Bij penetrant- en magnetisch onderzoek beslist het menselijk oog tussen een indicatie en een gemiste indicatie. Of een indicatie wordt gezien, hangt direct af van de UV-A-bestralingssterkte en van de hoeveelheid wit licht op de inspectieplek.

ISO 3059: meting, instrumenten en kalibratie

ISO 3059 bepaalt welke waarden moeten worden gehaald, hoe deze worden gemeten en welke eisen de meetinstrumenten moeten vervullen. Deze pagina behandelt meting en kalibratie. De methode zelf, de UV-bronnen en de procesparameters worden behandeld op de pagina Fluorescerend penetrant onderzoek & industriële inspectie.

ISO 3059 (huidige Europese overname: EN ISO 3059:2012; Duitse uitgave DIN EN ISO 3059:2013-03) heeft betrekking op de beheersing van kijkomstandigheden voor magnetisch onderzoek en penetrant onderzoek. De norm stelt de minimumeisen vast voor verlichtingssterkte en UV-A-bestralingssterkte en voor de meting daarvan, en is van toepassing overal waar het menselijk oog het primaire detectiemiddel is. Zij is niet van toepassing op zuiver camerabaseerde, geautomatiseerde beoordelingssystemen, en heeft geen betrekking op actinische blauwe lichtbronnen.

ISO 3059 is een overkoepelend document: zowel ISO 3452-1 (penetrant onderzoek) als ISO 9934-1 (magnetisch onderzoek) verwijst ernaar. Wie volgens een van deze methoden inspecteert, inspecteert dus ook volgens ISO 3059.

De norm onderscheidt twee beoordelingsmethoden:

• Kleurcontrastmethode (niet-fluorescerend): voor een betrouwbaar contrast is voldoende wit licht nodig.
• Fluorescerende methoden: hiervoor is voldoende UV-A-bestralingssterkte nodig, gecombineerd met zo min mogelijk wit licht.

Bij penetrant-onderzoek moet een combinatie van een zeer hoge UV-A-bestralingssterkte en een lange blootstellingstijd worden vermeden. Als algemene richtwaarde geeft de norm een bestralingssterkte van niet meer dan circa 5.000 µW/cm² (50 W/m²) aan.

Twee punten worden in de praktijk regelmatig over het hoofd gezien. De waarde van 20 lx is een totaalwaarde: deze omvat het restlicht in de ruimte en het aandeel zichtbaar licht dat de UV-A-lamp zelf uitstraalt. Een ontoereikend gefilterde lamp kan dit budget alleen al opgebruiken. En alle waarden gelden op het testoppervlak – niet op een willekeurige afstand onder de lamp.

Voor de witte lichtbron die bij de kleurcontrastmethode wordt gebruikt, schrijft de norm bovendien een kleurtemperatuur van minstens 2.500 K voor, bij voorkeur boven 3.300 K.

Afhankelijk van de inspectiemethode zijn twee verschillende grootheden relevant.

Verlichtingssterkte E_v in lux (lx) beschrijft het effect van zichtbare straling, gewogen volgens de spectrale gevoeligheid van het menselijk oog. Dit is met name vereist voor kleurcontrast-penetrantonderzoek en niet-fluorescerend magnetischpoederonderzoek.

UV-A-bestralingssterkte E_e in W/m² of µW/cm² beschrijft het optische stralingsvermogen dat op een oppervlak invalt. Bij fluorescerend penetrant- en magnetischpoederonderzoek is de UV-A-bestralingssterkte in het gebied rond 365 nm de bepalende excitatiegrootheid.

Beide grootheden moeten rechtstreeks op het relevante testoppervlak en onder de werkelijke bedrijfsomstandigheden worden bepaald.

