GB∕T 39388-2020 照度计和亮度计的性能表征方法 GB∕T39388-2020 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS17.180.30
中华人民共和国国家标准
GB/T39388-2020/CIES023/E：2013照度计和亮度计的性能表征方法Characterization of the performance of illuminance meters and luminance meters(CIES023/E：2013IDT)
2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-06-01实施
GB/T39388—2020/CIES023/E：2013前言
规范性引用文件
术语和定义
照度计和亮度计的特性
缩略语·
附录A（资料性附录）测量红外和紫外响应时使用的光源和滤色片附录B（资料性附录）
参考文献
通用注释
rrKaeerKAca-
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T39388-—2020/CIES023/E2013本标准使用翻译法等同采用CIES023/E：2013《照度计和亮度计的性能表征方法》。与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：GB/T27418—2017
测量不确定度评定和表示（ISO/IECGuide98-3：2008，MOD）。本标准做了下列编辑性修改：
一删除了国际标准中关于国际标准替代的描述—删除了第3章中质量指标的相关解释说明性的内容；修改了参考文献。
本标准由中国轻工业联合会提出。本标准由全国照明电器标准化技术委员会（SAC/TC224)归口。本标准起草单位：杭州远方光电信息股份有限公司、中国计量科学研究院、广州计量检测技术研究院、国家电光源质量监督检验中心（上海）、杭州远方检测校准技术有限公司。本标准主要起草人：潘建根、刘慧、汪立文、黄锋、裘继红、陈聪、李倩。rKaeerkca-
1范围
GB/T39388—2020/CIES023/E.2013照度计和亮度计的性能表征方法本标准适用于照度计和亮度计。本标准定义了应用于普通照明测量的上述设备的性能表征的质量指标，以及各个指标的测量过程和标准校准程序照度和亮度的测量及其准确度受许多因素影响，例如操作条件，光源特性和所使用光度计的特性对于一个具体的测量任务，仅根据光度计的特性无法估算其测量不确定度，然而，在大多数情况下，性能较好的设备比性能较差的设备的测量不确定度更小。本标准旨在：为各个质量指标提供清晰明确的定义；规定量化评估这些质量指标的测量步骤与方法；规定照度计和亮度计的校准条件。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T20151—2006光度学CIE物理光度系统（CIES010/E：2004，IDT）ISO/IECGuide98-3，2008测量不确定度第3部分：测量不确定度的标示指导[（Uncertaintyofmeasurement-Part3:Guidetotheexpressionof uncertaintyinmeasurement(GUM.1995))ISO/IECGuide99，20072国际计量学词汇基本和通用概念及相关术语[Internationalvocabularyofmetrology--Basicandgeneral conceptsandassociatedterms(VIM))IEC60051-1：1997直动式指示模拟电气测量仪器及其附件第1部分：所有零件通用的一般要求(Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories--Part lDefinitions andgeneral requirements commonto all parts)ISO11664-2：2007/CIES014-2/E：2006色度学第2部分：CIE标准照明体（ColorimetryPart2：CIEstandard illuminants)
CIESo17/E：2011国际照明词汇（ILV：Internationallightingvocabulary）CIE114/4：1994CIE光度测定与比色法汇编备分布温度和比例温度（CIEcollectioninphotometryand colorimetryDistribution temperatureand ratiotemperature)CIE198：2011光度测量不确定度（Determinationofmeasurementuncertaintiesinphotometry）CIE202：2011探测器、辐射计和光度计的光谱灵敏度测量（Spectralresponsivitymeasurementofdetectors,radiometers and photometers)3术语和定义
