Средства измерений Приборы и методы измерений, № 2 (5), 2012 63 УДК 53.082.52 ЭТАЛОНЫ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ В ОБЛАСТИ ФОТОМЕТРИИ Баковец Н.В.1, Никоненко С.В.2, Скумс Д.В.1, Тарасова О.Б.1 1 Белорусский государственный институт метрологии, г. Минск, Республика Беларусь 2 Институт физики НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь Статья знакомит с эталонной базой Республики Беларусь в области фотометрии. Научные исследования, проводимые на эталонах, могут заинтересовать специалистов, работающих в областях машиностроения, приборостроения, медицины, сельского хо- зяйства и др. (E-mail: dmitri_scums@mail.ru) Ключевые слова: фотометрия, спектральная чувствительность, сила света, освещенность, белизна. Введение Формирование системы обеспечения един- ства измерений в области фотометрии в Рес- публике Беларусь началось в середине 1990-х гг. Ведущая роль в этой работе принадлежит Белорусскому государственному институту метрологии (БелГИМ), на который, возложены функции главного центра национальных этало- нов. В настоящее время эталонная база Рес- публики Беларусь в области фотометрии включает: Национальный эталон единиц цве- та, спектральных коэффициентов направлен- ного пропускания и диффузного отражения в диапазоне длин волн 0,20–2,5 мкм (НЭ РБ 3- 00); Национальный эталон единиц силы света и освещенности (НЭ РБ 8-02); Национальный эталон единицы спектральной чувствитель- ности приемников излучения (НЭ РБ 17-10) и Исходный эталон единицы белизны (ИЭ РБ 13-08). Национальный эталон единиц цвета, спект- ральных коэффициентов направленного про- пускания и диффузного отражения в диапа- зоне длин волн 0,20–2,5 мкм Эталон разработан и введен в действие в 2000 г. Базируется на прецизионном спектро- фотометре «Cary-500 Scan». Воспроизведе- ние, хранение и передача размера единиц ни- жестоящим по рангу эталонам и рабочим средствам измерения (СИ) осуществляется с помощью: мер цвета, выполненных из про- зрачного и опалового цветного стекла; мер спектральных коэффициентов направленного пропускания, выполненных из кварцевого стекла и стекла типа НС; мер спектральных коэффициентов диффузного отражения, вы- полненных из молочного стекла типа МС и прессованного порошка политетрафторэтиле- на (PTFE). Точность воспроизведения единиц цвета, спектральных коэффициентов направленного пропускания и диффузного отражения подт- верждена результатами международных сли- чений с аналогичными эталонами Польши, Словакии, России, Франции и Украины. В настоящее время БелГИМ принимает участие в ключевых сличениях COOMET.PR-S5 «Спектральные коэффициенты направленного пропускания в ультрафиолетовой и видимой областях спектра», в состав участников кото- рых входят INIMET (Куба), INMETRO (Бра- зилия), SMU (Словакия), Укрметртестстан- дарт (Киев, Украина) и НПЦ «Институт мет- рологии» (Харьков, Украина). Технические характеристики эталона представлены в таб- лице 1. С помощью эталона проводятся совмест- ные научно-исследовательские работы с ин- ститутами Национальной академии наук Бе- ларуси, предприятиями оптической, химиче- ской, пищевой промышленности, медицины, архитектуры и строительства. БелГИМ при- нимает активное участие в сертификацион- ных испытаниях образцов дорожных знаков и дорожной разметки, регистрационных знаков и знаков пожарной безопасности. Средства измерений 64 Приборы и методы измерений, № 2 (5), 2012 Таблица 1 Технические характеристики эталона единиц цвета, спектральных коэффициентов направлен- ного пропускания и диффузного отражения Измеряемая величина Диапазон Расширенная неопределенность (k = 1,65; p = 0,95) Спектральные коэффициенты направленного пропускания в диапазоне длин волн от 0,2 до 2,5 мкм От 1,0 до 99,0 % 