JJF(津) 201-2026 光伏组件光衰试验箱校准规范

引 言 .................................................... ........................................... （II）

1 范围 .................................................. .................................. （1）
2 引用文件 ........................ ......... （1）
3 术语和计量单位 ..... ............... （1）

3.1 光谱匹配度 spectral match ....... ..... （1）
3.2 辐照度不均匀度 irradiance non-uniformity ........... ..... （1）
3.3 辐照度不稳定度 irradiance instability ........ .... （1）
3.4 辐照度 irradiance ....... （1）
4 概述 ...
5 计量特性 ........................... ......... （2）
6 校准条件 ................................... ........................ （2）
6.1 环境条件 ................................ ........................... （2）
6.2 测量标准及要求 ................ .................................... （3）
7 校准项目和校准方法 ... .............. （3）
7.1 校准项目 .................. ............ （3）
7.2 校准前检查 ........... ....................... ......................... ....................... （3）
7.3 校准方法 ................................................. ..................... ............................... （3）
8 校准结果 ................................................................................................................................................. （6）
9 复校时间间隔 .................... .................... ............ ............................................................. （7）

附录 A 校准结果内页推荐格式 ..................................................... .............................................................. （8）

附录 B 校准原始记录内页推荐格式 .................. ............................ （10）

附录 C 校准结果不确定度评定示例 .. ....... ........................ （13）

本规范依据国家计量技术规范 JJF 1071《国家计量校准规范编写规则》和 JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》基础性系列规范进行编写。

本规范为首次发布。

光伏组件光衰试验箱校准规范

1 范围

本规范适用于光伏组件光衰试验箱辐照度、光谱匹配度、辐照度不均匀度、辐照度长期不稳定度、温度的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件:

IEC 60904-9 2020 光伏器件第9部分:太阳模拟器特性分类

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于该规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3 术语和计量单位

下列术语和计量单位适用于本规范:

3.1 光谱匹配度 spectral match

太阳模拟器光源的光谱辐照度与 IEC 60904-3 中规定的 AM1.5G 标准光谱辐照度的偏差。

[IEC 60904-9 2020，3.8]

3.2 辐照度不均匀度 irradiance non-uniformity

在整个有效工作区域内，太阳模拟器辐照度的最大值 (E_U_max ) 和最小值 (E_Umin) 之间的相对偏差。

[IEC 60904-9 2020，3.9]

3.3 辐照度不稳定度 irradiance instability

有效辐照面内任意给定位置上，在规定的时间间隔内，太阳模拟器的辐照度最大值
E_Smax ）和最小值 (E_Smin) 之间的相对偏差。

[IEC 60904-9 2020，3.10]

3.4 辐照度 irradiance

单位面积上接收到的辐射能量的大小，单位通常是 W/m²

4 概述

光伏组件光衰试验箱是能够控制温度、模拟自然太阳光谱和辐照度的一种光源设备，通常由电源、光源，光学设备、滤光片、温度控制箱、以及操作系统组成。

5 计量特性

5.1 辐照度相对示值误差:一般不超过±10%。
5.2 光谱匹配度:0.4~2.0

光谱匹配度等级划分标准如表 1 所示:

等级	光谱匹配特性
	有效光谱范围 400 nm ~ 1100 nm	有效光谱范围 300 nm ~ 1200 nm
A	[0.75,1.25]	[0.75,0.875)或者(1.125,1.25]
B	[0.6,0.75)或者(1.25,1.4]	[0.6,0.75)或者(1.25,1.4]
C	[0.4,0.6)或者(1.4,2.0]	[0.4,0.6)或者(1.4,2.0]

5.3 辐照度不均匀度:0~10%。
5.4 辐照度长期不稳定度:0~10%。

辐照度不均匀度和辐照度长期不稳定度等级划分标准如表 2 所示:

等级	辐照度不均匀度	辐照度长期不稳定度
A	2%	2%
B	5%	5%
C	10%	10%

5.5 温度最大允许误差:±1.0℃

注:具体计量特性，可参照被校测试系统的技术要求。以上要求不适用于合格性判别，仅供参考。

6 校准条件

6.1 环境条件
6.1.1 环境温度:（15～35）℃。

6.1.2 湿度: ≤85%RH 。
6.1.3 其他条件:环境清洁通风，无影响仪器正常工作的电磁场、机械振动等不利因素，应避免其他冷、热源和光照的影响。
6.2 测量标准及要求
6.2.1 光谱仪（光谱辐照度计）:用于测量光谱辐照度分布，工作波长至少覆盖 300nm 到1200nm 的范围，波长准确度±2nm。
6.2.2 总辐射表: 10W/m²∼1600W/m² ，不确定度优于: U_rel=2.0%,quadk=2 。
6.2.3 检测器:包括检测器探头和数据采集器，用于测量辐照度不均匀度和不稳定度，不稳定度优于 0.2%，线性优于 0.2%。检测器探头可采用封装单晶硅光伏电池。检测器尺寸不得超过 20cm×20cm ，并且不能超过测量区域尺寸的 1/5。
6.2.4 数字温度计:测量范围: (0~250) ℃ ，最大允许误差: ±0.1℃
6.2.5 干体式温度校准器:测量范围:（0～250）℃，孔间温差: ±0.05℃ ，温度波动度:± 0.05°C 。

7 校准项目和校准方法

7.1 校准项目

本规范校准项目为:辐照度，光谱匹配度，辐照度不均匀度，辐照度长期不稳定度，温度。

7.2 校准前检查

7.2.1 核对检查被校设备的名称、规格型号、生产厂商、出厂编号等。

7.2.2 检查被校设备的外观状况，清洁程度，确认设备的正常使用状态，有效工作面积以及周围环境状况。如发现影响校准数据的问题，应停止校准，和客户沟通之后再进行校准。

7.3 校准方法

将总辐射表垂直放置于工作平面的中心点（如果设备自带外置的传感器探头，需要将总辐射表平行放置在传感器探头旁边，且感光传感器位置一致），如图 1 所示，测量辐照度,读取标准器示值，同时读取试验箱辐照度的显示值，按照公式（1）计算辐照度偏差。

DeltaG = G - G₀ (1)

式中:

DeltaG 辐照度偏差， W/m²;

𝐺— — 试验箱辐照度的显示值， W/m² ；

G₀ 标准总辐射表显示值， W/m²

图 1 校准辐照度示意图

用光谱辐照度计，测试太阳模拟器测试区域 4 个采样点位置处的光谱辐照度分布，采样点位置如图 2 所示。对于矩形测试区域，采样点取为中心位置、左上角边缘位置、右边线中心边缘位置和下边线中心边缘位置；对于圆形测试区域，采样点取为中心位置、圆形边缘三等分位置。在有效波段范围内计算其积分辐照度，与表 3 中标准光谱辐照度分布的百分比之比值为光谱匹配度。

AM1.5G条件(有效光谱范围400nm~1100nm)		AM1.5G条件(有效光谱范围300nm~1200nm)
波长范围(nm)	占有效光谱范围内积分辐照度的百分比(%)	波长范围(nm)	占有效光谱范围内积分辐照度的百分比(%)
400~500	18.4	300~470	16.61
500~600	19.9	470~561	16.74
600~700	18.4	561~657	16.67
700~800	14.9	657~772	16.63
800~900	12.5	772~919	16.66
900~1100	15.9	919~1200	16.69

将各波段的比值与表 3 中数值范围进行比较，对照 5.2 条款判断级别划分，由最差的光谱匹配度等级确定模拟太阳光源的光谱匹配度的级别。

校准方法:将试验箱的有效工作区域均等划分为若干区域，检测器有效受光面积应大于区域面积的 80%，检测器每个区域的受光面积不得大于 400cm² 区域个数由试验箱有效工作区域面积决定，一般不少于 64 个。

用检测器沿着工作区域选定方向移动，采集其在每个区域的信号，将数值记录下来。在整个工作区域找出来信号的最大值（ V_Umax 或 E_Umax 和最小值（ V_Umin 或 E
Umin
）， 有必要的话可以对最大值和最小值位置的信号复测，以确定是否因偶然因素导致误判，然后根据公式（2）进行不均匀度 NU 计算:

NU = (E_Umax - E_Umin)/(E_Umax + E_Umin) ×100 % = (V_Umax - V_Umin)/(V_Umax + V_Umin) ×100 % (2)

式中:

𝑁𝑈——有效辐照面内辐照度不均匀度，无量纲；

V_Umax 有效辐照面内检测器最大值， mV:

V_Umin 有效辐照面内检测器最小值， mV。

对比 5.3 条款中等级的划分的数值，得出辐照度不均匀度的等级。

将检测器放置在工作区域的任意固定位置，在一定的时间内根据设备的要求，每隔固定时间测量检测器的信号，在整个测量时间内，找出检测信号的最大值 V_Smax 或 E_Smax ） 和最小值（ V_Smin 或 E_Smin ），按照公式（3）进行不稳定度 NS 的计算:

NS = (E_Smax - E_Smin)/(E_Smax + E_Smin) ×100 % = (V_Smax - V_Smin)/(V_Smax + V_Smin) ×100 % (3)

式中:

NS- 有效辐照面内辐照长期不稳定度，无量纲；

V_smax 测试时间内检测器最大值， mV

V_smin 测试时间内检测器最小值， mV

对比 5.4 条款中等级的划分的数值，得出辐照度不稳定度的等级。

将被校温度传感器和标准温度计插入干体式温度校准器中，确保插入深度在同一平面上。温度点可根据客户需要进行选取。设定干体式温度校准器至需要的温度点，启动校准程序，待温度稳定后读取标准温度计示值和被校温度传感器的指示值。按照公式（4）计算温度偏差。

DeltaT_t = T_tx - T_ts (4)

式中:

DeltaT_t 温度偏差， ^° C

T_tx 被校温度传感器的显示值， ^° C

T_ts 标准温度计显示值， ^° C

8 校准结果

校准结果应在校准证书上反映，校准证书应至少包含以下信息:

a）标题:“校准证书”；
b）实验室名称和地址；
c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；
d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；
e）客户的地址和名称；
f）被校对象的描述和明确标识；

g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；

h）如果与校准结果的有效性应用相关时，应对被样品的抽样程序进行说明；

i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

k）校准环境的描述；

l）校准结果及其测量不确定度的说明；

m）对校准规范的偏离的说明；

n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；

o）校准结果仅对被校对象有效的声明；

p）未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

9 复校时间间隔

建议复校时间间隔为 1 年。复校时间间隔由设备的使用情况、使用者、设备质量等因素决定，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。

附录 A 校准结果内页推荐格式

证书编号 ****

校准结果

一、光谱匹配度校准:

序号	波长范围(nm)	AM1.5G条件有效波段内积分辐照度的百分比(%)	太阳模拟器有效波段内积分辐照度的百分比(%)	各波段光谱辐照度		测量不确定度Urel(%) (k=2)
				匹配度	等级
1	300~470	16.61
2	470~561	16.74
3	561~657	16.67
4	657~772	16.63
5	772~919	16.66
6	919~1200	16.69

光谱辐照度分布图:

二、辐照度不均匀度校准:

	1	2	3	4	5	6	7	...
1
2
3
4
5
6
...
测量平面辐照度不均匀度(mV)

最大值Vlmax (mV)	最小值Vlmin (mV)	辐照度不均匀度(%)	等级	测量不确定度Urel (%) (k=2)

证书编号 ****

校准结果

三、辐照度长期不稳定度校准:

最大值VSmax (mV)	最小值VSmin (mV)	辐照度长期不稳定度(%)	等级	测量不确定度Urel (%) (k=2)

四、太阳模拟光源结论:

被校准太阳模拟器光源符合等级:

五、辐照度校准

辐照度(W/m2)				测量不确定度Urel(%) (k=2)
校准点	被校仪器示值	标准器示值	示值误差

六、温度校准

校准点	被校仪器显示值	标准器显示值	示值误差	测量不确定度Urel(%) (k=2)

以下空白

附录 B 校准原始记录内页推荐格式

记录编号:****

客户名称
器具名称			型号规格
出厂编号			生产厂家
客户地址			校准地址
计量器具名称	测量范围	不确定度/准确度等级/最大允许误差	证书编号	证书有效期至
依据技术文件
校准环境条件	温度:	相对湿度:	校准日期: 年 月 日
人员	校准员:	核验员:

2 校准数据记录

序号	波长范围(nm)	AM1.5G条件有效波段内积分辐照度的百分比(%)	太阳模拟器有效波段内积分辐照度的百分比(%)	各波段光谱辐照度		测量不确定度Urel(%) (k=2)
				匹配度	等级
1	300~470	16.61
2	470~561	16.74
3	561~657	16.67
4	657~772	16.63
5	772~919	16.66
6	919~1200	16.69

光谱辐照度分布图:

序号	波长范围(nm)	AM1.5G条件有效波段内积分辐照度的百分比(%)	太阳模拟器有效波段内积分辐照度的百分比(%)	各波段光谱辐照度		测量不确定度Urel(%) (k=2)
				匹配度	等级
1	300~470	16.61
2	470~561	16.74
3	561~657	16.67
4	657~772	16.63
5	772~919	16.66
6	919~1200	16.69

光谱辐照度分布图:

序号	波长范围(nm)	AM1.5G条件有效波段内积分辐照度的百分比(%)	太阳模拟器有效波段内积分辐照度的百分比(%)	各波段光谱辐照度		测量不确定度Urel(%) (k=2)
				匹配度	等级
1	300~470	16.61
2	470~561	16.74
3	561~657	16.67
4	657~772	16.63
5	772~919	16.66
6	919~1200	16.69

光谱辐照度分布图:

序号	波长范围(nm)	AM1.5G条件有效波段内积分辐照度的百分比(%)	太阳模拟器有效波段内积分辐照度的百分比(%)	各波段光谱辐照度		测量不确定度Urel(%) (k=2)
				匹配度	等级
1	300~470	16.61
2	470~561	16.74
3	561~657	16.67
4	657~772	16.63
5	772~919	16.66
6	919~1200	16.69

光谱辐照度分布图:

二、辐照度不均匀度校准:

	1	2	3	4	5	6	7	8
1
2
3
4
5
6
7
8
测量平面辐照不均匀度(mV)

最大值VUmax (mV)	最小值VUmin (mV)	辐照度不均匀度(%)	等级	测量不确定度Urel (%) (k=2)

三、辐照度长期不稳定度校准:

最大值VSmax (mV)	最小值VSmin (mV)	辐照度长期不稳定度(%)	等级	测量不确定度Urel (%) (k=2)

四、太阳模拟光源结论:

被校准太阳模拟器光源符合等级:

五、辐照度校准:

辐照度(W/m2)										测量不确定度Urel(%) (k=2)
校准点	被校仪器示值			平均值	标准器示值			平均值	示值误差

六、温度校准

校准点	被校仪器显示值	标准器显示值	示值误差	测量不确定度Urel(%) (k=2)

附录 C 校准结果不确定度评定示例

C.1 光谱匹配度校准不确定度的评定

数学模型

SM = (Σ_λ₁^λ₂ E_SIM (λ) · Δ λ)/(Σ_300nm^1200nm E_SIM (λ) · Δ λ) · (Σ_300nm^1200nm E_AM1.5G (λ) · Δ λ)/(Σ_λ₁^λ₂ E_AM1.5G (λ) · Δ λ)(1)

式中:

E_SIM(λ) 太阳模拟器光谱辐照度；

E_AM1.5G(λ) —AM1 .5G 标准太阳光谱辐照度，为常量。

1200nm 1200nm ∑EAM1.5G(λ)·∆λ令, x, = ∑ESIM(λ)· ∆λ ; x
2 = ∑ E SIM(λ)·∆λ ; k = 302 ，为常量；1 300nm ∑EAM1.5G(λ)·∆λ 1

光谱匹配度标准不确定度:

u_rel (SM) = √(u_rel² (x₁) + u_rel² (x₂) -2r (x₁ , x₂) u_rel (x₁) cdotu_rel (x₁))(2)