CIES017/E：2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1）亦为标准JCGM100:2008，来源于国际计量局（BIPM)网页。2）亦为标准JCGM200：2008，来源于国际计量局（BIPM)网页。1免费标准bzxz.net
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GB/T39388--2020/CIES023/E.20133.1通用术语
measurementaccuracy
测量准确度
被测量的测得值和真值之间一致程度。注1：概念“测量准确度”不是一个量，也不给出数值，当测量提供较小的测量误差时就说该测量是较准确的。注2：术语“测量准确度”不宜与“测量正确度”“测量精密度”相混滑，尽管它与这两个概念相关。注3：“测量准确度”有时被理解为赋予被测量的测得值之间的一致程度，【ISO/1ECGuide99：2007定义2.13]3.1.2
测量误差
measurementerror
测得的量值减去参考值。
注1：测量误差的概念在以下两种情况下均可使用：a）给出一个参考量值，该量值通过测量不确定度可以忽略的测量标准进行校准得到或由约定量值给出，测量误差是已知的；
b）若被测量是由唯一的真值或可恕略范围的一组真值表示，则测量误差是未知的。注2：测量误差不宜与出现的错误或过失相混滑，ISO/1ECGuide99：2007，定义2.163.1.3
calibration
在规定条件下的一组操作：第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，第一步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系。注1：第一步中的测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。注2：校准可以用文字说明、校准函数、校准图、校准曲线或校准表格的形式表示。某些情况下，可以包含示值的具有测量不确定度的修正值或修正因子。注3：校准不宜与测量系统的调整（常被错误称作“自校准）相混滑，也不宜与校准的验证相混滑。注4：通常只把上述定义中的第一步认为是校准。[ISO/IECGuide99：2007,定义2.39]3.1.4
测量系统的调整
adjustmentof ameasuringsystem为使测量系统提供相应于给定被测量值的指定示值，在测量系统上进行的一组操作。注1：测量系统的调整的类型包括：系统的零位调整，偏置量调整，量程调整（有时称增益调整）。注2：测量系统的调整不宜与测量系统的校准相滤滑，校准是调整的一个先决条件。注3：测量系统调整启，通常要再校准，[ISO/IECGuide99.2007，定义3.11]3.1.5
（计量的）潮源性
(metrological)traceability
通过文件规定的不间断的校准链，将测量结果与参照对象联系起来的测量结果的特性。注1：校准链中的每项校准均会引人测量不确定度注2：本定义中的参照对象可以是实际实现的测量单位的定义，或包括无序量测量单位的测量程序，或测量标准。注3：计量测源性要建立校准等级序列。注4：参照对象的技术规范包括在建立等级序列时所使用该参照对象的时间，以及关于该参照对象的任何计量信息，如在这个校准等级序列中进行第一次校准的时间。注5；对于在测量模型中具有一个以上输人量的测量，每个输人量本身宜是经过计量溯源的，并且校准等级序列可形成一个分支结构或网络。为每个输入量建立计量溯源性所作的努力宜与其对测量结果的贡献相适应，2
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GB/T39388—2020/CIES023/E:2013注6：测量结果的计量溯源性不能保证其测量不确定度满足给定需求，也不能保证不发生错误。注7：如果两个测量标准的比较是用于核查，必要时对量值进行修正，并且测量不确定度由其中一个测量标准给出，则该比较可看作一种校准，
注8：国际实验室认可合作组织（ILAC)认为，确认计量溯源性的要素是链接到国际测量标准或者国家测量标准不间断的计量溯源链、文件规定的测量不确定度、文件规定的测量程序、认可的技术能力、计量翻源到SI以及校准间隔（参见ILACP-10，2002)。注9：“溯源性”有时是指“计量溯源性”，有时也用于其他概念，诸如“样品可追溯性”“文件可追溯性或“仪器可追溯性”等，其含义是指某项目的历程（“轨迹”）。所以，当有产生混滑的风险时，最好使用全称“计量翻源性”，[ISO/IECGuide99:2007.定义2.413.1.6
光度计photometer
测量光度量的设备。