0,12 % Спектральные коэффициенты диффузного отражения в диа- пазоне длин волн от 0,25 до 2,5 мкм От 1,0 до 100,0 % 0,5 % Координаты цвета и цветности Координата цвета Х: от 2,5 до 109,0 0,25 (светоотражающие образцы) 0,10 (прозрачные образцы) Координата цвета Y: от 1,4 до 98,0 Координата цвета Z: от 1,7 до 107,0 Координата цветности х: от 0,0039 до 0,1000 0,0007 (светоотражающие и про- зрачные образцы) Координата цветности у: от 0,0048 до 0,1000 Национальный эталон единиц силы света и освещенности Эталон разработан и введен в действие в 2002 г. Он воспроизводит, хранит и передает нижестоящим по рангу эталонам и рабочим СИ единицы силы света, освещенности, кор- релированной цветовой температуры и цвет- ности. В состав эталона входят: оптическая ска- мья; группа светоизмерительных ламп; группа прецизионных приемников оптического излуче- ния; системы измерения расстояний, питания светоизмерительных ламп и регистрации ин- формации. В период с 2007 по 2010 г. была про- ведена модернизация, в результате которой со- став эталона дополнился колориметрическим блоком и блоком малых уровней освещенно- стей. Точность воспроизведения единиц силы света и освещенности подтверждена результа- тами сличений с эталонами Польши и Украины. В настоящее время БелГИМ принимает участие в ключевых сличениях EUROMET.PR-К3.a «Си- ла света», координатором которых является PTB (Германия) и в ключевых сличениях COOMET.PR-K3a «Сила света и освещенность», где координатор – БелГИМ. Технические харак- теристики эталона представлены в таблице 2. С помощью эталона проводятся исследова- ния различных энергосберегающих источников оптического излучения и изделий, изготовлен- ных на их основе; калибровка люксметров, фо- тометров, яркомеров и колориметров. Постоян- ными заказчиками БелГИМ являются ведущие в Республике Беларусь предприятия телевизион- ной техники, оптического приборостроения, машиностроения и светового дизайна. Средства измерений Приборы и методы измерений, № 2 (5), 2012 65 Таблица 2 Технические характеристики эталона единиц силы света и освещенности Измеряемая величина Диапазон Неисключенная систематическая погрешность Сила света От 5 до 1500 кд 0,8 % Освещенность От 0,001 до 1 лк от 1 до 2000 лк 2,0 % Цветовая температура От 2360 до 2856 К 6 К Коррелированная цветовая температура От 2000 до 12000 К 6 К Координаты цветности Координата х: от 0,0039 до 0,7347 Координата у: от 0,0048 до 0,8338 0,001 Яркость От 10 до 80000 кд/м2 6 % Национальный эталон единицы спектраль- ной чувствительности приемников излуче- ния В 2010 г. эталонная база Республики Бела- русь в области фотометрии пополнилась нацио- нальным эталоном, который воспроизводит, хра- нит и передает единицу спектральной чувстви- тельности приемников оптического излучения. Актуальность создания этого эталона состоит в том, что к настоящему времени в области фото- метрии и радиометрии приоритетным направле- нием являются новые разработки систем освеще- ния со сложным спектральным составом, отли- чающимся от спектров ламп накаливания. Особая роль отводится приемникам излучения, спек- тральная чувствительность которых оказывает влияние на точность измерения фотометрических величин. В состав эталона входят: монохроматор уникальной разработки со встроенным в его кор- пус приемником-свидетелем для устранения вли- яния флуктуаций осветителя; группа трап- детекторов, изготовленных на основе приемни- ков оптического излучения S 1337 (Hamamatsy, Япония); передвижная механизированная плат- форма; видеокамера для юстировки приемников оптического излучения. Технические характери- стики эталона представлены в таблице 3. Таблица 3 Технические характеристики эталона еди- ницы спектральной чувствительности при- емников излучения