ISO 3059 schrijft een UV-A-bron voor met zijn intensiteitsmaximum bij 365 ± 5 nm. De spectrale bandbreedte bij half maximum mag niet groter zijn dan 30 nm. Een UV-LED met zijn maximum bij 385 nm of 395 nm voldoet daarom niet aan de norm – ongeacht hoe hoog de gemeten bestralingssterkte is. Dergelijke bronnen wekken fluorescerende testmedia minder efficiënt op, terwijl tegelijkertijd het aandeel zichtbaar licht toeneemt.

Bijgevolg is niet elke UV-meter geschikt voor een beoordeling die aan de norm voldoet. De UV-A-radiometer moet een gedefinieerde spectrale gevoeligheid hebben. Een geschikte sensor moet onder andere aan de volgende eisen voldoen:

• maximum van de relatieve spectrale gevoeligheid tussen 355 en 375 nm
• relatieve gevoeligheid bij 313 nm lager dan 10 %
• relatieve gevoeligheid bij 405 nm lager dan 2 %
• gedefinieerde begrenzing van de relatieve spectrale gevoeligheid over het volledige meetbereik

Een meetsysteem dat geschikt is voor ISO 3059 moet met name de volgende eigenschappen hebben:

• gedefinieerde spectrale UV-A-gevoeligheid
• een meetbereik tot ten minste 5.000 µW/cm²
• goede lineariteit over het relevante meetbereik – controlepunten zijn doorgaans 1.000, 3.000 en 5.000 µW/cm²
• herleidbare kalibratie
• meting van de verlichtingssterkte met geschikte fotometrische weging
• cosinusgecorrigeerde invoeroptiek met een opgegeven f₂-waarde – zonder diffuse invoeroptiek wordt schuin invallende straling systematisch te laag geregistreerd
• een luxmeter met een opgegeven f₁′-waarde voor de aanpassing aan V(λ): hoe kleiner de waarde, hoe kleiner de fout bij LED-licht
• voldoende resolutie aan de onderkant van het luxbereik – de grens van 20 lx ligt ver onder het bereik waarvoor standaard luxmeters zijn ontworpen; een instrument met een resolutie van 1 lx kan hier geen zinvolle beoordeling geven
• een opgegeven meetonzekerheid – alleen hierdoor kan worden beoordeeld of een meetwaarde net boven de grenswaarde daadwerkelijk conformiteit aantoont

Hoe de spectrale gevoeligheid van een sensor de meetwaarde beïnvloedt, wordt uitgebreid behandeld onder spectrale mismatch van UV-sensoren; voor de beoordeling van grensgevallen zie meetonzekerheid in UV-metrologie.

De Opsytec RMD Pro is een digitale radiometer voor het meten van bestralingssterkte en verlichtingssterkte. Verschillende gekalibreerde sensoren kunnen op dezelfde weergave-eenheid worden aangesloten en twee sensoren kunnen tegelijkertijd worden uitgelezen. Sensoridentificatie en kalibratiegegevens worden in de sensor zelf opgeslagen.

Voor meettaken volgens ISO 3059 wordt de RMD Pro gecombineerd met een geschikt gespecificeerde UV-A-sensor en een luxsensor. Beide inspectiegrootheden worden dan door één systeem gedekt: UV-A-bestralingssterkte voor het bewaken van fluorescerende inspectie, en verlichtingssterkte voor het bewaken van zichtbaar omgevingslicht, evenals voor kleurcontrast-penetrantonderzoek en niet-fluorescerend magnetisch onderzoek.

Omdat beide sensoren op hetzelfde moment worden uitgelezen, worden de metingen op hetzelfde punt en in dezelfde bedrijfstoestand uitgevoerd. Dit voorkomt een veelvoorkomende fout: het na elkaar meten van UV-A en wit licht onder licht verschillende omstandigheden.

Voor een meting die aan de norm voldoet, is niet alleen de weergave-eenheid van belang, maar ook de spectrale eigenschappen, het meetbereik en de geldige kalibratiestatus van de gebruikte sensor.