其中， r(x₁,x₂) 为相关系数。AM1.5G 标准光谱最小波段积分辐照度占比为 16.61%，对于现主流设备中性能较差的 B 级太阳模拟器，光谱匹配度范围为[0.6,0.75)或者(1.25,1.4]，故太阳模拟器光谱最小波段积分辐照度占比 9.97%。

r(x₁,x₂) 最小取值（对应光谱匹配度最大不确定度）为:9.97%。

测量不确定度的 A 类评定

同等条件下重复测量同一太阳模拟器的光谱，其光谱匹配度数据如下表所示，

测量次数	300nm~470nm	470nm~561nm	561nm~657nm	657nm~772nm	772nm~919nm	919nm~1200nm
1	0.9235	0.9857	1.1309	1.0872	0.9367	0.9360
2	0.9240	0.9859	1.1310	1.0870	0.9363	0.9359
3	0.9238	0.9858	1.1309	1.0870	0.9365	0.9362
4	0.9234	0.9853	1.1303	1.0871	0.9371	0.9369
5	0.9231	0.9850	1.1301	1.0870	0.9375	0.9373
6	0.9235	0.9857	1.1309	1.0872	0.9367	0.9360
相对标准差S	0.04%	0.04%	0.04%	0.01%	0.05%	0.07%

通常以单次测量作为最终校准结果，n=1。

取重复性偏差最大波段对应重复性数据作为太阳模拟器光谱匹配度重复性测量数据。

重复性引入的不确定度 u_A = u_1.1 = S/(√n) =0.07%

测量不确定度的 B 类评定

经 NIM 标准灯标定后的光纤光谱仪，用于测量光源的光谱分布时，所测量光谱范围（300-1200）nm 内，最大校准不确定度为: U_rel =6.0% (k =2)

光谱辐照度计校准引入不确定度: u_1.2=(U_rel)/2=3.0%

校准用光谱辐照度计采用积分球作为入射光接收器，由于光谱辐照度计安装角度引入的不确定度 u_1.3 可以忽略。

光谱仪校准温度为 25^° C ，考虑实际应用环境条件，光谱匹配度测试过程中，光谱辐照度计使用温度范围为 (25±15) ℃ ，在 10^° C、 25^° C 和 40^°C 条件下分别测量同一太阳模拟器的光谱辐照度分布，（300nm-1200nm）波段积分辐照度数据如下:

温度/°C	(300nm-1200nm)积分辐照度(W/m2)
10	436.4
25	436.1
40	436.7

测量各波段积分辐照度 (W / m²) 数据如下:

温度/°C	300nm-470nm	470nm-561nm	561nm-657nm	657nm-772nm	772nm-919nm	919nm-1200nm
10	63.8	75.8	73.4	74.3	71.4	77.6
25	63.7	75.8	73.3	74.1	71.2	78.1
40	63.3	75.4	73.0	74.1	71.7	79.2

光谱辐照度计使用环境偏离其校准温度 25^°C±15^°C 条件下，（300nm-1200nm）波段积分辐照度最大测量偏差为:0.14%。

各波段积分辐照度最大相对偏差为:

300nm-470nm	470nm-561nm	561nm-657nm	657nm-772nm	772nm-919nm	919nm-1200nm
0.63%	0.53%	0.41%	0.27%	0.70%	1.41%

利用最大相对偏差计算温度偏离引入不确定度。

不确定度来源	不确定度
光谱辐照度计校准	3.0%
入射角度	/
温度偏差	1.41%
合成相对不确定度urel(x1)	3.3%

不确定度来源	不确定度
光谱辐照度计校准	3.0%
入射角度	/
温度偏差	0.14%
合成相对不确定度urel(x2)	3.0%

u_B = √(u_rel² (x₁) + u_rel² (x₂) -2r (x₁ , x₂) u_rel (x₁) u_rel (x₁)) =4.2 %

太阳模拟器光谱匹配度校准的相对合成标准不确定度:

u_rel (SM) = √(u_A² + u_B²) =4.2 % . (3)

相对扩展不确定度为:

U_rel (SM) =2u_rel (SM) =8.4 % (k =2) 。 (4)

C.2 辐照度不均匀度校准不确定度评定

辐照不均匀度测量模型为:

NU = (V_Umax - V_Umin)/(V_Umax + V_Umin) ×100 % (5)

其中，

V_Umax —输出信号最大值；

V_Umin —输出信号最小值；

辐照不均匀度标准不确定度:

l u(NU) = √([ (2V_Umin)/((V_Umax + V_Umin)²) ]² u² (V_Umax) + [ (-2V_Umin)/((V_Umax + V_Umin)²) ]² u² (V_Umin)) (6) = (2V_Umin)/((V_Umax + V_Umin)²) √(u² (V_Umax) + u² (V_Umin))