Измеряемая величина Диапазон Расширенная не- определенность (k = 1,65; p = 0,95) Спектраль- ная чувстви- тельность приемников излучения от 350 до 400 нм 0,965 % от 400 до 750 нм 0,342 % от 750 до 1100 нм 0,373 % С помощью эталона проводятся исследо- вания приемников оптического излучения, применяемых в качестве светочувствительно- го элемента в фотометрах различного назна- чения. Заинтересованность в проведении ис- следований проявили предприятия оптиче- ской и радиоэлектронной промышленности, учебные заведения и научно-исследователь- ские институты. Средства измерений 66 Приборы и методы измерений, № 2 (5), 2012 Исходный эталон единицы белизны Эталон разработан и введен в действие в 2008 г. Предназначен для хранения и передачи единицы белизны различных светоотражающих материалов нижестоящим по рангу эталонам и рабочим СИ. Базируется на группе прецизионных спектроколориметров с различной геометрией освещения/наблюдения: «Elrepho», «X-Rite 8400», «Color-Eye 2145» и мерах белизны, изго- товленных из молочного стекла типа МС-20 и бумаги, содержащей флуоресцирующие оптиче- ские вещества (ФОВ). Эталон получает единицу белизны от шведского института «INNVENTIA», который имеет ранг уполномоченной лаборато- рии Технического комитета ИСО/ТК6 «Бумага, картон и целлюлоза». Технические характеристи- ки эталона представлены в таблице 4. Для многих промышленных предприятий белизна является важным показателем каче- ства выпускаемой продукции, а также факто- ром коммерческого успеха. Белизна характе- ризует качество изготовления бумаги или текстиля, сортность муки и хлебопродуктов, в красках и пластмассах качество белого пиг- мента определяет, насколько точно будет воспроизводиться цветовой тон или пастель- ный оттенок. Таблица 4 Технические характеристики эталона единицы белизны Измеряемая величина Диапазон Расширенная неопределенность (k = 1,65; p = 0,95) Яркость по ИСО, R457 От 0 до 200 единиц белиз- ны, выраженных в % 0,5 единиц белизны (для материалов, содержа- щих ФОВ) 1,0 единиц белизны (для материалов, не содер- жащих ФОВ Индекс белизны по МКО От 0 до 200 единиц белиз- ны, выраженных в % Заключение Белорусским государственным институ- том метрологии создан парк эталонов в обла- сти фотометрии. Эталонные средства измере- ний и установки позволяют хранить и переда- вать подчиненным эталонам следующие еди- ницы: единицу силы света и освещенности; единицы координат цвета и цветности, спек- тральных коэффициентов направленного про- пускания и диффузного отражения, спек- тральной чувствительности приемников излу- чения, белизны. Метрологические характери- стики эталона единиц спектральных коэффи- циентов направленного пропускания и диф- фузного отражения подтверждены междуна- родными сличениями. Созданные эталоны почти полностью удо- влетворяют текущие потребности потребителей и отвечают мировым стандартам. В настоящее вре- мя в Белорусском государственном институте метрологии ведутся работы по созданию нацио- нального эталона единицы светового потока. По- сле его введения в эксплуатацию БелГИМ смо- жет полностью обеспечить потребности органи- заций и предприятий Республики Беларусь в обеспечении единства измерений фото и колори- метрических величин. Bakovets N.V., Niknenko S.V., Skums D.V., Tarasova O.B. Standards of Belarus in the field of photometry The article introduces a standard base of Belarus in the field of photometry. Scientific research conducted on the standards can be interest for professionals working in the areas of mechanical engineering, instrument, medicine, agriculture and other. (E-mail: dmitri_scums@mail.ru) Key words: photometry, spectral responsitivity, luminous intensity, brightness, whiteness. Поступила в редакцию 03.09.2012