織物抗紫外測試儀校準方法研究

劉貴++++鄧力

摘要：針對織物抗紫外測試儀校準難的問題，本文采用氧化鈥濾光片、雜散光濾光片和紫外可見光區(qū)透射比濾光片三種標準物質(zhì)，對藍菲光學UV1000F型測試儀上機測試，實現(xiàn)了對該儀器波長準確度和重復性、透射比準確度和重復性的校準，同時對該儀器數(shù)據(jù)自動計算準確性進行了驗證。

關鍵詞：織物；抗紫外；測試儀；校準

1 引言

太陽輻射中到達地球表面的紫外輻射可分為三個部分：①長波長紫外線UVA （波長315 nm～400 nm），占紫外線到達地面總量的90%，雖然不會引起皮膚的急性反應，但對人身的損害具有儲存性、疊加性，且穿透能力極強，能激活皮膚中的黑色素，使皮膚變黑、老化。②中波長紫外線UVB（ 波長280 nm～315 nm ），是導致曬傷的根源。當皮膚大量接收過量的UVB 輻射后，會產(chǎn)生紅斑、水泡，引起灼傷。③短波長紫外線UVC（波長180 nm～280 nm），到達地面時已非常微弱。因此，對人體危害最大的紫外線是UVA和UVB。

對織物抗紫外線特性的分析評價，依賴于對織物紫外光譜透過率的測試結(jié)果?？椢锏淖贤夤庾V透過率是指穿透織物的紫外線的比例。對織物紫外光譜透過率的測試應當準確、可靠。目前，測定織物的抗紫外性能一般按照GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》進行，對測定儀器做了一定要求，由UV光源（提供波長為290 nm～400 nm的UV射線，主要是UVA和UVB的波長范圍）、積分球、單色儀、UV透射濾片等組成。

目前，檢測機構(gòu)針對該測試方法使用的測定大多數(shù)為美國Labsphere Inc.公司（國內(nèi)注冊商標：藍菲光學）生產(chǎn)的織物抗紫外線測試儀，型號為UV1000F（見圖1）。該測試儀目前無整機校準方法，廠家配套3～6片測試片，為金屬網(wǎng)編織，網(wǎng)孔極易受損污染，吸附纏繞纖維等異物，造成性能不穩(wěn)定。雖有出廠測試標稱值，但量值無法溯源，只能用于日常核查，不能算真正意義上的校準。按GB/T 18830—2009 《紡織品 防紫外線性能的評定》，需要評測該儀器以下幾個指標：①透射濾光裝置，允許透過織物的（290～400）nm的紫外光到傳感器，遠離該波長的光線必須濾除，作用是防止日常工作環(huán)境的可見光對儀器檢測傳感器的干擾。②波長準確度。③透過率測量及計算，含單波長點測量及等間隔點（一般為5nm）的UVA及UVB波段的各點測量平均值；防曬指數(shù)UPFi的計算。如果上述3個方面的指標無法被校準或評定，則無法保證測量結(jié)果的穩(wěn)定可靠。因此，針對這種情況，很有必要進行織物抗紫外測試儀校準方法的研究和探討，使相關參數(shù)符合GB/T 18830標準測試的要求，同時確保測試結(jié)果的穩(wěn)定可靠。

2 校準用器件

Labsphere Inc.公司生產(chǎn)的測試儀目前無整機校準方法，廠家配套3～6片測試片，為金屬網(wǎng)編織，網(wǎng)孔極易受損污染，吸附纏繞纖維等異物，造成性能不穩(wěn)定。為此，通過查詢相關標準物質(zhì)，選用氧化鈥濾光片標準物質(zhì)[GBW（E）130122]、雜散光濾光片標準物質(zhì)[GBW（E）130124]和紫外可見光區(qū)透射比濾光片標準物質(zhì)[GBW（E）130314]作為校準用器件。氧化鈥濾光片在200nm～700nm共12條譜線，峰值波長不確定度為0.3nm，詳細信息見表1。雜散光濾光片和透射比濾光片則選取7個特定波長下認定的透射比，其透射比不確定度為0.5%，詳細信息見表2。

3 儀器校準

3.1 波長校準

采用氧化鈥濾光片標準物質(zhì)對測試儀進行波長校準時，先將測試儀開機穩(wěn)定一定時間，后進行空白試驗，然后再放上該濾光片，點擊測試軟件上的開始掃描按鈕進行測定，得到的波長-透射比曲線圖如圖2所示。查看界面左手邊的數(shù)據(jù)列，提取某個波峰或波谷處的取值，得到表3。

每次測試以不同顏色的實線在儀器測試軟件截面顯示，從上圖中可以看出3次測試的波長-透射比曲線完全重合。波長準確度方面，從表中可以看出，誤差為-0.4nm至+1.0nm之間，在允許誤差±2.0nm的范圍內(nèi)，滿足要求。波長重復性方面，3次測得的值都一樣，重復性良好，誤差為0，滿足≤1.0nm的要求。