【CIES017/E.2011定义：17-909注：光度计由光度探头、信号转换器、输出装置和供电电源组成。不同的部分可以构建在一个设备内，也可以分装在独立的多个外壳中。在本标准中，光度计指的是具有单个操测器进行光谱积分测量的照度计和亮度计，3.1.7
（光度计或光源的）参考平面referenceplane（ofaphotometerorlightsource）与光度计或光源相关联的用来测量二者间的距离的平面。注：对于光度计，该平面为在校准光度计或光度探头时垂直于该光度操头光轴的平面，理想情况下，光度计的参考平面与有效参考平面一致。
（光度计的）有效参考平面effectivereferenceplane（ofaphotometer）垂直于光度计探头光轴，且满足从该平面测得的点光源的照度和其与点光源的距离之间符合距离平方反比定律的平面。
注：有效参考平面可能随波长不同，在此情况下，与光源类型一起宜称有效参考平面，如CIE标准A光源。3.1.9
限定光度距离limitingphotometricdistance考到光度距离平方反比定律，对于给定的可接受误差，光源的参考平面到光度计的有效参考平面间的最短距离。
注：限定光度距离主要取决于光度计和光源的几何特性。3.1.10
acceptance aperture
接收孔径
照度计的光度探头或者亮度计的测量场上的接受区域。注：接收孔径一般位于光度计的有效参考平面。3.2质量指标术语
初始调节指数
initialadjustmentindex
描述光度计的读数与对应参考值的相对偏差的绝对值的指数。3.2.2
通用v(a)失匹配指数
generalV(a)mismatchindex
描述光度计的相对光谱响应度与V（）函数的偏差的指数。3
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GB/T39388—2020/CIES023/E:20133.2.3
UVresponseindex
紫外响应指数
描述光度计紫外辐射响应度的指数。3.2.4
IRresponseindex
红外响应指数
措述光度计红外辑射响应度的指数。3.2.5
照度的方向性响应指数（仅限照度计）directional response index for illuminancef2
措述光度计对与法线成一定夹角入射光的响应度的指数。注：通用照度计宜满足余弦定律。LED光源可能是LED灯具的一个集成部分。3.2.6
球面照度的方向性响应指数（仅限照度计）directionalresponseindexforsphericalilluminancef2.0
措述光度计对与法线成一定夹角人射光的响应度的指数。3.2.7
柱面照度的方向性响应指数（仅限照度计）directionalresponseindexforcylindricalilluminancef2e
措述光度计对与法线成一定夹角人射光的响应度的指数。3.2.8
半柱面照度的方向性响应指数（仅限照度计）directionalresponseindexforsemi-cylindricalilluminancef2sc
措述光度计对与法线成一定夹角人射光的响应度的指数。3.2.9
半球面照度的方向性响应指数（仅限照度计）directionalresponseindexforsemi-sphericalilluminancef2.2
措述光度计对与法线成一定夹角人射光的响应度的指数。3.2.10
亮度的方向性响应指数（仅限亮度计）directionalresponseindexforluminancef2.
描述光度计对与法线成一定夹角人射光的响应度的指数。3.2.11
方向对称性指数(仅限亮度计）
directional symmetry index
描述在亮度计测量视场内光线入射角的影响的指数。3.2.12
周边视场影响指数（仅限亮度计）f.
surrounding field effect index描述亮度计测量视场外的周围亮度的影响的指数。3）使用的符号为f.z。
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线性指数linearityindex
措述光度计对不同等级的照度或亮度响应的偏差的指数。3.2.14
显示单元指数display-unitindexf
描述光度计的模拟或数字显示的影响的指数。3.2.15
疲劳指数
fatigue index
描述在长时间恒定照明下光度计响应度的稳定性的指数。3.2.16
温度依赖性指数
temperaturedependenceindex
GB/T39388—2020/CIES023/E:2013描述当与定标时的环境温度不一样时，环境温度对光度计响应度的影响的指数。3.2.17
湿度测试指数
humidity testindex
措述光度计相对于湿度的稳定性指数。3.2.18
调制光指数
modulated light index
