光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法和装置与流程

本公开涉及光学计量，具体涉及一种光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法和装置。

背景技术：

1、计量兼容性(metrological compatibility)的概念是由国际计量委员会(cipm)在1993年提出的，目的是为了评价不同测量结果之间的一致性。计量兼容性是测量结果的计量兼容性(metrological compatibility of measurement results)的简称，规定的被测量的一组测量结果的特性，该特性为任何一对两个不同的测量结果的测量值之差的绝对值小于该差值的标准不确定度的某个选定倍数。计量兼容性代替了传统的“落在误差内”的概念，经常用于测量仪器的比对、期间核查等场合。计量兼容性与测量不确定度密切相关，测量不确定度是表征赋予被测量量值分散性的非负参数。

2、光谱辐射(光谱辐照度或光谱辐亮度)是一种描述光源在一定波长范围内的辐射能量的物理量，它受到多种因素的影响，如光源的稳定性、温度、湿度、光谱仪器的分辨率、接收特性(余弦误差或半影函数)、线性度、暗电流、响应度等。因此，对于光谱辐射量的测量，确保计量兼容性是非常重要的，也是非常困难的。虽然目前已经有一些关于光谱辐照度的计量规范方法，如国家计量技术规范jjg 2083-2005《光谱辐射亮度、光谱辐射照度计量器具》，jjf1975-2022《光谱辐射计的校准规范》等。但是，这些方法可能对计量校准系统的细节规范仍然还不够详细和完善，需要进一步建立更为精细和全面的计量兼容性分析和评估方法，以及更为科学和合理的计量不确定度传递和合成方法，来提高计量兼容性的水平。

3、光谱辐射计定标校准过程中，用户基于误差示值判断测试结果是否有效。如误差示值在计量要求范围内，则表示测量数据有效。然而，在实际应用中，经常会发生在同一计量机构得到多次校准结果，或者在同一计量机构采购的多个标准灯在用于对光谱辐射计校准时，存在较大差异的问题。例如，使用光谱辐射计测量同一标准灯，当采用±2％的计量要求时，在第一次校准和第二次校准后，经常会发生测量结果偏差接近于4％的情况。

4、对此，发明人发现，这是由于第二次校准时将第一次校准的测量数据覆盖，使得第一次测量结果如果是正偏差﹢2％，而第二次测量结果是负偏差-2％，则这两次校准之间的偏差会达到4％，而对于计量过程仍然满足±2％的计量要求。也就是说，现有技术中存在各轮次校准测试不相关，计量结果计量兼容性较差的问题，导致用户无法确定该次测量数据是否有效，能否应用。

5、计量兼容性是一种更为直观和友好的计量指标，它可以直接反映不同测量结果之间的偏差和一致性，而不是用一个抽象的不确定度参数来表征测量结果的分散性。计量兼容性可以帮助用户更好地理解和评价测量结果的真实性和可信度，也可以促进不同计量机构之间的协同合作。对于计量体系来讲，采用计量兼容性的指标是非常有意义和合理的，也是符合国际计量发展趋势的。

6、本发明正是在上述背景下，针对光谱辐射校准问题，提出了一种光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法和装置。

技术实现思路

1、为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法和装置。

2、第一方面，本公开实施例中提供了一种光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法。

3、具体的，所述光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法，包括：

4、自校准起始时间点至当前时间点进行若干轮次定标校准测试，并根据每一轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值；其中，每一轮次进行的定标校准测试采用标准灯组进行冗余测试；

5、基于冗余测试的至少两个标准灯的测试重叠时间，划分所述校准起始时间点至当前时间点的时间范围为若干个连续的相对时段；

6、获取当前轮次所属的相对时段内测试的光谱校准量并计算得到第二均值；

7、计算所述第二均值与所述第一均值之差得到第一级偏差值，其计算公式为：

8、

9、其中，表示第一均值，表示第二均值，jab表示标准灯的绝对轮次角标，λ表示光的波长，τ表示选定的相对时段，p表示相对时段内测试的轮次，q表示标准灯数量，

10、其中，所述jab的计算公式为：

11、

12、其中，jre是多个标准灯的测试重叠时间内的相对角标；

13、计算当前轮次测试的光谱校准量与所述第二均值之差得到第二级偏差值，其计算公式为：

14、

15、其中，s(λ,jre,kre)表示当前轮次测试的光谱校准量，kre是不同标准灯的相对角标；

16、根据所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和是否小于目标阈值，评估所述当前轮次测试的光谱校准量是否可用，所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和的计算公式为：

17、d3(λ,τ,jre,kre)＝d1(λ,τ)+d2(λ,τ,jre,kre)。

18、可选的，所述根据每一轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值，包括：

19、对每一轮次测试得到的光谱校准量求和后取均值得到第一均值，其计算公式为：

20、或

21、存储当前轮次之前的所有轮次测试得到的光谱校准量求和后取均值得到历史均值，根据所述历史均值与所述当前轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值，其计算公式为：

