织物抗紫外测试仪校准方法研究

摘要：针对织物抗紫外测试仪校准难的问题，本文采用氧化钬滤光片、杂散光滤光片和紫外可见光区透射比滤光片三种标准物质，对蓝菲光学UV1000F型测试仪上机测试，实现了对该仪器波长准确度和重复性、透射比准确度和重复性的校准，同时对该仪器数据自动计算准确性进行了验证。

关键词：织物；抗紫外；测试仪；校准

1 引言

太阳辐射中到达地球表面的紫外辐射可分为三个部分：①长波长紫外线UVA （波长315 nm～400 nm），占紫外线到达地面总量的90%，虽然不会引起皮肤的急性反应，但对人身的损害具有储存性、叠加性，且穿透能力极强，能激活皮肤中的黑色素，使皮肤变黑、老化。②中波长紫外线UVB（ 波长280 nm～315 nm ），是导致晒伤的根源。当皮肤大量接收过量的UVB 辐射后，会产生红斑、水泡，引起灼伤。③短波长紫外线UVC（波长180 nm～280 nm），到达地面时已非常微弱。因此，对人体危害最大的紫外线是UVA和UVB。

对织物抗紫外线特性的分析评价，依赖于对织物紫外光谱透过率的测试结果。织物的紫外光谱透过率是指穿透织物的紫外线的比例。对织物紫外光谱透过率的测试应当准确、可靠。目前，测定织物的抗紫外性能一般按照GB/T 18830―2009《纺织品 防紫外线性能的评定》进行，对测定仪器做了一定要求，由UV光源（提供波长为290 nm～400 nm的UV射线，主要是UVA和UVB的波长范围）、积分球、单色仪、UV透射滤片等组成。

目前，检测机构针对该测试方法使用的测定大多数为美国Labsphere Inc.公司（国内注册商标：蓝菲光学）生产的织物抗紫外线测试仪，型号为UV1000F（见图1）。该测试仪目前无整机校准方法，厂家配套3～6片测试片，为金属网编织，网孔极易受损污染，吸附缠绕纤维等异物，造成性能不稳定。虽有出厂测试标称值，但量值无法溯源，只能用于日常核查，不能算真正意义上的校准。按GB/T 18830―2009 《纺织品 防紫外线性能的评定》，需要评测该仪器以下几个指标：①透射滤光装置，允许透过织物的（290～400）nm的紫外光到传感器，远离该波长的光线必须滤除，作用是防止日常工作环境的可见光对仪器检测传感器的干扰。②波长准确度。③透过率测量及计算，含单波长点测量及等间隔点（一般为5nm）的UVA及UVB波段的各点测量平均值；防晒指数UPFi的计算。如果上述3个方面的指标无法被校准或评定，则无法保证测量结果的稳定可靠。因此，针对这种情况，很有必要进行织物抗紫外测试仪校准方法的研究和探讨，使相关参数符合GB/T 18830标准测试的要求，同时确保测试结果的稳定可靠。

2 校准用器件

Labsphere Inc.公司生产的测试仪目前无整机校准方法，厂家配套3～6片测试片，为金属网编织，网孔极易受损污染，吸附缠绕纤维等异物，造成性能不稳定。为此，通过查询相关标准物质，选用氧化钬滤光片标准物质[GBW（E）130122]、杂散光滤光片标准物质[GBW（E）130124]和紫外可见光区透射比滤光片标准物质[GBW（E）130314]作为校准用器件。氧化钬滤光片在200nm～700nm共12条谱线，峰值波长不确定度为0.3nm，详细信息见表1。杂散光滤光片和透射比滤光片则选取7个特定波长下认定的透射比，其透射比不确定度为0.5%，详细信息见表2。

3 仪器校准

3.1 波长校准

采用氧化钬滤光片标准物质对测试仪进行波长校准时，先将测试仪开机稳定一定时间，后进行空白试验，然后再放上该滤光片，点击测试软件上的开始扫描按钮进行测定，得到的波长-透射比曲线图如图2所示。查看界面左手边的数据列，提取某个波峰或波谷处的取值，得到表3。