ISO 3059 vereist meting onder de daadwerkelijke werkomstandigheden. De positie van de sensor moet daarom overeenkomen met de positie van het oppervlak dat later wordt beoordeeld – op de daadwerkelijke inspectielocatie en op de bedoelde werkafstand. De ASTM-methoden schrijven daarnaast een meetafstand van 380 mm voor.

1. Laat de lamp stabiliseren. Lichtbronnen bereiken niet onmiddellijk een stabiele toestand. Wacht bij kwikdamplampen na het inschakelen minstens 10 minuten voordat u meet.
2. Richt de sensor loodrecht op de stralingsrichting. Kanteling verlaagt de meetwaarde merkbaar; een sensor zonder cosinuscorrectie vertekent deze nog verder.
3. Zoek het maximum en bepaal het meetpunt. UV-A-lampen hebben een uitgesproken ruimtelijke verdeling. Alleen een gedocumenteerd meetpunt maakt de meting reproduceerbaar.
4. Bepaal het bruikbare veld. Leg het gebied vast waarover de vereiste 1.000 µW/cm² behouden blijft – dit is het inspectiegebied dat u daadwerkelijk kunt gebruiken.
5. Beoordeel het witte licht afzonderlijk. De meetwaarde van de luxmeter mag niet worden beïnvloed door de UV-A-straling; alleen dan kan het toelaatbare restwitte licht betrouwbaar worden aangetoond.
6. Controleer batterijgevoede handlampen aan het einde van hun bedrijfsperiode, niet alleen wanneer ze volledig opgeladen zijn.
7. Documenteer. Meetwaarde, datum, instrument inclusief kalibratiestatus en inspectieplek horen in het rapport.

ISO 3059 regelt de meting zelf; hoe vaak metingen worden uitgevoerd, volgt uit de methodenorm, de klantspecificatie en de interne schriftelijke procedure. In de luchtvaartsector (Nadcap, EN 4179 / NAS 410, SAE AMS 2647, OEM-specificaties) zijn de eisen vaak strenger dan de minimumeisen van de norm – in het bijzonder aanvullende bovengrenzen voor UV-A-bestralingssterkte en kortere intervallen.

De inspectieomstandigheden zijn niet alleen een kwestie van apparatuur. De ogen moeten voorafgaand aan de inspectie voldoende aan het donker gewend zijn – ISO 3059 schrijft een minimum van één minuut voor. Fotochrome brillenglazen mogen niet worden gedragen, omdat deze onder UV-A donkerder worden en de zichtbaarheid van indicaties verminderen. UV-B- en UV-C-componenten moeten bij de stralingsbron effectief worden weggefilterd.

Bij de kleurcontrastmethode wordt de verlichtingssterkte bepaald met een luxmeter waarvan de spectrale gevoeligheid overeenkomt met de fotopische gevoeligheid van het oog. De verlichting van het testoppervlak moet uniform zijn; verblinding en reflecties dienen te worden vermeden.

Regelmatige kalibratie is een centraal element van ISO 3059. Het werkbereik van UV-A-bestralingssterktemeters en verlichtingssterktemeters moet worden gekalibreerd met de door de fabrikant aanbevolen tussenpozen; deze periode mag niet langer zijn dan twaalf maanden. Ten opzichte van de vorige uitgave van de norm is dit controle-interval expliciet verkort tot twaalf maanden.

