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透射比濾光片三種標準物質，對藍菲光學UV1000F型測試儀上機測試，實現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，同時對該儀器數據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果。織物的紫外光譜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，檢測機構針對該測試方法使用的測定大多數為美國Labsphere Inc.公司（國內注冊商標：藍菲光學）生產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，為金屬網編織，網孔極易受損污染，吸附纏繞纖維等異物，造成性能不穩定。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，則無法保證測量結果的穩定可靠。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，使相關參數符合GB/T 18830標準測試的要求，同時確保測試結果的穩定可靠。

2 校準用器件

Labsphere Inc.公司生產的測試儀目前無整機校準方法，廠家配套3～6片測試片，為金屬網編織，網孔極易受損污染，吸附纏繞纖維等異物，造成性能不穩定。為此，通過查詢相關標準物質，選用氧化鈥濾光片標準物質[GBW（E）130122]、雜散光濾光片標準物質[GBW（E）130124]和紫外可見光區透射比濾光片標準物質[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對測試儀進行波長校準時，先將測試儀開機穩定一定時間，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據列，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，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據列，可提取相關數據，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

采用紫外光區濾光片標準物質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據列，提取相關數據，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，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）測試儀數據自動計算準確性驗證

為驗證該測試儀自帶的軟件數據計算是否準確，選用普通的紡織織物進行測試。同樣經過開機穩定一定時間后，進行空白試驗，然后進行試樣測試。查看其測試結果，同時將測得的數據導出為Excel格式，依據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，結果如表6所示。

從表中數據可以看出，軟件自動計算的和手動計算的結果相差很小，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，兩種方式計算的數據略有差異，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透射比濾光片三種標準物質，對藍菲光學UV1000F型測試儀上機測試，實現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，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，滿足要求；高透射比區域誤差為-1.258%至+0.283%之間，在允許誤差±2.0%的絕對誤差范圍內，滿足要求。透射比重復性方面，低透射比區域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。同時對該儀器數據自動計算的準確性進行了驗證，結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：福建省紡織產品檢測技術重點實驗室，福建省纖維檢驗局）