描述与恒定光照的响应相比，不同频率调制光的影响的指数。3.2.19
偏振响应指数
polarization response index
措述偏振光对光度计响应度的影响的指数。3.2.20
空间响应指数
spatial responseindex
描述人射到接收孔径内的光度计的非均匀照射光线的影响的指数3.2.21
量程转换指数
range change index
描述显示单元或放大器的量程设置的影响的指数。3.2.22
焦距指数（仅限亮度计）focusingdistanceindex（luminancemeteronly）J2
描述亮度计的测量距离与对焦距离发生偏移的影响的指数。5
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GB/T393882020/CIES023/E.20134校准
4.1条件
应使用具有证书的、校准潮源至国际单位制（SI)的参考标准光源或探测器校准光度计。可溯源性是指由具有认可能力的实验室实现的不间断的校准或比对链条，最终将量值联系至BIPM的CMC清单上发布的测量SI单位的相关基准标准应在环境温度为25C下，使用相关色温为2856K的白炽灯（CIEA光源）发出的非偏振光校准光度计。在校准之前，光度计应在该环境条件中至少1h，以达到热平衡。光度计的人射窗口应被均匀照射并且完全覆盖。
光度计应定期重新校准：
制造商给出的校准间隔；
一或者至少每两年；
一或者使用者怀疑仪器的性能改变时。注：实际情况中，当灯建立为CIEA光源时，相关色温和分布温度是相等的。4.2照度计
4.2.1概述
校准照度计时，应保证人射光线垂直于有效参考平面，光源与有效参考平面的距离应大于限定光度距离。
如果照度计由参考光度计校准，两者的有效参考平面应是一致的。如果照度计是由标准灯校准的，则校准距离为标准灯的参考平面到照度计的有效参考平面间的距离。4.2.2平面照度E
平面照度E的照度计算见公式(1)E=Ex
式中：
Ex—有效参考平面上的照度。
.（1)
制造商应指出有效参考平面相对于光度计前端区域的位置。对于具有平面扩散片的照度计，有效参考平面通常为平面扩散片的前端平面。4.2.3球面照度E。0
球面照度E。的照度计算见公式（2）：E。=Ex
式中：
Ex——有效参考平面上的照度。有效参考平面位于球面接收器内，位于距球面顶点Y。=0.146倍球面直径d处。注；Y。是根据有效参考平面的截面积为光度计接收窗口投影面积的一半得到的，几何关系为：Y。=(1cosarcsin(1//2)])/2=0.1464）对于“球面照度”的定义，可分别见CIES017/E：2011,定义17-1244和定义17-12456
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柱面照度E5>
柱面照度Ec的照度计算见公式(3)：式中，
Ex—有效参考平面上的照度，
GB/T39388—2020/CIES023/E:2013（3)
有效参考平面位于柱面接收器内，平行于光度计的人射窗口，距离柱面接收器侧边。0.067倍直径d处（见图1)。
注：7。是根据有效参考平面的截面积为光度计接收留口投影面积的一半得到的。几何关系为；.=(1—cos(arcsin(1/2)))/2=0.0674.2.5半柱面照度Esc)
半柱面照度Esc的照度计算见公式（4)：2
式中：
有效参考平面上的照度。
-（4)
有效参考平面位于柱面接收器内，平行于光度计的入射窗口，距离柱面接收器侧边。一0.067倍直径d处（见图1)。
注：。是根据有效参考平面的截面积为光度计接收窗口投影面积的一半得到的。几何关系为：.=(1cos(aresin(1/2)))/2-0.0670.067 d
参考平面
说明：
柱面直径。
图1一个柱面（半柱面）照度计的有效参考平面4.2.6半球面照度E2元
半柱面照度E的照度计算见公式（5）：5）使用的符号为E2。对于“柱面照度”的定义，可分别见CIES017/E：2011，定义17-273和定义17-274。6）对于*半柱面照度”的定义，可分别见CIES017/E：2011，定义17-1160。7
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GB/T39388—2020/CIES023/E.2013式中：
Ex—有效参考平面上的照度。
（5）
有效参考平面位于柱面接收器内，平行于光度计的人射窗口，距离柱面接收器侧边Y。=0.067倍直径d处(见图1)。
注：。是根据有效参考平面的截面积为光度计接收窗口投影面积的一半得到的。几何关系为：y.=(1—cos(arcsin(1/2)))/2=0.0674.3亮度计
亮度计的校准，应使用具有发光表面明显大于亮度计测量视场的亮度标准，应保证亮度标准的均匀性以确保不均匀问题不会对校准产生明显影响或者可以被校正。4.4校准不确定度
