張瑞鋒 孔 煒 邱黛君 王 磊

(山東省計(jì)量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014)

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光學(xué)密度計(jì)示值校準(zhǔn)表及其在實(shí)際工作中的應(yīng)用

張瑞鋒 孔 煒 邱黛君 王 磊

(山東省計(jì)量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014)

漫透射視覺密度計(jì)的示值通過與標(biāo)準(zhǔn)密度片的密度值比較進(jìn)行校準(zhǔn)。一般檢定證書或校準(zhǔn)證書上均附有密度示值的校準(zhǔn)結(jié)果，即示值校準(zhǔn)表。本文給出了幾種在光學(xué)密度計(jì)實(shí)際使用過程中利用給定的密度示值校準(zhǔn)表的方法，儀器使用人員可參考使用。

光學(xué)密度；示值校準(zhǔn)表；應(yīng)用

0 引言

光學(xué)密度又稱為“視覺密度”，是指投射在試樣上的光通量與投射過它的光通量之比的常用對(duì)數(shù)，多見于電影膠片洗印、印刷制版、工業(yè)探傷、醫(yī)療衛(wèi)生、勞動(dòng)保護(hù)等行業(yè)[1-2]。漫透射視覺密度計(jì)(又稱黑白密度計(jì)，以下簡稱密度計(jì))是進(jìn)行光學(xué)密度測量的計(jì)量儀器[2-5]，其量值的準(zhǔn)確性直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。為保證密度計(jì)量值的準(zhǔn)確可靠，需對(duì)密度計(jì)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。根據(jù)JJG 920—1996《漫透射視覺密度計(jì)檢定規(guī)程》的要求，用標(biāo)準(zhǔn)視覺(黑白)密度片對(duì)密度計(jì)進(jìn)行檢定，標(biāo)準(zhǔn)密度片級(jí)數(shù)不少于12級(jí)。在檢定示值誤差時(shí)，首先用密度值為2.0左右的標(biāo)準(zhǔn)密度片校準(zhǔn)密度計(jì)，然后測量標(biāo)準(zhǔn)密度片的各級(jí)密度值，重復(fù)測試3次，計(jì)算各級(jí)測量值的平均值及與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差[6]。將各級(jí)密度值的標(biāo)準(zhǔn)值、測量值及誤差做成一個(gè)表稱為密度計(jì)示值校準(zhǔn)表，一般檢定證書上均附帶這個(gè)表。該表格給出了該密度計(jì)在使用過程中對(duì)測得的密度值進(jìn)行修正的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際工作中具有重要的作用。下面就密度計(jì)示值校準(zhǔn)表在實(shí)際工作中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 實(shí)例

表1是某臺(tái)黑白密度計(jì)鑒定證書給出的示值校準(zhǔn)表。校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)密度片為21級(jí)，密度間隔0.2，標(biāo)準(zhǔn)密度值由中國計(jì)量科學(xué)研究院給出，可溯源至國家光學(xué)密度基準(zhǔn)。

表1 某臺(tái)黑白密度計(jì)的示值校準(zhǔn)表

在實(shí)際工作中，示值校準(zhǔn)表有以下幾種使用方式。

1.1 直接使用

當(dāng)實(shí)際測量值在表1中各標(biāo)準(zhǔn)值附近時(shí)，可直接用表中給出的誤差值對(duì)測量值進(jìn)行修正。比如：用上述密度計(jì)在進(jìn)程密度測量時(shí)，某次測量的測量值為1.47，通過查表知道該儀器在1.50時(shí)誤差為0.01。由于測量值1.47與標(biāo)準(zhǔn)值1.50比較接近，可以認(rèn)為此時(shí)的測量誤差也是0.01，從而得到修正后的測量值為1.46。