Voor UV-A-metingen stelt de norm bijkomende eisen:

• kalibratie met smalbandige straling bij 365 nm
• metrologische herleidbaarheid naar nationale, Europese of internationale normalen
• kalibratie van het relevante werkbereik, op meerdere punten in plaats van op één enkel punt – voor NDT-toepassingen doorgaans van circa 100 tot 10.000 µW/cm²
• documentatie door middel van een kalibratiecertificaat
• een vermelde meetonzekerheid in het kalibratiecertificaat – zonder deze is het bewijs onvolledig: bij een afleeswaarde van 1.020 µW/cm² met een onzekerheid van ± 8 % is naleving van 1.000 µW/cm² niet aangetoond
• herkalibratie na beschadiging of relevante onderhoudswerkzaamheden, alsook bij onwaarschijnlijke afleeswaarden, een merkbare afwijking ten opzichte van een referentie-instrument, of langdurige opslag buiten de gespecificeerde omstandigheden

Wanneer een meetsysteem bestaat uit een afneembare sensor en een afzonderlijke weergave-eenheid, moet de kalibratie de volledige meetketen van sensor en weergave-eenheid omvatten. Voor het vaststellen van het interval in uw eigen bedrijf, zie kalibratie-interval voor UV-meters.

ISO 3059 vereist een herleidbare kalibratie en de bijbehorende documentatie, maar schrijft in principe geen laboratorium voor dat is geaccrediteerd volgens ISO/IEC 17025. Een geaccrediteerde kalibratie levert echter een verdergaand bewijs van competentie en een meetonzekerheid die binnen de geaccrediteerde scope is beoordeeld; voor testlaboratoria die zelf geaccrediteerd zijn, is dit de erkende weg.

Opsytec Dr. Gröbel beschikt over een eigen kalibratielaboratorium voor UV-meters en UV-sensoren. Naast fabrikantkalibraties zijn geaccrediteerde kalibraties volgens ISO/IEC 17025 beschikbaar voor geschikte meetgrootheden en instrumenten – zowel voor Opsytec-instrumenten als voor talrijke geschikte UV-meters van andere fabrikanten.

Een UV-radiometer evalueert een spectrum altijd volgens zijn eigen spectrale gevoeligheid. Twee sensoren kunnen daarom verschillende meetwaarden weergeven voor dezelfde stralingsbron, ook al werken beide correct.

Voor ISO 3059 is de UV-A-meting bewust afgestemd op het spectrum dat wordt gebruikt bij fluorescentie-inspectie. Daarom vereist de norm smalbandige straling bij 365 nm voor het kalibreren van de UV-A-radiometer – de metrologische herleidbaarheid wordt daarmee direct vastgesteld bij de golflengte die bepalend is voor de inspectie.

Dit is bijzonder relevant bij de overstap van klassieke kwiklampen naar UV-LED-inspectielampen: verschillende bronspectra leiden tot spectrale mismatch bij breedbandige radiometers. Een applicatiespecifieke kalibratie vermindert deze invloed.

Een enkelvoudige acceptatiemeting is niet voldoende om reproduceerbare inspectieomstandigheden in de tijd te waarborgen. De UV-A-bestralingssterkte kan veranderen door veroudering van de UV-lamp of UV-LED, verontreiniging van filters en beschermschermen, wijzigingen aan reflectoren, uitval van afzonderlijke LED's, een verandering van de werkafstand, mechanische veranderingen van de lamppositie en temperatuurschommelingen.

Het meetinstrument zelf wordt op dezelfde manier beïnvloed: verontreiniging of beschadiging van de sensordiffusor verlaagt de meetwaarde ongemerkt en laat een intact inspectiestation defect lijken.

Naast de jaarlijkse kalibratie van het instrument is regelmatige interne controle van de daadwerkelijke inspectieomstandigheden daarom aan te raden. Metingen dienen altijd op vastgelegde referentiepunten te worden uitgevoerd en gedocumenteerd. Bij grotere inspectievlakken moeten meerdere posities worden vastgelegd om ook de ruimtelijke uniformiteit van de bestralingssterkte te kunnen beoordelen.

