Диссертация (1090210), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Рекомендуемая форма — по ГОСТ 8.326—78.209А.3 Методика измерения спектрального диапазона чувствительностиА.3.1 Требования к средствам измеренийМонохроматор должен быть согласован с испытуемым АОФД по спектральному диапазону измерений. Спектральная селективность монохроматора должна быть не менее 60.Спектральная погрешность монохроматора должна быть не более 0,01 λ, гдеλ — длина волны настройки монохроматора.Контрольный ФП должен иметь известную относительную спектральную характеристику чувствительности, определяемую по уровню в интервале 0,1—1,0максимального значения характеристики с погрешностью, которая не должнавыходить за пределы интервала ±4 % с заданной вероятностью Р = 0,95.Контрольный ФП должен быть линейным во всем диапазоне измеряемыхмощностей излучения.
Отклонение от линейности не должно быть более 1%.Конструкция установки должна обеспечивать равенство оптических длин путей от источника излучения до контрольного ФП и от источника излучения доАОФД. Атмосфера, через которую проходит излучение, должна быть одинаковой по влажности, содержанию углекислого газа и другим примесям, имеющимполосы поглощения в спектральном диапазоне измерений.А.3.2 Подготовка и проведение измеренийИзмерения следует проводить на стенде, структурная схема которого представлена на рисунке А.2. Поясним порядок проведения измерений относительной спектральной чувствительности АОФД по упрощенной структурной схемеустановки (рисунок А.2).210Рис.
А.2 Упрощенная структурная схема установкиОтносительную спектральную характеристику чувствительности можно определять при модулированном и немодулированном излучении в зависимостиот типа АОФД.Испытуемый АОФД помещают в посадочное гнездо измерительной установки и подсоединяют его к усилительному устройству, устанавливают сопротивление нагрузки и рабочее напряжение. Направляют излучение от выходной щели монохроматора на АОФД, контрольный ФП и устанавливают требуемоезначение потока, максимальное значение которого (Фмакс) в ваттах должноудовлетворять условиюФ макс ≤ 10 3 ФП Аэфф ⋅ ∆f экв ,(А.1)где ФП – удельный порог чувствительности АОФД;Аэфф – эффективная фоточувствительная площадь АОФД;∆fэкв – эквивалентная шумовая полоса пропускания усилительного устройст-ва.Максимальное значение потока облучения может быть указано в ТУ наАОФД.Устанавливают длину волны, соответствующую началу спектрального диапазона измерений, и регистрируют сигналы с контрольного и испытуемогоАОФД.
Изменяют длину волны и повторяют измерения.Длину волны λ рекомендуется устанавливать последовательно во всем спектральном диапазоне измерений через равные шаги спектрального сканирования. Число шагов должно быть не менее 20 во всем спектральном диапазоне, а вобласти 0,95-1,0 относительной спектральной характеристики чувствительности селективного АОФД – не менее 5.А.3.3 Обработка, оформление и оценка результатовОсновные метрологические требования к точности определения относительной и абсолютной спектральных характеристик чувствительности определеныГОСТ 17772 – 88 и сводятся к следующему.211Погрешность определения положения относительной спектральной характеристики чувствительности по уровню 0,1 – 0,01 от максимального значения вспектральном диапазоне измерений не должна выходить за пределы интервала± 11% с заданной вероятностью P = 0,95.Погрешность определения монохроматической вольтовой (токовой) чувствительности АОФД не должна выходить за пределы интервала ± 17% с заданнойвероятностью P = 0,95.А.3.4 Определение абсолютной и относительной спектральнойхарактеристик чувствительности АОФД при известной абсолютнойспектральной чувствительности контрольного фотоприёмника.Сигнал в канале контрольного фотоприёмника (ФП), пересчитанный к еговыходу, определяется выражением(А.2)mk(λ) = Sλk dФλk = Sλk φk(λ)dλ,где Sλk – абсолютная спектральная чувствительность контрольного ФП на длиневолны λ;dФλk – монохроматический поток, падающий на контрольный ФП;φk(λ) – спектральная плотность лучистого потока, падающая на контрольныйФП.Сигнал в канале АОФД, пересчитанный к его выходу, определяется выражениемnи(λ) = Sλи dФλи = Sλи φи(λ)dλ,(А.3)где Sλи – абсолютная спектральная чувствительность АОФД на длине волны λ;dФλи – монохроматический поток, падающий на АОФД;φи(λ) – спектральная плотность лучистого потока, падающая на АОФД.Заметим, что интервал длин волн dλ, в котором производятся измерения, напрактике является конечным, обозначим его ∆λ, и определяется разрешениеммонохроматора.
Тогда из уравнений (А.2) и (А.3) путем исключения ∆λ для абсолютной спектральной чувствительности АОФД Sλи получим следующее выражение:212nи (λ ) ⋅ ϕ k (λ ).(А.4)mk (λ ) ⋅ ϕ и (λ )При равенстве спектральных плотностей лучистого потока φk(λ) и φи(λ) будемS λи = S λk ⋅иметьnи (λ ).(А.5)mk (λ )Равенство спектральных плотностей лучистого потока, падающих на конS λи = S λk ⋅трольный и испытуемый фотоэлектрические полупроводниковые приемникиизлучения φk(λ) и φи(λ) можно достичь выбором конструкции измерительнойустановки.Таким образом, абсолютная спектральная чувствительность АОФД можетбыть определена по известной абсолютной спектральной чувствительностиконтрольного ФП и сигналам с контрольного ФП и АОФД.Если равенство спектральных плотностей лучистого потока, падающих наконтрольный и испытуемый фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения, обеспечить невозможно, то с учетом того, что их отношениеφk(λ)/φи(λ) является константой, относительная спектральная характеристикачувствительности АОФД sи(λ) может быть найдена в результате нормировкизначений Sλи:sи ( λ ) =S λ',(А.6)S λ' max игде S λ' - абсолютная спектральная чувствительность АОФД, найденная из фор-мулы (А.5);Sλ' max и – максимальное значение абсолютной спектральной чувствительностиАОФД, найденное из полученных значений S λ' .Приведенные рассуждения справедливы для линейной энергетической характеристики АОФД.
