Контроль качества средств измерений характеристик бактерицидного УФ-излучения

Цели. Контроль качества средств измерений бактерицидной освещенности ультрафиолетового (УФ) излучения основан на исследовании основных метрологических характеристик, включающих угловую и спектральную чувствительность, диапазон линейности, абсолютную калибровку в единицах энергетической освещенности. Наибольшее влияние на предел допускаемой погрешности оказывают отклонения угловой чувствительности средств измерений от идеальной косинусной характеристики, приводящие к искажению результатов измерений и существенной разнице в показаниях приборов. Целью работы является повышение точности средств измерений при решении метрологических задач определения энергетической освещенности бактерицидного излучения.

Методы. Эффективным методом решения проблемы является введение коэффициентов коррекции угловой чувствительности радиометров, спектрорадиометров и дозиметров, значения которых рассчитываются по результатам измерений чувствительности на гониометре при испытаниях средств измерений. Большую роль играет использование компьютерных моделей и цифровых двойников средств измерений на основе результатов исследований метрологических характеристик радиометров с использованием программного обеспечения, включающего моделирование измерительной задачи.

Результаты. Исследование угловой зависимости чувствительности бактерицидных УФ-радиометров на гониометре и анализ результатов измерений, полученных другими авторами, позволяют по отклонению угловой чувствительности средств измерений энергетической освещенности бактерицидного излучения от стандартной косинусной зависимости определить значение коэффициентов коррекции угловой чувствительности.

Выводы. Отклонения угловой зависимости чувствительности УФ-радиометров бактерицидного излучения от косинусной характеристики приводят к существенному занижению результатов измерений энергетической освещенности от протяженных излучателей. Эффективным решением проблемы является использование коэффициентов цифровой угловой коррекции чувствительности средств измерений энергетической освещенности бактерицидного излучения, определяемых при испытаниях. При оценке качества радиометров, спектрорадиометров и дозиметров бактерицидного излучения неполный контроль основных метрологических характеристик средств измерений создает риски серьезных ошибок в результатах измерений энергетической бактерицидной освещенности.

1. Костюченко С.В., Ткачев А.А., Фроликова T.Н. УФ-технологии для обеззараживания воды, воздуха и поверхностей: принципы и возможности. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020;19(5):112–119. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2020-19-5-112-119

2. Костюченко С.В., Волков С.В., Ткачев А.А., Стрелков А.К., Смирнов А.Д., Баранов В.Л. Современные тенденции и особенности применения УФ-обеззараживания в водоподготовке. Водоснабжение и санитарная техника. 2022;7:4–11. https://doi.org/10.35776/VST.2022.07.01

3. Blatchley E.R. III, Brenner D.J., Claus H., Cowan T.E., Linden K.G., Liu Y., Mao T., et al. Far UV-C radiation: An emerging tool for pandemic control. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 2023;53(6):733–753. https://doi.org/10.1080/10643389.2022.2084315

4. Endo T., Gemma A., Mitsuyoshi R., et al. Discussion on effect of material on UV reflection and its disinfection with focus on Japanese Stucco for interior wall. Sci. Rep. 2021;11(1):21840. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01315-1

5. Neu D.T., Mead K.R., McClelland T.L., Lindsley W.G., Martin S.B., Heil G., See M., Feng H.A. Surface Dosimetry of Ultraviolet Germicidal Irradiation Using a Colorimetric Technique. Ann. Work Expo. Health. 2021;65(5):605–611. https://doi.org/10.1093/annweh/wxaa147

6. Zong Y., Brown S.W., Johnson B.C., Lykke K.R., Ohno Y. Simple spectral stray light correction method for array spectroradiometers. Appl. Opt. 2006;45(6):1111–1119. https://doi.org/10.1364/AO.45.001111

7. Larason T.C., Cromer C.L. Sources of Error in UV Radiation Measurements. J. Res. Nat. Inst. Stand. Technol. 2001;106(4): 649–656. https://doi.org/10.6028/jres.106.030

8. Vijeta Kapri R.K., Saha S., Jaiswal V.K., Sharma P. Theoretical Simulation for Evaluating Error in Irradiance Measurement Using Optical Detectors Having Different Cosine Responses. MAPAN – Journal of Metrology Society of India. 2021;36(3): 473–480. https://doi.org/10.1007/s12647-021-00486-6

9. Marquez J.M.A., Bohórquez M.A.M., Garcia J.M., Nieto F.J.A. A New Automatic System for Angular Measurement and Calibration in Radiometric Instruments. Sensors. 2010;10(4):3703–3717. https://doi.org/10.3390/s100403703

10. Аневский С.И., Золотаревский Ю.М., Иванов В.С., Крутиков В.Н., Минаева О.А., Минаев Р.В. Спектрорадиометрия ультрафиолетового излучения. Измерительная техника. 2015;11:26–30.

11. Mekaoui S., Zibordi G. Cosine error for a class of hyperspectral irradiance sensors. Metrologia. 2013;50(187):187–199. http://doi.org/10.1088/0026-1394/50/3/187

12. Nevas S., Wübbeler G., Sperling A., Elster C., Teuber A. Simultaneous correction of bandpass and stray-light effects in array spectroradiometer data. Metrologia. 2012;49(2):S43–S47. http://doi.org/10.1088/0026-1394/49/2/S43