22、

23、可选的，所述获取当前轮次所属的相对时段内测试的光谱校准量并计算得到第二均值，包括：

24、获取标准灯组中每一个标准灯在所述相对时段内的所有轮次测试的光谱校准量，求和后取均值得到每一个标准灯的均值；

25、获取所述相对时段内的每一轮次下采用标准灯组进行冗余测试的光谱校准量，求和后取均值得到每一轮次的均值；

26、根据所述每一个标准灯的均值、每一轮次的均值计算得到第二均值，其计算公式为：

27、

28、可选的，所述光谱校准量采用角标i，j，k标记；其中，i为短时轮次序号，表示系统启动后稳定运行时段内不同时刻测量得到的序号；j为再现轮次序号，表示系统以开启关闭为轮次的序号；k为标准灯序号，不同标准灯序号不同，同一个标准灯经重新校准后，序号也进行更新；

29、其中，所述每一轮次测试的光谱校准量为第j轮次的光谱校准量，其中，所述第j轮次的光谱校准量为第j轮次下所有的i轮次测试的光谱校准量求和后取均值得到。

30、可选的，若所述当前轮次测试的光谱校准量不可用，所述计量兼容性评估方法还包括：

31、将所述第j轮次下所有的i轮次测试的光谱校准量划分为子样本以及全样本，其中，所述子样本包括连续的多个i轮次测试的光谱校准量，全样本包括所有的i轮次测试的光谱校准量；

32、计算所述子样本的均值与所述全样本的均值之差，其计算公式为：

33、

34、

35、

36、其中，nsw表示子样本数量，n表示全样本数量，表示子样本的均值，表示全样本的均值；

37、然后与所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和再求和，其计算公式为：

38、d4(λ,τ,jre,kre)＝ds(λ,n,nsw,τ)+d3(λ,τ,jre,kre)，

39、将求和结果与所述目标阈值进行比较，评估所述子样本的数据是否可用。

40、可选的，若所述当前轮次测试的光谱校准量不可用，所述计量兼容性评估方法还包括：

41、对不可用光谱校准量对应的标准灯进行失效标记。

42、可选的，所述对不可用光谱校准量对应的标准灯进行失效标记，包括：

43、比较不可用光谱校准量对应的标准灯参与计算的所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和与所述目标阈值的大小；

44、若首次超过目标阈值，则对所述标准灯赋予失效警告标识；

45、若第二次超过目标阈值，则与第一次超过目标阈值的数值进行比较；若大于所述第一次超过目标阈值的数值，则对所述标准灯赋予同向偏离标识，并增加所述失效警告标识次数；若小于所述第一次超过目标阈值的数值，则增加所述失效警告标识次数；

46、若所述同向偏离标识达到预设次数，则对所述标准灯赋予计量兼容异常标识，并计算历次超过目标阈值的数值的加速值，然后与预设的加速阈值进行比较，若大于所述加速阈值，则标记所述标准灯寿命终止并停止使用，若小于所述加速阈值，则校准所述标准灯。

47、第二方面，本公开实施例中提供了一种光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估装置。

48、具体的，所述光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估装置，包括：

49、第一均值计算模块，被配置为自校准起始时间点至当前时间点进行若干轮次定标校准测试，并根据每一轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值；其中，每一轮次进行的定标校准测试采用标准灯组进行冗余测试；

50、划分模块，被配置为基于冗余测试的至少两个标准灯的测试重叠时间，划分所述校准起始时间点至当前时间点的时间范围为若干个连续的相对时段；

51、第二均值计算模块，被配置为获取当前轮次所属的相对时段内测试的光谱校准量并计算得到第二均值；

52、第一级偏差值计算模块，被配置为计算所述第二均值与所述第一均值之差得到第一级偏差值，其计算公式为：

53、

54、其中，表示第一均值，表示第二均值，jab表示标准灯的绝对轮次角标，λ表示光的波长，τ表示选定的相对时段，p表示相对时段内测试的轮次，q表示标准灯数量，

55、其中，所述jab的计算公式为：

56、

57、其中，jre是多个标准灯的测试重叠时间内的相对角标；

58、第二级偏差值计算模块，被配置为计算当前轮次测试的光谱校准量与所述第二均值之差得到第二级偏差值，其计算公式为：

59、

60、其中，s(λ,jre,kre)表示当前轮次测试的光谱校准量，kre是不同标准灯的相对角标；

61、评估模块，被配置为根据所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和是否小于目标阈值，评估所述当前轮次测试的光谱校准量是否可用，所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和的计算公式为：

62、d3(λ,τ,jre,kre)＝d1(λ,τ)+d2(λ,τ,jre,kre)。

63、可选的，所述第一均值计算模块，包括：

64、第一计算单元，被配置为对每一轮次测试得到的光谱校准量求和后取均值得到第一均值，其计算公式为：

65、或

66、第二计算单元，被配置为存储当前轮次之前的所有轮次测试得到的光谱校准量求和后取均值得到历史均值，根据所述历史均值与所述当前轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值，其计算公式为：