Это условие выполняется для фотоприемников на алмазныхматериалах.213А.3.5 Определение относительной спектральной характеристикичувствительности АОФД при известной относительной спектральнойчувствительности контрольного ФПДля контрольного ФП абсолютная спектральная характеристика чувствительности определяется в соответствии с выражением:mk (λ ).(А.7)ϕ k (λ ) ⋅ dλАналогично, выражение для максимальной абсолютной спектральной чувстS kλ =вительности контрольного ФП будет иметь следующий вид:mk (λmax k ).(А.8)ϕ k (λmax k ) ⋅ dλТогда относительная спектральная чувствительность контрольного ФП моS kλ max =жет быть представлена в виде:mk (λ ) ⋅ ϕ k (λmax k ).(А.9)S кλ max mk (λmax k ) ⋅ ϕ k (λ )Для АОФД выражение для относительной спектральной чувствительностиs к (λ ) =S кλ=записывается аналогично:nи (λ ) ⋅ ϕ и (λmax и ).(А.10)S иλ max nи (λmax и ) ⋅ ϕ и (λ )При равенстве спектральных плотностей лучистого потока, падающих наsи ( λ ) =S иλ=контрольный и испытуемый фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения φk(λ) = φи(λ) = φ(λ).
Решим совместно уравнения (А.9), (А.10) относительно sи(λ), исключая переменную φ(λ), в результате получим:nи (λ ) ⋅ mk (λmax k ) ⋅ ϕ и (λmax и ).(А.11)mk (λ ) ⋅ nи (λmax и ) ⋅ ϕ k (λmax k )Очевидно, что при равенстве спектральных плотностей лучистого потокаsи ( λ ) = s k ( λ ) ⋅(φk(λmaxk) = φи(λmaxи)) правая часть выражения (А.11) соответствует относитель-ной спектральной чувствительности АОФД:nи (λ ) ⋅ mk (λmax k ).(А.12)mk (λ ) ⋅ nи (λmax и )Если равенство спектральных плотностей лучистого потока (φk(λmaxk) =sи ( λ ) = s k ( λ ) ⋅φи(λmaxи)) не выполняется, то относительная спектральная чувствительность214АОФД может быть получена путем дополнительной нормировки значений sи(λ),полученных из (А.12), поскольку отношение φk(λmaxk)/φи(λmax) является константой.А.4 Методика измерения напряжения (тока) фотосигнала и напряжения(тока) шумаИзмерения проводятся на модулированном излучении. Требования к измерительным приборам и вспомогательным устройствам в соответствии с пунктомА.1.А.4.1 Подготовка к измерениямИзмерение следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на рисунке А.3.Рис.
А.3 Структурная схема измерительной установкиА.4.2 Проведение измеренийАОФД следует поместить в посадочное гнездо измерительной установки,подключить его к измерительной цепи и установить режим измерения в соответствии с требованиями ТУ на АОФД конкретного типа.К АОФД подключают сопротивление нагрузки, значение которого указывается в ТУ на АОФД конкретного типа.Устанавливают режим питания на АОФД в соответствии с требованиями ТУна АОФД конкретных типов и регистрируют значение напряжения (тока) шума по показаниям регистрирующего измерительного прибора.
Продолжитель-215ность измерения и значения напряжения (тока) шума должны соответствоватьтребованиям ТУ на АОФД конкретных типов. Если эти требования отсутствуют, то напряжение (ток) шума следует регистрировать по максимальным повторяющимся показаниям прибора за время не менее 10 с.Если напряжение (ток) шума близки к напряжению (току) шума измерительной установки, то сначала необходимо зарегистрировать напряжениешума без подачи напряжения на АОФД, затем суммарное напряжение шумапри подаче на него напряжения.Напряжение шума (Uш ) в вольтах следует вычислять по формулеU ш = U ш2 2 − U ш2 1 ,(А.13)где Uш2.
– суммарное напряжение шума при подаче напряжения питанияАОФД, В;Uш1 – напряжение шума без подачи напряжения питания АОФД, В.Если в состав измерительной установки входит преобразователь ток – напряжение, то сначала необходимо измерить ток без подключения АОФД, а затем ток с подключенным АОФД.Ток шума (Iш) в амперах следует вычислять по формулеI ш = I ш2 2 − I ш2 1 ,где Iш2 — суммарный ток шума с подключенным АОФД, А;(А.14)Iш1 — ток шума без подключения АОФД, А.На АОФД подают модулированный поток излучения и регистрируют напряжение (ток) фотосигнала по показаниям регистрирующего прибора.А.4.3 Обработка, оформление и оценка результатовПогрешность измерения напряжения (тока) шума и напряжения (тока) фотосигнала не должна выходить за интервал для U ш (I ш )= ±7 %, для U с (I с )=±7 %.216А.5 Методика измерения порога чувствительности АОФДГОСТ 17772-88 предусматривает измерение порога чувствительности АОФДна модулированном излучении.А.5.1 Требования к средствам измеренийТребования к измерительным приборам и вспомогательным устройствам всоответствии с пунктом А.1.А.5.2 Подготовка и проведение измеренийИзмерение следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на рисунке А.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
