ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-физических ИЗМЕРЕНИЙ

РЕКОМЕНДАЦИЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВЕТОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ОБРАЗЦОВЫЕ И РАБОЧИЕ
МЕТОДИКА МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ И ПОВЕРКИ

МИ 2229-92

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА ВНИИОФИ Государственного комитета по стандартизации, метрологии и сертификации при Президенте России

РАЗРАБОТЧИКИ: Трубников А.И., канд. техн. наук (руководитель темы), Столяревская Р.И., канд. техн. наук, Кузнецов В.П., Петрова Н.В.

УТВЕРЖДЕНА ВНИИОФИ

ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ВНИИМС

ВЗАМЕН МУ 175

Настоящие рекомендации распространяются на образцовые и рабочие светоизмерительные электрические лампы накаливания, изготавливаемые в соответствии с требованиями ГОСТ 10771-82 и устанавливают методику метрологической аттестации и периодической поверки средств измерений световых величин.

При выпуске из производства все светоизмерительные лампы поверяются как рабочие. Перевод ламп в разряд образцовых может быть осуществлен только после испытаний их во времени. Основанием для перевода является сохранение лампой соответствующей величины в пределах допуска погрешности средств измерений по ГОСТ 8.023-90 за межповерочный интервал, который соответствует: для образцовых - 1 год, для рабочих - 2 года (приложение 1).

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА АТТЕСТАЦИИ И ПОВЕРКИ

1.1. При проведении аттестации и поверки должны быть выполнены операции, указанные в табл. 1.

1.2. Все установки и входящие в их состав средства измерений должны быть аттестованы или поверены в соответствии с требованиями табл. 2.

1.3. При проведении аттестации и поверки должны быть применены следующие средства поверки:

система питания и контроля электрических параметров режима горения;

система определения цветовой температуры Т_ц (температуры распределения)^*;

____________

^* система определения цветовой температуры может быть аттестована в качестве отдельной установки для ламп силы света и светового потока одновременно.

система передачи размера единиц световых величин.

Таблица 1

Таблица 2

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1. При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности согласно «Правилам устройств электрических установок» и «Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденным Госэнергонадзором.

2.2. Заземление установок должно быть выполнено в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81.

2.3. При работе с лампами необходимо соблюдать требования безопасности в соответствии с разделом 2 ГОСТ 12.2.007-13-88. Работать в защитных очках (тип ЗП или ЗН по ГОСТ 12.4.003-80) при ввинчивании и вывинчивании вакуумных ламп из патрона.

2.4. Помещение, где проводят исследования метрологических характеристик светоизмерительных ламп, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

3. УСЛОВИЯ АТТЕСТАЦИИ И ПОВЕРКИ

При проведении аттестации и поверки должны соблюдаться следующие условия:

4. ПОДГОТОВКА К АТТЕСТАЦИИ И ПОВЕРКЕ

4.1. Подготовку к аттестации и поверке средств измерений проводят в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации этих установок и инструкциями по эксплуатации на серийно выпускаемые средства измерений силы тока и напряжения, на блоки питания.

4.2. Правила обращения с лампами.

Перед измерениями лампа должны быть промыта дистиллированной водой по ГОСТ 6709-72, этиловым спиртом по ГОСТ 18390-73 и вытерта чистой мягкой тканью. После промывки работа с лампами должна осуществляться только через чистую мягкую ткань (льняные перчатки). Без льняных перчаток лампу брать запрещается. Контакты цоколя должны быть защищены тонкой наждачной бумагой, а изоляция протерта от пыли и металлических опилок. Лампы хранят в таком же положении, в каком они находятся при измерениях (цоколем вниз - для ламп силы света и цоколем вверх - для ламп светового потока).

Перед началом измерений лампы медленно (30 - 40 с) выводят в электрический режим, соответствующий заданной цветовой температуре, доставляют для прогрева и стабилизации (в течение не менее 4 мин. - для вакуумных ламп и не менее 7 мин. для газополных ламп).

Случаи кратковременного перекала, случайных сотрясений, небольших ударов и т.п. должны быть отмечены в журнале и карте ламп (Приложение 3). Вплоть до последующей поверки данная лампа по возможности не употребляется, а в случае использования ее данные учитываются с пониженным весом.

5. ПРОВЕДЕНИЕ АТТЕСТАЦИИ И ПОВЕРКИ

5.1. Внешний осмотр и опробование.