光度计校准因子的不确定度，是由测量过程产生的不确定度和有证书的参考标准的量值不确定度组合而成的。应宣称光度计校准因子的总不确定度。参考标准的量值不确定度应来自该标准的校准证书。其他在测量过程中产生的不确定度贡献包括：
工作标准的量值不确定度；
标准的老化：
一与测量光源相关的V(）函数失匹配（如采用4.1所述的相关色温为2856K的白炽灯校准光度计，则可用公式（10）中的失配指数m来表示）：与标准和被测设备的电学量测量值相关的不确定度一与几何调整相关的不确定度（有效参考平面间的相互位置和角度设置）；杂散光；
一环境温度改变；
由于光源的热辐射产生的光度计温度变化；有限的显示分辨率。
如果上述的任何参数或者其他不确定度贡献可以被量化，并且由参数变化导致的光度计信号变化是已知的（例如灵敏度系数已知），则应对最终读数进行校正，面总不确定度会相应降低。不确定度应根据ISO/IECGuide98-3：2008（GUM)及其附则中规定的步骤进行评估，有关测量不确定度的细节见CIE198：2011。4.5初始调节
初始调节指数为光度计示值数与对应参考值的相对偏差的绝对值。初始调节的质量指数为光度计示值与对应参考值Y。相对偏差的绝对值，见公式（6）：f=|Ya/Yal-1]
...(6)
生产商通常会将光度计示值调节至参考值，此时了二0，但。的不确定度却与初始校准过程的不确定度相对应；该不确定度值应与f一起给出（见4.4)。注：对于低成本的光度计，它们的示值调整过程常常被简化，并且参考标准的量值不确定度更大，因此该质量指数的值也会明显增大。
4.6光度计的核查
应定期核查光度计与V(a）函数的光谱匹配。一种简单的验证方法是，首先使用CIEA光源校准8
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GB/T39388—2020/CIES023/E:2013光度计，然后与参考表比较对于三波段灯（荧光灯或RGB-LED灯）的光度响应。通常没有必要核查光度计的其他质量指数，除非光度计遭到损坏或者怀光度计不能正确工作。如果制造商或者校准实验室在日常维护核查中对仪器进行了调节，应通知用户并且向用户报告调节前后的校准因子。
5照度计和亮度计的特性
5.1一般考虑
本标准定义了具体的测量条件，例如光谱波长范围和带宽。如果因为某些原因，一些规定条件无法满足，也可使用替代步骤，此时应评估选择不同步骤的影响，但结果应按本标准的规定报告，不确定度分析取决于测量步骤，例如，5.3.2中给出了确定光度计紫外响应时所使用的光源的要求，本标准的使用者允许使用不同类型的照明光源，如光谱扫描光源，然后利用数值方法计算出规定光源下的紫外响应，但应评估选择不同光源时的影响，并相应地调整不确定度分析。大多数质量指标是基手理想特性和被测特性的绝对比较而得到的。若光度计的质量指标接近手理想值则应进行特殊考量。此时，不能直接用定义量值指标的公式，且应采用蒙特卡罗分析，某一特定质量指标（如了，)的值不仅取决于输入量s（a），还由输人量的不确定度以及它们之间的关联所决定。除非另有说明，质量指标应基于ISO11664-2：2007/CIES014-2：2006中规定的CIE标准A光源得出（实际测量中为CIEA光源）。5.2光谱特性
5.2.1概述
光度计的相对光谱响应度s（a）应与明视觉下的光谱光视效率函数V（a）匹配。有多个不同的参数来描述光谱匹配质量。如果光源的相对光谱分布S2（入）和探测器的相对光谐响应度已知，光度计的读数应使用光谐失配校正因子F[Sz（a)来校正。如果光源的相对光谱分布未知，则可使用通用V(>）失匹配指数（参见附录B)的概念来表征该光度计。5.2.2测量
为了针对不同光谱分布的光源表征光度计的质量，需要获得光度计的光谱响应度。光谱测量应符合CIE202：2011的规定。V（a）函数的定义覆盖了完整的光度光谱范围，360nm830nm。在实际测量中，该光谱范围的两端限值很难达到，对于评估f，测量380nm~780nm范围内的相对光谱响应度已经足够，因为本标准仅包含普通照明情况。可见波长范围边界区域的光谱响应度小，因而对光度响应的贡献也很小，但是不确定度却较大。虽然如此，为了确定光度响应度和光谱失配校正因子，测量范围应涵盖光度计的全部波长敏感范围。应使用波长可调的单色光源测量，其扫描步长应小于或等于5nm，光谱带宽应小于或等于5nm。对于不对称的带通函数或者带宽大于5nm的情况，应采用光谱带通校正方法。5.2.3光度响应度
光度计的响应度通常定义为探测器输出和输入之比，在光度学中，输入辐射用光谱光视效率函数V（入）进行光谱加权，得到的响应度被称为绝对光度响应度sv，按公式（7）定义：7）该标准仅针对明视觉条件下的光度计。对于非明视觉，可类似推导出相应概念和参数。光谱光视效率函数在GB/T20151-2006中定义。9
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