67、

68、可选的，所述第二均值计算模块，包括：

69、第一获取单元，被配置为获取标准灯组中每一个标准灯在所述相对时段内的所有轮次测试的光谱校准量，求和后取均值得到每一个标准灯的均值；

70、第二获取单元，被配置为获取所述相对时段内的每一轮次下采用标准灯组进行冗余测试的光谱校准量，求和后取均值得到每一轮次的均值；

71、第三计算单元，被配置为根据所述每一个标准灯的均值、每一轮次的均值计算得到第二均值，其计算公式为：

72、

73、可选的，所述光谱校准量采用角标i，j，k标记；其中，i为短时轮次序号，表示系统启动后稳定运行时段内不同时刻测量得到的序号；j为再现轮次序号，表示系统以开启关闭为轮次的序号；k为标准灯序号，不同标准灯序号不同，同一个标准灯经重新校准后，序号也进行更新；

74、其中，所述每一轮次测试的光谱校准量为第j轮次的光谱校准量，其中，所述第j轮次的光谱校准量为第j轮次下所有的i轮次测试的光谱校准量求和后取均值得到。

75、可选的，若所述当前轮次测试的光谱校准量不可用，所述计量兼容性评估装置还包括：

76、划分单元，被配置为将所述第j轮次下所有的i轮次测试的光谱校准量划分为子样本以及全样本，其中，所述子样本包括连续的多个i轮次测试的光谱校准量，全样本包括所有的i轮次测试的光谱校准量；

77、评估单元，被配置为计算所述子样本的均值与所述全样本的均值之差，其计算公式为：

78、

79、

80、

81、其中，nsw表示子样本数量，n表示全样本数量，表示子样本的均值，表示全样本的均值；

82、然后与所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和再求和，其计算公式为：

83、d4(λ,τ,jre,kre)＝ds(λ,n,nsw,τ)+d3(λ,τ,jre,kre)，

84、将求和结果与所述目标阈值进行比较，评估所述子样本的数据是否可用。

85、可选的，若所述当前轮次测试的光谱校准量不可用，所述计量兼容性评估装置还包括：

86、标记模块，被配置为对不可用光谱校准量对应的标准灯进行失效标记。

87、可选的，所述标记模块，包括：

88、比较单元，被配置为比较不可用光谱校准量对应的标准灯参与计算的所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和与所述目标阈值的大小；

89、第一赋标单元，被配置为若首次超过目标阈值，则对所述标准灯赋予失效警告标识；

90、第二赋标单元，被配置为若第二次超过目标阈值，则与第一次超过目标阈值的数值进行比较；若大于所述第一次超过目标阈值的数值，则对所述标准灯赋予同向偏离标识，并增加所述失效警告标识次数；若小于所述第一次超过目标阈值的数值，则增加所述失效警告标识次数；

91、第三赋标单元，被配置为若所述同向偏离标识达到预设次数，则对所述标准灯赋予计量兼容异常标识，并计算历次超过目标阈值的数值的加速值，然后与预设的加速阈值进行比较，若大于所述加速阈值，则标记所述标准灯寿命终止并停止使用，若小于所述加速阈值，则校准所述标准灯。

92、第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如第一方面任一项所述的方法。

93、第四方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法。

94、根据本公开实施例提供的光谱辐射计定标校准系统的计量兼容性评估方法和装置，所述方法包括：自校准起始时间点至当前时间点进行若干轮次定标校准测试，并根据每一轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值；其中，每一轮次进行的定标校准测试采用标准灯组进行冗余测试；基于冗余测试的至少两个标准灯的测试重叠时间，划分所述校准起始时间点至当前时间点的时间范围为若干个连续的相对时段；获取当前轮次所属的相对时段内测试的光谱校准量并计算得到第二均值；计算所述第二均值与所述第一均值之差得到第一级偏差值；计算当前轮次测试的光谱校准量与所述第二均值之差得到第二级偏差值；根据所述第一级偏差值与所述第二级偏差值之和是否小于目标阈值，评估所述当前轮次测试的光谱校准量是否可用。上述技术方案通过获取自校准起始时间点至当前时间点进行若干轮次定标校准测试的光谱校准量，并根据每一轮次测试的光谱校准量计算得到第一均值来表示定标校准系统在自校准开始至当前时间点内的长期时段的校准结果；然后获取当前轮次所属的相对时段内测试的光谱校准量并计算得到第二均值来表示定标校准系统的相对时段的校准结果，接着利用长期时段的校准结果，相对时段的校准结果以及当前轮次的校准结果计算第一级偏差值和第二级偏差值，通过多级偏差值之和与目标阈值的对比来评估当前轮次测试的光谱校准量是否可用，实现了将定标校准系统中当前轮次测试结果与历史校准结果相关联，使得操作人员可对应用于光谱辐射计定标校准系统的测试数据进行连续有效全面的评估，解决了现有评估方法中因当前轮次校准结果覆盖历史校准结果，造成的计量结果计量兼容性较差的问题，便于用户快速准确的评估当前轮次测量数据是否有效，能否应用。

95、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。