Внешний осмотр проводят в затемненном помещении на темном фоне при сильном боковом освещении, а также при подаче на лампу напряжения, составляющего 10 - 30 % от рабочего значения.

Стекло колбы должно быть бесцветным и чистым (внутри и снаружи), должны отсутствовать царапины, трещины, пятна распыления тела накала. Для колб ламп силы света на плоскости колбы параллельной плоскости тела накала не должно быть свилей, пузырей и прочих неоднородностей, видимых невооруженным глазом. Отсутствие окрашенности стекла проверяют, рассматривая лампу при боковом освещении на фоне белой бумаги.

Контроль тела накала лампы проводят визуально с помощью лупы с двух-трехкратным увеличением. Провисание нити в холодном состоянии и при рабочем напряжении, смещение нити в крючках при наклонах лампы, а также неоднородность нити не допускается.

Опробование проводят включением лампы при напряжении накала 10 - 30 % от номинального.

5.2. Отжиг.

Лампы, выпущенные из производства, требуют отжига. Неотоженные лампы быстро меняют световые и электрические параметры в первые часы горения. Перед первичной аттестацией лампы необходимо отжечь в течение 10 часов при номинальном напряжении. Затем определяют электрические параметры светоизмерительной лампы, соответствующие требуемой цветовой температуре. После этого в течение 8 - 12 часов наблюдают стабильность световых и электрических параметров. Для этого через каждый час проводят измерения силы тока и светового параметра. Если максимальное отклонение светового параметра от среднего значения произведенных измерений не превышает ± 1,3 %, а отклонение значения силы тока - ±0,15 %, процесс отжига считается законченным. В отдельных случаях процесс отжига может достигать 30 - 50 часов. Отжиг ламп следует проводить с определенной полярностью: (-) - на центральном контакте, (+) - на боковом. После завершения отжига проводят определение цветовой температуры лампы.

5.3. Определение цветовой температуры светоизмерительных ламп

5.3.1. Спектральный состав излучения светоизмерительных электрических ламп накаливания принято характеризовать цветовой температурой. Под этой величиной понимается такое значение температуры черного тела (полного излучателя), при котором цвет его излучения одинаков с цветом излучения исследуемого источника.

При передаче размера единиц световых величин методом компарирования источников различного спектрального состава на основе объективных фотометров с чувствительностью, отличающейся от относительной спектральной световой эффективности, вводят поправку К_с, учитывающую спектральный состав излучения сравниваемых источников:

где Е(Т₁), Е(Т₂) - спектральное распределение освещенности сравниваемых источников с температурами распределения T₁, T₂;

S(l) - спектральная чувствительность объективного фотометра;

V(l) - относительная спектральная световая эффективность.

Температура распределения Т_р является частным случаем цветовой температуры Т_ц.

Шкала Т_р в световых измерениях отстраивается от группы светоизмерительных ламп силы света, являющихся вторичным эталоном, для которого определена функция спектральной плотности энергетической освещенности в различных режимах питания ламп. Для каждого из режимов рассчитана на основе приближения Вина Т_р усредненная по нескольким отношениям спектральных компонентов в одном режиме.

5.3.2. Метод передачи Т_р основан на подборе такого рабочего напряжения лампы, при котором соотношение токов компаратора, освещаемого этой лампой, в красной и синей областях спектра совпадает с соотношением токов на градуировочной кривой компаратора для заданной Т_ц.

С помощью эталонной группы ламп градуируется компаратор сине-красного отношения, который позволяет передать Т_р светоизмерительным лампам в ранге ОСИ и РСИ.

С целью интерполяции промежуточных точек шкалы по известным значениям Т_р и соответствующим им напряжениям на лампах U_i на основании выбранного полинома

U_i = a + bT + cT² + dT³

рассчитываются коэффициенты a, b, c, d для каждой лампы вторичного эталона. Это позволяет определить для данной лампы режим питания по напряжению для любой заданной Т_р в интервале температур 2000 - 3000 К.

Градуировочная кривая (градуировочные точки) компаратора должны подтверждаться каждый раз перед началом работы по лампе сравнения, которую градуируют одновременно с компаратором. Лампа сравнения в случае работы компаратора в течение нескольких часов устанавливается дважды - в начале и в конце измерений.