测量不确定度的 A 类评定

对某一太阳模拟器某部分测试区域均匀性进行 6 次重复测试，不均匀度分别为:

次数	1	2	3	4	5	6
不均匀度	0.96%	0.97%	1.05%	1.05%	1.02%	1.03%

由贝塞尔公式计算重复测量引入不确定度: u_A =0.02%

测量不确定度的 B 类评定

采用高稳定度光源对硅太阳电池（带 IV 转换器）标准器进行持续辐照，待硅电池温度稳定后，利用数据采集器对其输出的光电流进行 IV 转换后的信号进行连续采集，采样时间为20min，输出信号随时间的变化如下图所示。

由不稳定度公式 (%) = (V_Smax - V_Smin) / (V_Smax + V_Smin) ×100% ，计算得到硅太阳电池（带 IV 转换器）&数据采集器的不稳定度为 0.11%。

考虑选用作为检测器的太阳电池不稳定度最高为 0.2%，以此作为检测器不稳定度引入的不确定度。

使用快速采集卡系统采集电压信号，最低档位为 200mV，分辨率为 16bit， 1/2¹⁶
=1.5*10^-5 。由此引起的不确定度可忽略不计。

所用硅参考太阳电池（带 I-V 转换器）的温度系数为 0.15mV/ ^° C 。对于稳态模拟器， 测量前需要将其置于辐照面内 20min，待其温度稳定后测试，测试过程温度变化可控制在 ±3°C 以内，判定温度分布满足均匀分布，计算检测器探头温度变化引入的不确定度。

将测试面进行细分，每个细分区域面积要小于 400cm
2 且探测器面积测试细分区域面积的 80%。因此探测器位于细分区域不同位置对测量结果将产生影响。基于直射光模式的模拟器，细分区域内辐照度分布均匀性能较容易保证。基于漫反射模式的模拟器，细分区域内辐照度分布均匀性稍差。

将 156mm*156mm 检测器分别置于某一太阳模拟器测试平面内 400cm
2 区域内的四个边角及中央 5 个不同位置，测量检测器电压输出，判定高斯分布，计算由探测器放置位置偏差引入的不确定度。

不同的太阳模拟器其辐照不稳定度不一样，性能优者重复性好。对于稳态模拟器指测量周期内的稳定性,将探测器置于太阳模拟器测试面内的固定位置，温度恒定后，连续采集检测器信号输出，采集时间与不均匀度测量时间一致。以此评定太阳模拟器辐照不稳定度引入的不确定度。

不确定度来源	不确定度/mV
检测器不稳定度	0.33
仪器读数有效位数	/
检测器探头温度变化	0.26
检测器位置偏差	0.28
太阳模拟器辐照不稳定度	0.50
合成标准不确定度 u (VUmax)	0.71

不确定度来源	不确定度/mV
检测器不稳定度	0.32
仪器读数有效位数	/
检测器探头温度变化	0.26
检测器位置偏差	0.28
太阳模拟器辐照不稳定度	0.50
合成标准不确定度u( V_Umin)	0.71

计算得到 u_B =0.30% 。

太阳模拟器辐照度不均匀度校准的合成标准不确定度:

u_c (NU) = √(u_A² + u_B²) =0.30 % (7)

扩展不确定度为:

U(NU) =2u_c (NU) =0.6 % (k =2) 。 (8)

C.3 太阳模拟器辐照度长期不稳定度校准不确定度评定

辐照不长期稳定度测量模型为:

NS = (V_Smax - V_Smin)/(V_Smax + V_Smin) ×100 % (9)

其中，

V_Smax —输出信号最大值；

V_Smin —输出信号最小值；

太阳模拟器辐照不稳定度标准不确定度:

l u(N S) = √([ (2V_Smin)/((V_Smax + V_Smin)²) ]² u² (V_Smax) + [ (-2V_Smin)/((V_Smax + V_Smin)²) ]² u² (V_Smin)) (10) = (2V_Smin)/((V_Smax + V_Smin)²) √(u² (V_Smax) + u² (V_Smin))

测量不确定度的 A 类评定

对某一太阳模拟器稳定性进行 6 次重复测试，不稳定度分别为:

