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Prüf- und Messarbeiten im Kalibrierlabor

Rückführbare Kalibrierung von Spektralradiometern zur Messung der Sonnenstrahlung

App. 015

Die Messgröße zur Bestimmung der auf eine Referenzfläche einfallenden optischen Strahlung ist die Bestrahlungsstärke, gemessen in W/m². Spektralradiometer, die im Rahmen der atmosphärischen Forschung zur Messung der spektralen Bestrahlungsstärke verwendet werden, werden hinsichtlich ihrer spektralen Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit kalibriert und abgeglichen. Als Referenz für die Kalibrierung werden Standardlampen verwendet, deren Kalibrierung der spektralen Bestrahlungsstärke auf ein nationales metrologisches Institut rückführbar ist.

Die Gigahertz-Optik GmbH produziert und kalibriert seit 1991 die Kalibrierlampe BN-9101 für spektrale Bestrahlungsstärke. 

Der Aufbau der 1000 W Quarz-Halogenlampe wurde in Zusammenarbeit mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) erstellt. Besondere Merkmale der Konstruktion sind die thermisch stabile Zementierung der Lampe in ihrem Halter und die Ausrichtung des Lampenwendels zum steckbaren Fadenkreuz. Als Leuchtmittel kommen FEL-Lampen der General Electric bzw. Osram Sylvania zum Einsatz. Alle Lampen werden vor der Kalibrierung auf Anomalien während des Einbrennvorganges untersucht.

Selektion vor Einbrennvorgang

Grafik 1: Im Rahmen der Eignungsprüfung zeigt Lampe A eine Anomalie in Form einer Absorption im Wellenlängenbereich um 280 nm. Diese beträgt im Maximum etwa 5%. Die Auswertung der Messdaten der Vorprüfung mittels einer Spline-Interpolation ergab bei dieser Lampe eine unzulässige Abweichung. Die Lampe ist damit ungeeignet für die Verwendung als Kalibrierlampe.  

 

Das Kalibrierlabor der Gigahertz-Optik GmbH ist seit 1993 für die Messgröße spektrale Bestrahlungsstärke durch den DKD-K-10601 und seit 2010 durch den DAkkS D-K-15047-01-00 akkreditiert. Die Akkreditierung bedingt eine periodische Überprüfung der im DAkkS-Kalibrierlabor durchgeführten Kalibrierungen durch die PTB. Dazu werden die Kalibrierdaten der Gigahertz-Optik GmbH durch die PTB Braunschweig überprüft.  

 Vergleich PTB Gigahertz Optik

Die Standardlampe BN-9101 wird in vielen Kalibrierlabors als Bezugsnormal für die spektrale Bestrahlungsstärke eingesetzt. Sie hat ihre Bedeutung aber auch als Transferstandard in Ringvergleichen internationaler metrologischer Kalibrierinstitutionen. In den Referenzen [1] bis [6] spiegelt sich die wichtige Rolle des BN-9101 in der angewandten Solarmessung wieder. 

Referenzen

[1] Adaption of an array spectroradiometer for total ozone column retrieval using direct solar irradiance measurements in the UV spectral range

[2] Calibration and evaluation of CCD spectroradiometers for ground-based and airborne measurements of spectral actinic flux densities

[3] Influence of clouds on the spectral actinic flux density in the lower troposphere (INSPECTRO): overview of the field campaigns

[4] A new actinic flux 4π-spectroradiometer: instrument design and application to clear sky and broken cloud conditions

[5] Photolysis frequency measurement techniques: results of a comparison within the ACCENT project

[6] Aalto University - Instruction Manual of Operating Standard Lamps