Если отклонение от градуировочной кривой превышает ± 10 К, компаратор градуируется по всей группе ламп, входящих в комплект системы определения цветовой температуры.

При определении цветовой температуры исследуемой светоизмерительной лампы находят зависимость напряжения на цоколе лампы и отношения  для данной лампы не менее, чем в пяти режимах ее горения. Для этого на лампе устанавливается приближенное значение напряжения, близкое к рабочему участку цветовых температур. Измеряют токи для красного i_к и синего i_c светофильтра. Изменяя напряжение на лампе измеряют значения фототоков компаратора несколько раз. Из полученного ряда значений  находят значение напряжения, которое соответствует соотношению фототоков для заданной цветовой температуры на графике зависимости f (U). Операцию повторяют не менее трех раз. При этом также измеряется значение силы тока исследуемой лампы.

Воспроизводимость значений силы тока, проходящего через лампу при полученном для заданной Т_ц напряжении, должны быть не хуже, чем 0,2 % для РСИ и 0,1 % для ОСИ на протяжении всего межповерочного интервала.

5.4. Измерение силы света, освещенности, светового потока.

Передача размеров единиц силы света, освещенности, светового потока осуществляется сличением при помощи компаратора. В состав установки для передачи размеров единиц световых величин входят компаратор и аттестованная группа светоизмерительных ламп. В качестве компаратора в установке для передачи размеров единиц силы света и освещенности используется фотометр фотоэлектрического типа, светового потока - фотометрический шар с фотометром фотоэлектрического типа.

По группе аттестованных ламп определяется коэффициент компарирования  или  для силы света и светового потока соответственно, где R - реакция фотометра (в амперах, А), I - сила света (в канделах, кд), Ф - световой поток (в люменах, лм) для каждой лампы из группы. Значение коэффициента компарирования определяется как среднее из полученных значений для каждой группы ламп при определенной цветовой температуре. Данные заносят в Приложение 4.

Коэффициент компарирования определяется для каждого типа ламп при определенной цветовой температуре. В установках силы света типа АРМ СС следует также определить реакцию фотометра на лампу сравнения, выполняющую роль свидетеля стабильности компараторов и определяющую необходимость повторного определения S.

В установках силы света все измерения проводят на определенном расстоянии (не менее 1,5 м) между плоскостью тела накала ламп и плоскостью апертурной диафрагмы фотометра светового потока - при фиксированном положении фотометра.

В процессе измерений исследуемые лампы устанавливаются и прогреваются в соответствии с указаниями, данными выше. Затем снимаются показания приборов, регистрирующих сигналы фотометра и электрический режим работы лампы, и заносятся в Приложение 3.

Снимается не менее десяти отсчетов фототока фотометра и в таблицу заносится среднее значение Р_ср.

Световая величина вычисляется из соотношения  и  для величины силы света и светового потока соответственно. Измерения повторяют еще два раза. Находят среднее из трех полученных значений световой величины.

 и

Результаты вычислений заносят в Приложение 5.

В установках для передачи размеров единиц силы света и освещенности трехканального типа (АРМ СС) выполняется один цикл измерений. Световая величина рассчитывается как среднее из показаний трех фотометров.

Для контроля стабильности компаратора в процесс измерений включают лампу сравнения, которую устанавливают перед началом измерений светоизмерительных ламп и еще не менее одного раза в течение рабочего дня. По результатам измерений лампы сравнения вычисляют отклонение D_комп для коэффициента компарирования при заданной температуре:

где P_i - реакция фотометра на лампу сравнения при текущем измерении;

P - реакция фотометра на лампу сравнения при градуировке компаратора.

Если отклонение D_комп превышает погрешность метода передачи размера единицы для данного разряда по ГОСТ 8.023-90, то коэффициент компарирования необходимо определить заново.