次数	1	2	3	4	5	6
不稳定度	0.11%	0.10%	0.09%	0.11%	0.11%	0.10%

由贝塞尔公式计算重复测量引入不确定度: u_A =0.01% 。

测量不确定度的 B 类评定

此处同太阳模拟器辐照不均匀度中硅参考太阳电池稳定性，选用作为检测器的太阳电池不稳定度最高为 0.2%。

不稳定度采样取值的起始位置和终点位置的选取对结果产生影响。固定辐照度不稳定度测量时间，在闪光期间内选取不同起止时间点，测量检测器输出最大值和最小值的变化，判定均匀分布，以此计算起止时间点选取引入的不确定度。

使用快速采集卡系统采集电压信号，最低档位为 200mV，分辨率为 16bit， 1/2¹⁶
=1.5*10^-5 。由此引起的不确定度 u_5.4 可忽略不计。

所用硅参考太阳电池（带 I-V 转换器）的温度系数为 0.15mV/ ^° C 。对瞬态模拟器，由于测试条件均有环境控温装置。对于稳态模拟器，测量前需要将其置于辐照面内20min，待其温度稳定后测试，测试过程温度变化可控制在 ±3°C 以内，判定温度分布满足均匀分布，计算检测器探头温度变化引入的不确定度。

不确定度来源	不确定度/mV
检测器不稳定度	0.33
起止时间点选取	0.29
仪器读数有效位数	/

检测器探头温度变化	0.26
合成标准不确定度u(VSmax)	0.50

V_Smin 测量不确定度分量汇总表

不确定度来源	不确定度/mV
检测器不稳定度	0.33
起止时间点选取	0.23
仪器读数有效位数	/
检测器探头温度变化	0.26
合成标准不确定度u(Vsmin)	0.48

计算得到 u_B =0.20%

太阳模拟器辐照度不均匀度校准的合成标准不确定度:

u_c (NS) = √(u_A² + u_B²) =0.21 % (11)

扩展不确定度为:

U(NS) =2u_c (NS) =0.4 % (k =2) 。 (12)

C.4 温度示值误差校准不确定度的评定

T = overline T + δ(13)

式中:

——被校测试系统温度示值测量结果，℃；

𝑇 ——被校示值 n 次测量的温度示值算术平均值， ^° C

—— 温度示值误差，℃。

测量不确定度的 A 类评定

温度达到并稳定在校准温度点上时，被测试系统温度传感器和标准温度计插入干体式温度校准器至少20min，读取温度示值。在重复性条件下进行 10 次连续测量，测量数据:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
50.1°C	50.1°C	50.1°C	50.1°C	50.2°C	50.2°C	50.1°C	50.1°C	50.1°C	50.2°C

十次测量平均值: barx=1/nΣ_i=1¹⁰x_i=50.13^°C

单次实验标准差:

S(x_i) = √((Σ_i=1¹⁰ (x_i - bar x)²)/(10 -1)) =4.83 ×10^-2° C

则由测量重复性引入的不确定度分量 u₁ 为:

u₁ = S(x_i) =4.83 ×10^-2° C

测量不确定度的 B 类评定

（1）根据技术说明书，数字温度计最大允许误差为 ±0.1℃ ，则区间半宽度值为 a₂₁=0.1^°C ，认为服从均匀分布，取包含因子 k=√3 。则标准不确定度 u₂₁ 为:

u₂₁ = a₃₁ / k =5.77 ×10^-2° C

（2）根据技术说明书，干体式温度校准器温度波动度: ±0.05℃ ，则区间半宽度值为 a₂₂=0.05^°C ，认为服从均匀分布，取包含因子 k=√3 。则标准不确定度 u₂₂ 为:

u₂₂ = a₂₂ / k =2.89 ×10^-2° C

读数分辨力为 0.1℃，即区间半宽度值为 a₃=0.05^°C ,认为服从均匀分布，取包含因子 k=√3 。取其最大值作为整个量程读数分辨力的标准不确定度 u₃ 为:

u₃ = a₃ / k =2.89 ×10^-2° C

主要标准不确定度汇总。

标准不确定度分量	不确定度来源	标准不确定度值	|ci|	|ci| u(xi)
u1	测量重复性	4.83 ×10-2^circC	1	4.83 ×10-2^circC
u21	数字温度计	5.77 ×10-2^circC	1	5.77 ×10-2^circC
u22	温度校准器	2.89 ×10-2^circC	1	2.89 ×10-2^circC
u3	分辨力	2.89 ×10-2^circC	1	2.89 ×10-2^circC