Bij ISO wordt momenteel gewerkt aan een herziening van ISO 3059; publicatie wordt verwacht in 2026. De aanleiding hiervoor is de wijdverbreide toepassing van UV-LED-inspectielampen. De aangekondigde aandachtspunten zijn nauwkeurigere eisen voor de piekgolflengte rond 365 nm, strikt gedefinieerde grenzen voor de spectrale bandbreedte bij halve hoogte, eisen voor de stralingsstabiliteit gedurende de bedrijfsperiode, eisen voor de bewaking van op batterijen werkende UV-LED-lampen, vastgelegde minimale werkafstanden en regels die gepulste UV-LED's en LED's met aanzienlijke rimpel uitsluiten.

Voor de meettechniek betekent dit dat naast de bestralingssterkte alleen ook de spectrale karakterisering van de stralingsbron aan belang wint. Wie vandaag investeert, moet controleren of de piekgolflengte en de spectrale bandbreedte van de gebruikte lampen betrouwbaar kunnen worden aangetoond.

Welke UV-A-bestralingssterkte vereist ISO 3059?

Voor de eigenlijke fluorescentie-inspectie moet de UV-A-bestralingssterkte op het testoppervlak ten minste 10 W/m² bedragen, d.w.z. 1.000 µW/cm². Tegelijkertijd mag de zichtbare verlichtingssterkte niet hoger zijn dan 20 lx.

Welke golflengte wordt gebruikt voor fluorescentie-inspectie?

ISO 3059 schrijft een UV-A-bron voor met zijn intensiteitsmaximum bij 365 ± 5 nm.

Voldoet een UV-LED van 395 nm aan de norm als de bestralingssterkte hoog genoeg is?

Nee. De norm vereist een intensiteitsmaximum bij 365 ± 5 nm. Een hogere bestralingssterkte compenseert de verkeerde golflengte niet.

Hoe vaak moet een UV-A-meter worden gekalibreerd?

Het kalibratie-interval volgt in eerste instantie de specificatie van de fabrikant, maar mag niet langer zijn dan twaalf maanden. Herkalibratie is vereist na schade of relevante onderhoudswerkzaamheden.

Moet de kalibratie bij 365 nm worden uitgevoerd?

Ja. Volgens ISO 3059 moet de UV-A-bestralingssterktemeter worden gekalibreerd met smalbandige straling bij 365 nm.

Is een gewone UV-A-meter voldoende?

Niet noodzakelijk. ISO 3059 stelt specifieke eisen aan de spectrale gevoeligheid van de UV-A-radiometer. Een UV-A-sensor voor algemeen gebruik kan geschikt zijn voor andere toepassingen zonder te voldoen aan de spectrale weging die vereist is voor fluorescentie-inspectie.

Waarom moet ook de verlichtingssterkte worden gemeten?

Bij fluorescentiemethoden vermindert zichtbaar omgevingslicht het contrast tussen de fluorescerende indicatie en de achtergrond. De norm beperkt daarom de verlichtingssterkte tijdens de inspectie tot maximaal 20 lx. Bij kleurcontrastmethoden is daarentegen voldoende witlichtverlichting vereist.

Geldt ISO 3059 ook voor geautomatiseerde camerasystemen?

Nee. De norm geldt wanneer het menselijk oog het primaire middel voor detectie is.

Is een geaccrediteerde ISO 17025-kalibratie verplicht onder ISO 3059?

Nee. Vereist is een herleidbare kalibratie; een geaccrediteerde ISO 17025-kalibratie is het erkende bewijs hiervan en is gebruikelijk bij geaccrediteerde testlaboratoria.

Wanneer wordt de nieuwe uitgave van de norm gepubliceerd?

De herziening is bij ISO in behandeling; publicatie wordt verwacht in 2026. De focus ligt op eisen voor UV-LED-lampen.

• Fluorescerend penetrant-onderzoek & industriële inspectie – methode, UV-bronnen en procesparameters
• Spectrale mismatch van UV-sensoren
• Meetonzekerheid in UV-metrologie
• Kalibratie-interval voor UV-meters
• Kalibratielaboratorium van Opsytec Dr. Gröbel