5.5. Определение погрешности

Погрешность светоизмерительной лампы вычисляется по формуле:

D_о = К × S_S, где

где: q - значение погрешности группы аттестованных светоизмерительных ламп из комплекта установки;

t - коэффициент Стьюдента, равный 3,25 при доверительной вероятности Р = 0,99 - для образцовых ламп и равный 2,26 при доверительной вероятности Р = 0,95 - для рабочих ламп;

d_Iср - среднее квадратическое отклонение для десяти наблюдений, усредненное по числу измерений (n = 10);

D_комп = D_eо - составляющая погрешности, связанная со стабильностью компаратора (погрешность метода передачи размера единиц световых величин);

d_с - составляющая погрешности, связанная с долговременной стабильностью светоизмерительной лампы

где: I_св - значение световой величины, взятое из предыдущего свидетельства о поверке (аттестации) или из предыдущего протокола измерений при периодической аттестации;

I_изм - значение световой величины, полученное при измерении

6. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АТТЕСТАЦИИ И ПОВЕРКИ

6.1. Положительные результаты метрологической аттестации электрических ламп накаливания оформляют выдачей свидетельства, в котором указываются значения основной относительной погрешности и световой величины, цветовой температуры, электрических параметров.

6.2. Положительные результаты периодической поверки электрических ламп накаливания оформляют выдачей свидетельства установленной формы.

6.3. Электрические лампы накаливания, не удовлетворяющие требованиям рекомендаций, к применению не допускаются, свидетельство аннулируется.

Начальник лаборатории, к.т.н.                  А.И. Трубников

Начальник отдела метрологии                   В.П. Кузнецов

Ст. научн. сотр., к.т.н.                                 Р.И. Столяровская

Вед. инженер                                               Н.В. Петрова

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ характеристики светоизмерительных электрических ламп накаливания.

основные условия работы с ними

Светоизмерительные лампы разделяются:

по наполнению - на вакуумные и газополные;

по назначению - на лампы для измерения силы света и освещенности и лампы для измерения светового потока;

по метрологических характеристикам - на образцовые и рабочие лампы.

Вакуумные лампы имеют тело накала в виде прямых нитей; газополные - в виде нитей, свитых в спираль. Лампы для измерения силы света имеют коническую колбу: тело накала расположено в одной плоскости, которая при измерениях устанавливается перпендикулярно оси фотометрической скамьи. От этой плоскости ведется отсчет расстояний. Лампы применяются вместе с непрозрачным щитком, имеющим окно для пропускания света только от тела накала.

Лампы для измерения светового потока имеют широкую или грушеобразную форму колбы и практически симметричное относительно ее оси расположение тела накала.

При одном и том же установленном положении электрического тока свойства лампы меняются с течением времени, а также от зажигания к зажиганию. Причинами этого являются: изменение сопротивления нити накаливания, появление налета от распыления металла на колбе лампы, сложные процессы охлаждения нити конвекционными потоками (в газополных лампах), изменение состояния вакуума (в вакуумных лампах) и пр. Для наблюдения за стабильностью ламп одновременно со световыми измерениями производятся измерения электрических параметров.

Приложение 2

СВЕТОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Фотометрические установки должны иметь светозащитные экраны для исключения попадания постороннего рассеянного света. Диаметры отверстий в экранах и количество экранов выбирают так, чтобы все лучи от источника попадали в фотометр и одновременно, чтобы фотометр был экранирован от всех лучей, отраженных от поверхностей фотометрического тракта. Соблюдение этого условия проверяют отдельным наблюдением: приемная поверхность должна быть видна только с основного направления и любая точка приемной поверхности должна быть видна со стороны любой точки тела накала лампы.

Для исключения света, отраженного от колб ламп, фотометрические установки для передачи размеров единиц силы света и освещенности должны быть оборудованы непрозрачными щитками, имеющими окно для пропускания света от тела накала. Щиток перед лампой устанавливают симметрично относительно тела накала.

Размеры окон в щитках для разных типов ламп:

Щиток следует располагать от стекла колбы на расстоянии 10 - 15 мм.

Лампы, защитные экраны и щитки, приемная площадка фотометра устанавливаются на оптической оси фотометрической установки. Плоскости нитей накала лампы и приемной поверхности фотометра устанавливаются перпендикулярно оптической оси.

Приложение 3

Карта лампы

Дата	Напряжение, В	Сила тока, А	Свет. вел-на, кд, лм	Цв. темп., К		Книга стр.
1	2	3	4	5	6	7

Приложение 4

№ лампы	Цветовая температура, К	Режим горения		Световой параметр (кд, лм)	Показания фотометра R, мкА	Коэффициент компарирования
		И, В	i, А			S	Scp

Приложение 5

№ измерения	Режим горения		Показания фотометра Rср, мкА	Световой параметр (кд, лм)	Среднее значение световой величины	dI
	И, В	i, А

СОДЕРЖАНИЕ