重复性引人的标准不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量，各不确定度分量独立不相关，则合成标准不确定度 u_c 为:

u_c = √(u₁² + u₂₁² + u₂₂²) =8.06 ×10^-2° C

对应 p 约为 95%包含概率，取 k=2，则扩展不确定度为:

U = ku_c =2 ×8.06 ×10^-2° C =0.16^° C ≈0.2^° C

C.5 辐照度校准不确定度的评定

数学模型

E = overline E + δ(14)

式中:

E 被校光衰试验箱辐照度测量结果， W/m²

overlineE 被校示值 n 次测量的辐照度算术平均值， W/m²

δ 辐照度的示值误差， W/m²

灵敏系数

模型中各输人量对输出量的灵敏系数绝对值均为 l。

测量不确定度的 A 类评定

测量条件固定，每隔 1min，记录光衰试验箱辐照度显示值，复性进行 10 次测量，测量数据:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
706W/m2	710W/m2	713W/m2	705W/m2	702W/m2	709W/m2	712W/m2	707W/m2	704W/m2	703W/m2

十次测量平均值: barx=1/nΣ_i=1¹⁰x_i=707.1 W/m²

单次实验标准差:

S(x_i) = √((Σ_i=1¹⁰ (x_i - bar x)²)/(10 -1)) / bar x =0.54%

经过实际计算，确定该测量点的不确定度为所有测量点中的最大值。则由测量重复性引入的不确定度分量 u_lrel 为:

u_lrel = S (x_i) = 0. 54%

由于箱体辐照不均匀性带来的测量不确定度 u_2rel =1.50%

由于光路设置不完善，来自周围环境中的杂散辐射引起的测量不确定度 u_3rel=0.50%

C.5.4 余弦误差引入的不确定度分量 U₄

由于测量仪器余弦特性的不完善引起的测量不确定度 u_4rel =1 .50%

C.5.5 非线性引入的不确定度分量 u5

由于非线性误差引起的测量不确定度 u_5rel =1.00%

C.5.6 标准器重复性引入的不确定度分量 u6

测量条件固定，安装标准器，用标准器复性进行 10 次测量，测量数据:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
705W/m2	708W/m2	711W/m2	716W/m2	714W/m2	710W/m2	706W/m2	710W/m2	711W/m2	713W/m2

十次测量平均值:𝑥 _= ଵ ௡ ∑ 𝑥௜ଵ଴ ௜ୀଵ =710.4 W/m²

单次实验标准差:

S(x_i) = √((Σ_i=1¹⁰ (x_i - bar x)²)/(10 -1)) / bar x =0.48

经过实际计算，确定该测量点的不确定度为所有测量点中的最大值。则由测量重复性引入的不确定度分量 U_6rel 为:

u_6rel = S (x_i) = 0. 48%

C.5.7 标准器溯源引入的不确定度分量 u7

根据溯源证书可知 U_rel =6%, k =2, ，由此可得，溯源不确定度 u_7rel =3%

C.5.8 标准器安装与装调引入的不确定度分量 u8

标准器的安装和调装给测量结果带来的测量不确定度 u_8rel =1.00%

C.5.9 合成标准不确定度的评定

主要标准不确定度汇总表

标准不确定度分量	不确定度来源	标准不确定度值	|ci|	|ci| u(xi)
u1rel	测量重复性	0.54%	1	0.54%
u2rel	辐照不均匀性	1.50%	1	1.50%
u3rel	杂散辐射	0.50%	1	0.50%
u4rel	余弦误差	1.50%	1	1.50%
u5rel	非线性	1.00%	1	1.00%
u6rel	标准器重复性	0.48%	1	0.48%

u7rel	标准器溯源	3%	1	3%
u8rel	标准器安装与装调	1.00%	1	1.00%

各不确定度分量独立不相关，则合成标准不确定度 u_rel 为:

u_rel = √(Σ_i=1⁸ u_irel²) =3.89%

对应 p 约为 95%包含概率，取 k=2，则扩展不确定度为:

U_rel = ku_rel =2 ×3.89 % =7.78 % ≈7.8%

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