辐射亮度计是获取光谱辐射亮度、色度、眩光等关键参量的核心仪器,其量值准确直接影响平板显示、照明设计、遥感定标等领域的计量一致性。本文从实验室基准、现场传递、标准化三个层面,系统梳理现行校准方法与标准化体系,供计量、检测及研发人员参考。
一、实验室基准:绝对定标
1.积分球标准光源法
依据JJG211-2005《亮度计》检定规程,将积分球出口作为朗伯体辐射源,出光口中心与被校仪器入口同轴等高,测得的光谱辐射亮度值L₁(λ)与溯源至国家基准的标准值L₂(λ)比较,按公式
ΔL(λ)=[L₁(λ)-L₂(λ)]/L₂(λ)×100%
计算示值误差,可覆盖380nm–780nm可见波段,不确定度优于1.5%(k=2)。
2.相关光子自校准技术
利用自发参量下转换(SPDC)产生成对相关光子,通过双路单光子探测器符合计数,直接导出探测器绝对量子效率η,实现无需外部标准的“量子基准”自校准,已应用于微光辐亮度计,系统相对扩展不确定度0.3%。
3.热红外黑体法
在-40°C–60°C范围内,以镀金反射镜切换方式获取两个辐射亮度水平,建立输出电压与辐射亮度的线性模型,完成多通道红外辐射计定标,线性相关系数优于0.999。

二、现场传递:可移动标准
1.漫射标准色板法
将色温2856K标准A光源照射漫射色板,亮度计45°方向接收,复现性好,可用于实验室长期监测,但不便携带。
2.白场仪法
一体化白场仪内置三基色LED,可在现场产生任意色温、亮度的标准光场,直接测量被校仪器示值误差,方便现场周期性核查。
3.双仪器比对
同时用已校准基准光谱成像仪与待校仪拍摄同一场景,结合BP神经网络建立灰度-辐射亮度映射,实现外场无黑体辐射源的快速定标,显著降低对严苛实验条件的依赖。
三、标准化体系
1.计量法规
我国现行JJG211-2005、JJF1546-2015《光谱辐射亮度计校准规范》等规程,明确了积分球光源、标准A光源、几何条件、不确定度评定方法,确保量值溯源链完整。
2.行业应用规范
平板显示领域已发布《光谱辐射亮度计亮度与色度校准装置技术要求》(BookSci2023),规定球体亮度源与光谱显色测量组合的技术指标,使校准装置满足行业0.3%亮度、0.001色度不确定度要求。
3.国际互认
通过CIPR关键比对,将SPDC自校准、积分球法结果与国际计量局(BIPM)基准进行比对,实现校准证书国际互认,支撑跨国供应链量值一致性。
四、实施建议
对实验室:建立“基准-工作标准-核查标准”三级体系,基准采用SPDC或低温辐射计保持绝对量值,工作标准用积分球每周自检,核查标准用白场仪每日比对。
对现场:优先选用白场仪或双仪器比对法,每半年回实验室做一次积分球全称量校准,形成闭环控制。
对产业:制定企业级校准作业指导书,统一测试距离、积分时间、环境温度,建立数据追溯数据库,实现批次质量可控。