A fényességmérés összehasonlító optikai mérés. A műszer egy meghatározott beesési és észlelési geometriában a mintáról visszavert fényáramot egy meghatározott törésmutatójú, ideális sima fekete üveg referenciafelülethez viszonyítja. Ezért a „GU” csak a geometria és a szabványosítási konvenció megadásával értelmezhető.
1. Mérési feladat és mérendő mennyiség
A példában egy hordozható, háromgeometriás fényességmérőt kalibrálunk hitelesített fényességetalonokkal. A fő eredmény a 60° geometriában kijelzett fényességi érték, gloss unitban (GU), de a kalibrálási tervnek a 20° és 85° tartomány viselkedését is igazolnia kell.
ΔG = Gind − Gref
ahol Gind a műszer kijelzése, Gref pedig az etalon tanúsított értéke azonos geometriában.
2. Mit jelent a fényességi érték?
A fényesség nem azonos a teljes reflexióval, a színnel vagy a felület érdességével, bár ezekkel kapcsolatban állhat. A mérés a spekuláris irány környezetében, meghatározott apertúrával és spektrális érzékenységgel gyűjtött jelre épül.
3. A 20°, 60° és 85° geometria szerepe
Nagy fényességű felületekhez. A spekuláris csúcs meredeksége miatt a szög- és pozicionálási hiba különösen kritikus.
Általános geometria és elsődleges besorolási pont. A legtöbb felület összehasonlítására ezt használják.
Kis fényességű, matt felületekhez. A gyenge jel, a szórt komponens és a felületi heterogenitás dominálhat.
A geometriák eredményei nem válthatók át egymásba univerzális képlettel. Minden geometria önálló mérési skála, saját etalonértékkel és bizonytalansággal.
4. Mérési modell
G = Gind + Cref + Clin + Cang + Cap + Cpos + Ctemp + Cdrift
A legtöbb korrekciót a gyakorlatban nullának vesszük, de bizonytalanságukat csak validált bizonyíték alapján lehet elhanyagolni. A modell lehet közvetlen eltérésmodell vagy több etalonnal illesztett kalibrációs függvény.
5. Fényességetalonok és visszavezethetőség
A megfelelő etalonkészlet több fényességi szintet és lehetőleg mindhárom mérési geometriát lefedi. A nagy fényességű fekete üveg mellett közepes és kis értékű kerámia vagy bevonatos etalonok szükségesek a linearitás és a tartományvégek igazolásához.
- Az etalon értéke geometriafüggő; a tanúsított 60° érték nem használható 20° vagy 85° kalibrálására.
- A felület tisztítása, karcolódása, ujjlenyomata és öregedése közvetlen skálahibát okozhat.
- Az etalonlap orientációja és a mérési pont helye rögzítendő, ha a felület nem tökéletesen homogén.
- A tárolási tok, a pormentes kezelés és a közbenső ellenőrzés a visszavezethetőségi lánc része.
6. A műszer optikai és elektronikai hatásai
A fényességmérő validálásának nem szabad egyetlen etalonon végzett beállításra korlátozódnia.
- Szöghelyesség és apertúra: a beeső és észlelő nyaláb középiránya, valamint szögeloszlása.
- Linearitás: több fényességi szintből felépített eltérésgörbe.
- Nullpont és sötétjel: különösen fontos 85° geometriában és matt felületeknél.
- Spektrális illesztés: színezett vagy spektrálisan szelektív felületeken műszerközi eltérést okozhat.
- Hőmérséklet és bemelegedés: LED-forrás, detektor és elektronika rövid távú stabilitása.
- Automatikus tartományváltás: a skálák közötti folytonosságot külön ellenőrizni kell.
7. Pozicionálás, görbület és felületi heterogenitás
A hordozható műszer talpfelületének teljesen fel kell feküdnie. Görbült, keskeny vagy strukturált mintán a geometria megváltozik, a mérőnyílás részben kitakaródhat, és a kijelzés nem lesz összevethető sík etalonon végzett kalibrálással.
8. Számszerű bizonytalansági költségvetés 60° geometriában
A példa egy 60,0 GU névleges értékű etalon mérésére vonatkozik. A komponensek abszolút standard bizonytalanságok GU egységben.
| Komponens | Standard u (GU) | Értékelés |
|---|---|---|
| Etalon tanúsított értéke | 0,25 | Kalibrálási bizonyítvány |
| Ismételhetőség | 0,10 | A-típusú |
| Újrapozicionálás | 0,18 | Eltávolítás és visszahelyezés |
| Etalon homogenitása | 0,12 | Több mérési pont |
| Linearitás és interpoláció | 0,20 | Etalonsor |
| Szög- és apertúrahatás | 0,16 | Geometriai validálás |
| Hőmérséklet és rövid távú drift | 0,08 | Környezeti vizsgálat |
| Felülettisztítás reprodukálhatósága | 0,10 | Kezelési vizsgálat |
uc = 0,44 GU · U = 0,88 GU (k = 2)
G60 = 60,0 GU ± 0,9 GU
9. Miért nem lehet egyetlen bizonytalanságot megadni?
A bizonytalanság a fényességi szint és a geometria függvénye. Nagy fényességnél a szöghelyesség és az etalon felületállapota, kis fényességnél a nullpont, a jel-zaj viszony és a minta heterogenitása válhat dominánssá.
| Tartomány | Jellemző domináns hatások | Javasolt értékelés |
|---|---|---|
| 20°, nagy fényesség | Szög, apertúra, etalon karcolódás | Sűrűbb felső tartományú etalonsor |
| 60°, közepes tartomány | Etalonérték, linearitás, pozicionálás | Teljes skálagörbe |
| 85°, kis fényesség | Nullpont, zaj, szórt fény, homogenitás | Többszöri mérés és matt etalonok |
10. Interaktív költségvetés-számító
Adja meg az abszolút standard bizonytalansági komponenseket GU egységben. A számító négyzetes összegzést és varianciarészesedést végez.
| Komponens | u (GU) | Varianciarész |
|---|---|---|
| Etalon értéke | ||
| Ismételhetőség | ||
| Újrapozicionálás | ||
| Etalon homogenitása | ||
| Linearitás | ||
| Geometria | ||
| Hőmérséklet és drift | ||
| Tisztítás reprodukálhatósága |
11. Eredményközlés és alkalmazási korlát
A bizonyítványban szerepeljen a mérési geometria, a műszer és etalon azonosítása, a kalibrálási pontok, az etalonok orientációja és mérési helye, a környezeti feltételek, az ismétlésszám, a kijelzési felbontás, valamint az eredményhez tartozó kiterjesztett bizonytalanság.
12. ISO/IEC 17025 auditori ellenőrzőpontok
- A mérendő mennyiség és a 20°/60°/85° geometria egyértelműen definiált.
- Az etalonok geometriafüggő értékei és bizonytalanságai dokumentáltak.
- Az etalonok tisztítása, kezelése, tárolása és felületi állapota szabályozott.
- A műszer linearitása több fényességi szinten igazolt.
- A nullpont és a kis fényességi tartomány viselkedése ellenőrzött.
- Az újrapozicionálás és az etalon homogenitása elkülönítve értékelt.
- A környezeti feltételek és a bemelegedési idő meghatározott.
- A kalibrációs szoftver, kerekítés és adatátvitel validált.