ri測量次數不少于次根據測量結果計算監測

(1)(2),3。

比均值R和R進而計算出被校能量計相對示值誤差δ和示值修正因子C

(12),DUT。

測量模型

C.2

被校能量計示值修正因子的測量模型為

:

?

Ei?

1

Ri=C?

1Ei·Std?

2?

n

?

R1Ri?

1=1

ni=?

1

?

∑?

Ei

3

Ri=?

2i

E?

4?(C.1)

n?

?

R=1Ri

22?

ni=

∑1?

?

R?

C=1?

DUTR

2?

式中

:

Ri標準能量計監測比

1———;

Ei標準能量計示值

1———;

C標準能量計示值修正因子

Std———;

Ei監測能量計示值標準能量計監測比測量

2———();

Ri被校能量計監測比

2———;

Ei被校能量計示值

3———;

Ei監測能量計示值被校能量計監測比測量

4———();

C被校能量計示值修正因子

DUT———;

R標準監測比均值

1———;

R被校監測比均值

2———。

公式中對于被校能量計示值修正因子的計算公式由于輸入量R和R

(C.1),,12

qqqn

獨立不相關函數符合YAX1X2Xn的形式可以采用相對不確定度

,=(1,2,…,),

進行評定其合成標準不確定度的計算模型見公式

,(C.2):

uyn

c

()=qiuxixi2

yi=[()/](C.2)

∑1

9

JJF2048—2023

根據公式被校能量計示值修正因子C計算公式中包含R和R兩個輸入

(C.1),DUT12

量可分別對這兩個變量的標準不確定度進行評定再進行合成不確定度分量匯總見

,,。

表各不確定度分量的系數絕對值為當分辨力引入的不確定度小于監測比重復

C.1,1。

性引入的不確定度時分辨力影響已包含在重復性結果中在合成時無需計入分辨力不

,,

確定度分量

。

表C.1不確定度來源匯總表

不確定度分量編號不確定度類型

標準能量計修正因子u

r1B

標準能量計監測比重復性u

r2A

標準能量計分辨力u

r3B

監測能量計分辨力

u

標準監測比測量r4B

()

被校能量計監測比重復性u

r5A

被校能量計分辨力u

r6B

監測能量計分辨力

u

被測監測比測量r7B

()

輸入量的標準不確定度評定

C.3

標準能量計修正因子引入的標準不確定度u

C.3.1r1

標準能量計型號的示值修正因子C擴展不確定度U

(:2000J)Std=1.01,rel=4%

k因此標準能量計示值修正因子引入的標準不確定度分量u

(=2)。r1=2%。

標準能量計監測比重復性引入的標準不確定度u

C.3.2r2

用類評定采用極差法計算見公式

A,,(C.3):

RR

u1max-1min

r2=Rdn(C.3)

1··

式中

:

R標準能量計監測比均值

1———;

R標準能量計監測比最大值

1max———;

R標準能量計監測比最小值

1min———;

n測量次數

———;

d極差系數

———。

標準能量計監測比測量數據見表測量次數n極差系數d通過

C.2,=6,=2.53,

公式計算得到u

(C.3)r2=0.6%。

10

JJF2048—2023

表C.2標準能量計監測比測量數據表

標準能量計標準值

監測/J監測比監測比均值

/J示值C

/J(1=1.01)

93.514681482.715.858

92.814321446.315.585

93.214741488.715.974

15.760

94.214391453.415.429

93.114591473.615.828

92.314521466.515.889

標準能量計和監測能量計分辨力引入的標準不確定度u和u

C.3.3r3r4

根據公式進行計算

(C.4):

Δ

u

r=E(C.4)

23

式中

:

Δ最小示值分辨力間隔

———;

E能量計示值

———。

對于標準能量計ΔE根據公式計算得u對

,=1J,=1554J,(C.4)r3=0.02%。

于監測能量計根據表ΔE利用公式計算u

,C.2,=0.1J,=93.2J,(C.4)r4=

由于u和u遠小于重復性不確定度分量u