每次测试以不同颜色的实线在仪器测试软件截面显示，从上图中可以看出3次测试的波长-透射比曲线完全重合。波长准确度方面，从表中可以看出，误差为-0.4nm至+1.0nm之间，在允许误差±2.0nm的范围内，满足要求。波长重复性方面，3次测得的值都一样，重复性良好，误差为0，满足≤1.0nm的要求。

3.2 透射比校准

（1）低透射比校准

采用杂散光滤光片标准物质对织物抗紫外测试仪进行低透射比校准时，先将测试仪开机稳定一定时间，后进行空白试验，然后再放上该滤光片，点击测试软件上的开始扫描按钮进行测定。该滤光片有S463-1和S463-2两种型号，需分别进行测定，每片测试3次，S463-2的波长-透射比曲线图如图3所示。查看界面左手边的数据列，可提取相关数据，进行整理后得到表4。

每次测试以不同颜色的实线在仪器测试软件截面显示，从图3中可以看出3次测试的波长-透射比曲线有一定波动。由于220nm波长不在本仪器的测试范围，且超出GB/T 18830―2009 中规定的波长范围，无需对该点进行校准。透射比准确度方面，从表中可以看出，误差为+0.011%至+0.038%之间，在可允许的±0.1%的绝对误差范围，满足要求。透射比重复性方面，3次测得值的极差范围为0.018%至0.038%之间，满足≤0.1%的要求，重复性良好。

（2）高透射比校准

采用紫外光区滤光片标准物质对织物抗紫外测试仪进行透射比校准时，先将测试仪开机稳定一定时间，后进行空白试验，然后再放上该滤光片，点击测试软件上的开始扫描按钮进行测定。该滤光片有J594-1、J594-2和J594-3三种型号，需分别进行测定，每片测试3次，J594-1的波长-透射比曲线图如图4所示。查看界面左手边的数据列，提取相关数据，得到表5。

每次测试以不同颜色的实线在仪器测试软件截面显示，从上图中可以看出3次测试的波长-透射比曲线有一定波动。透射比准确度方面，从表中可以看出，误差为-1.258%至+0.283%之间，在允许误差±2.0%的绝对误差范围内，满足要求。透射比重复性方面，3次测得值的极差范围为0.034%至0.2%之间，满足≤1.0%的要求，重复性良好。

（3）测试仪数据自动计算准确性验证

为验证该测试仪自带的软件数据计算是否准确，选用普通的纺织织物进行测试。同样经过开机稳定一定时间后，进行空白试验，然后进行试样测试。查看其测试结果，同时将测得的数据导出为Excel格式，依据GB/T 18830―2009中的相关公式计算UPF值、T（UVA）和T（UVB）值，并进行相互比较，结果如表6所示。

从表中数据可以看出，软件自动计算的和手动计算的结果相差很小，几乎可以忽略不计，说明该软件自动计算的过程是准确的。笔者分析认为，两种方式计算的数据略有差异，可能是在计算的过程中，作为中间变量的透射比，一种方式是将其修约到小数点后三位，然后代入相关公式进行计算；另一种方式是不修约直接进行计算。

4 结论

针对织物抗紫外测试仪校准难的问题，本文采用氧化钬滤光片、杂散光滤光片和紫外可见光区透射比滤光片三种标准物质，对蓝菲光学UV1000F型测试仪上机测试，实现了对该仪器波长准确度和重复性、透射比准确度和重复性的校准。波长准确度方面，误差为-0.4nm至+1.0nm之间，在允许误差±2.0nm的范围内，满足要求。波长重复性良好，3次测得值的极差为0，满足≤1.0nm的要求。透射比准确度方面，低透射比区域误差为+0.011%至+0.038%之间，在允许误差±0.1%的绝对误差范围内，满足要求；高透射比区域误差为-1.258%至+0.283%之间，在允许误差±2.0%的绝对误差范围内，满足要求。透射比重复性方面，低透射比区域3次测得值的极差范围为0.018%至0.038%之间，满足≤0.1%的要求；高透射比区域3次测得值的极差范围为0.034%至0.2%之间，满足≤1.0%的要求，重复性良好。同时对该仪器数据自动计算的准确性进行了验证，结果表明自动计算准确。

参考文献：

[1] GB/T 18830―2009 纺织品 防紫外线性能的评定[S].

（作者单位：福建省纺织产品检测技术重点实验室，福建省纤维检验局）