3.2 透射比校準

（1）低透射比校準

采用雜散光濾光片標準物質(zhì)對織物抗紫外測試儀進行低透射比校準時，先將測試儀開機穩(wěn)定一定時間，后進行空白試驗，然后再放上該濾光片，點擊測試軟件上的開始掃描按鈕進行測定。該濾光片有S463-1和S463-2兩種型號，需分別進行測定，每片測試3次，S463-2的波長-透射比曲線圖如圖3所示。查看界面左手邊的數(shù)據(jù)列，可提取相關數(shù)據(jù)，進行整理后得到表4。

每次測試以不同顏色的實線在儀器測試軟件截面顯示，從圖3中可以看出3次測試的波長-透射比曲線有一定波動。由于220nm波長不在本儀器的測試范圍，且超出GB/T 18830—2009 中規(guī)定的波長范圍，無需對該點進行校準。透射比準確度方面，從表中可以看出，誤差為+0.011%至+0.038%之間，在可允許的±0.1%的絕對誤差范圍，滿足要求。透射比重復性方面，3次測得值的極差范圍為0.018%至0.038%之間，滿足≤0.1%的要求，重復性良好。

（2）高透射比校準

采用紫外光區(qū)濾光片標準物質(zhì)對織物抗紫外測試儀進行透射比校準時，先將測試儀開機穩(wěn)定一定時間，后進行空白試驗，然后再放上該濾光片，點擊測試軟件上的開始掃描按鈕進行測定。該濾光片有J594-1、J594-2和J594-3三種型號，需分別進行測定，每片測試3次，J594-1的波長-透射比曲線圖如圖4所示。查看界面左手邊的數(shù)據(jù)列，提取相關數(shù)據(jù)，得到表5。

每次測試以不同顏色的實線在儀器測試軟件截面顯示，從上圖中可以看出3次測試的波長-透射比曲線有一定波動。透射比準確度方面，從表中可以看出，誤差為-1.258%至+0.283%之間，在允許誤差±2.0%的絕對誤差范圍內(nèi)，滿足要求。透射比重復性方面，3次測得值的極差范圍為0.034%至0.2%之間，滿足≤1.0%的要求，重復性良好。

（3）測試儀數(shù)據(jù)自動計算準確性驗證

為驗證該測試儀自帶的軟件數(shù)據(jù)計算是否準確，選用普通的紡織織物進行測試。同樣經(jīng)過開機穩(wěn)定一定時間后，進行空白試驗，然后進行試樣測試。查看其測試結(jié)果，同時將測得的數(shù)據(jù)導出為Excel格式，依據(jù)GB/T 18830—2009中的相關公式計算UPF值、T（UVA）和T（UVB）值，并進行相互比較，結(jié)果如表6所示。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，軟件自動計算的和手動計算的結(jié)果相差很小，幾乎可以忽略不計，說明該軟件自動計算的過程是準確的。筆者分析認為，兩種方式計算的數(shù)據(jù)略有差異，可能是在計算的過程中，作為中間變量的透射比，一種方式是將其修約到小數(shù)點后三位，然后代入相關公式進行計算；另一種方式是不修約直接進行計算。

4 結(jié)論

針對織物抗紫外測試儀校準難的問題，本文采用氧化鈥濾光片、雜散光濾光片和紫外可見光區(qū)透射比濾光片三種標準物質(zhì)，對藍菲光學UV1000F型測試儀上機測試，實現(xiàn)了對該儀器波長準確度和重復性、透射比準確度和重復性的校準。波長準確度方面，誤差為-0.4nm至+1.0nm之間，在允許誤差±2.0nm的范圍內(nèi)，滿足要求。波長重復性良好，3次測得值的極差為0，滿足≤1.0nm的要求。透射比準確度方面，低透射比區(qū)域誤差為+0.011%至+0.038%之間，在允許誤差±0.1%的絕對誤差范圍內(nèi)，滿足要求；高透射比區(qū)域誤差為-1.258%至+0.283%之間，在允許誤差±2.0%的絕對誤差范圍內(nèi)，滿足要求。透射比重復性方面，低透射比區(qū)域3次測得值的極差范圍為0.018%至0.038%之間，滿足≤0.1%的要求；高透射比區(qū)域3次測得值的極差范圍為0.034%至0.2%之間，滿足≤1.0%的要求，重復性良好。同時對該儀器數(shù)據(jù)自動計算的準確性進行了驗證，結(jié)果表明自動計算準確。

參考文獻：

[1] GB/T 18830—2009 紡織品 防紫外線性能的評定[S].

（作者單位：福建省紡織產(chǎn)品檢測技術重點實驗室，福建省纖維檢驗局）