1.2 內(nèi)插法

當(dāng)實(shí)際測量值處于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值之間，且與上下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值之差的絕對(duì)值相差不大時(shí)，可以考慮用內(nèi)插法，通過表中給出的數(shù)據(jù)計(jì)算得到此時(shí)的修正值。例如：某次測量值為3.80，通過查表知道該測量值處于第19級(jí)3.75和第20級(jí)3.92兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值中間，且與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值之差的絕對(duì)值近似相等，由于儀器在3.75和3.92兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值附件的修正值不同，采用哪個(gè)都不合適，此時(shí)可以采用內(nèi)插法，利用相鄰兩級(jí)密度值的誤差值，計(jì)算出此時(shí)的修正值，從而對(duì)測量值進(jìn)行修正，經(jīng)過計(jì)算修正值為0.011，修正后的測量結(jié)果為3.80+0.011=3.811，修約后為3.81。

1.3 校準(zhǔn)曲線

我們將表1中的測量值作為橫坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)值作為縱坐標(biāo)，得到如圖1所示曲線。該曲線表示當(dāng)儀器顯示值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。利用最小二乘法對(duì)曲線進(jìn)行了擬合，擬合結(jié)果為：

y=1.003x-0.017

(1)

式中：y為儀器示值；x為校準(zhǔn)后的測量值。

通過該方程，根據(jù)測量值可以方便地計(jì)算出修正后的結(jié)果。以儀器顯示值為3.80為例，通過計(jì)算可以得到此時(shí)的測量結(jié)果應(yīng)為3.79。

圖1 根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)擬合出的校準(zhǔn)曲線

2 需要注意問題

示值校準(zhǔn)表是確保密度計(jì)示值準(zhǔn)確性的重要資料，在實(shí)際使用中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)計(jì)量儀器保管人和使用人應(yīng)負(fù)責(zé)確保將新的修正數(shù)值及時(shí)予以更新，將新的修正值替換舊的修正值；2)示值校準(zhǔn)表必須是經(jīng)法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)使用標(biāo)準(zhǔn)密度片進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)后出具的數(shù)值，由于標(biāo)準(zhǔn)密度片和工作密度片在密度級(jí)數(shù)、密度間隔、不確定度等方面存在的差異，在制作校準(zhǔn)曲線時(shí)，不能用工作密度片(一般為7～8級(jí))對(duì)黑白密度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)后出具的示值校準(zhǔn)數(shù)值；3)由于校準(zhǔn)曲線是利用已知的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合后得到的，其使用范圍應(yīng)僅適用于進(jìn)行校準(zhǔn)的密度范圍(一般為0～4D)，一般不能利用外推法對(duì)該密度范圍之外的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

正確使用檢定/校準(zhǔn)證書給出的示值校準(zhǔn)表，對(duì)提高被測光學(xué)密度值的準(zhǔn)確性具有重要的影響。測試過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇合適的示值校準(zhǔn)表使用方法，同時(shí)還要確保示值校準(zhǔn)表中修正值的來源及其適用范圍，避免錯(cuò)誤使用對(duì)實(shí)際工作帶來的不利影響。

[1] 劉子龍、陳銳，等.大幅提高視覺密度國家基準(zhǔn)測量水平的方法研究.物理學(xué)報(bào)，2012，61(23)：230601-1～230601-6

[2] 唐敏然，何欣.漫透射視覺密度計(jì)示值誤差的測量結(jié)果不確定度評(píng)定.計(jì)量與測試技術(shù),2006，33(3)：37-38

[3] 葉軍安，陳曦，等.關(guān)于黑白密度計(jì)(透射式)校準(zhǔn)方法的探討.計(jì)量與測試技術(shù)，2011，38(12)：20，23

[4] 穆梓.密度計(jì)校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)密度片的自制.縮微技術(shù)，1995(3)：16-18

[5] 肖亮，張露妍.工作黑白密度片的測量結(jié)果不確定度評(píng)定.工業(yè)計(jì)量，2012(z1)：180-181

[6] JJG 920—1996漫透射視覺密度計(jì)檢定規(guī)程

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.05.20