Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик

(АЧТ) И ЕЕ СТАБИЛЬНОСТИ

1. Требования к средствам измерений

   1. Все измерительные приборы должны быть поверены в соответствии с тре­бованиями ГОСТ 8.513—84.

   2. В качестве измерителя температуры необходимо использовать термо­электрические преобразователи по ГОСТ 3044—84.

   3. В качестве измерителя термоэлектродвижущей силы (т. э. д. с) необхо­димо использовать вольтметр типа В7—28 (В7—34) или другие.

2. Подготовка к измерениям

   1. Измерение следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт. 22.

/—источник излучения; 2—измеритель температуры (термопара); 3—измери­

тель термоэлектродвижущей силы термо­пары

Черт. 22

1. 2. Полный излучатель следует готовить к работе в соответствии с требова­ниями ТУ на ФЭПП (ФПУ) или на установку, в состав которой он входит.

2. Требования к проведению измерений

   1. Климатические условия проведения измерений — по п. 1.1.3.1.

   2. В полость полного излучателя вводят термопару и следят за тем, чтобы ее рабочий (горячий) конец плотно прилегал к стенке полного излучателя, а свободный (холодный) конец ■— был помещен в ванну с тающим льдом (273 К).

Допускается замена ванны термостатом или другим компенсирующим уст­ройством при условии, что вносимая им ошибка не превышает 0,3 °С.

1. 3. К входу измерителя т. э. д. с подключают термопару, проводят не менее 10 последовательных измерений и показания вольтметра регистрируют с интер­валом 1—2 мин.

2. Обработка, оформление и оценка результатов

   1. Для каждого результата измерения т. э. д. с термопары следует опреде­лить соответствующее ему значение температуры полости полного излучателя по ГОСТ 3044—84.

   2. Среднее арифметическое значение температуры полного излучателя (1_ср) в градусах следует вычислять по формуле

1 п
t = _ 2 ii , (70)

П 1 = 1

где t і — температура полости полного излучателя, °С; п — число отсчетов.

(71)

где Л і — отклонение каждого результата измерения температуры от его сред­него значения, равное

A, = <cp—h, (72)

Интервалы времени между периодическими аттестациями полости полного излучателя должны быть указаны в ТУ на ФЭПП (ФПУ) конкретных типов. При отсутствии требований к интервалу времени периодическая аттестация долж­на производиться не позднее 6 мес.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

МЕТОД РАСЧЕТА ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ

1. Поток излучения (Фэ) в люменах, падающий на ФЭПП (ФПУ), при ис­пользовании средств измерений, не включающих в себя оптические элементы, фильтры или ослабители, следует вычислять по формулам:

для ламп накаливания, в люменах

Ф_э=/:А_Эфф, (73)

где А_Эфф — эффективная фоточувствительная площадь ФЭПП (ФПУ), м²;

Е — освещенность в люксах, вычисляемая по формуле

Е=^- , ■ (74)

где I — сила света, кд;

I — расстояние между центром тела накала источника излучения и плос­костью фоточувствительного элемента ФЭПП (ФПУ), м.

для абсолютно черного тела в ваттах

Ф_э= , ₍₇₅₎

где а — постоянная Стефана Больцмана, равная (5,669-1'0~⁸ Вт/(м²-К⁴);

€], fi₀ — коэффициент излучения полости черного тела и диска модулятора со­ответственно, отн. ед.;

Ті, То — температура полости черного тела и диска модулятора соответствен­но, К;

F ■— площадь отверстия диафрагмы черного тела, м²;

I — расстояние между диафрагмой черного тела и плоскостью фоточувст- вительного элемента ФЭПП (ФПУ), м.

Формула (74) с погрешностью не более 1 % справедлива при /, превышаю­щем размер тела накала лампы не менее чем в пять раз.

Формула (75) с погрешностью не более 1 % справедлива при Z>5 V F.

В случае модуляции потока излучения его действующее значение (Ф_Э]) рас­считывается по формуле

ф_э1—ф,(1, (76)

где Р — коэффициент формы модуляции.

2. При применении электромеханических модуляторов с вращающимися дис­ками и селективных усилителей, настроенных в резонанс с частотой модуляции, коэффициент формы модуляции определяется в соответствии с черт. 23 и табл. 2.

Черт. 23

Табл и а 2

При применении модуляторов других типов коэффициент формы модуляции рассчитывают или экспериментально определяют в соответствии с требованиями в ТУ на модуляторы конкретных типов.

3. При использовании средств измерений, включающих в себя оптические элементы или источники излучения, отличные от описанных в п. 1.1.1.4, поток из­лучения рассчитывают или экспериментально определяют по методикам, изло­женным в ТУ на средства измерений конкретных типов.

Если определение отношения срі/ф₂ затруднено и использование табл. 2 не­возможно, коэффициент формы модуляции определяют по непосредственным из­мерениям амплитудных и действующих значений сигналов. Измерения проводят в следующей последовательности. Сигнал с выхода ФЭПП (ФПУ) при облучении его модулированным потоком регистрируют с помощью осциллографа с полосой, обеспечивающей воспроизведение сигнала без искажения формы, и измеряют амплитудное значение фотосигнала.

К осциллографу подключают стандартный генератор сигналов и, изменяя час­тоту и выходное напряжение генератора, получают синусоидальный сигнал, по частоте и амплитуде совпадающий с фотосигналом.

Затем эти сигналы последовательно измеряют с помощью стандартного се­лективного вольтметра или селективного усилительного устройства, входящего в состав измерительной установки, и по полученным эффективным значениям определяют коэффициент модуляции (Р) по формуле

₽=0,353^- , (77)

где U_c— эффективное значение напряжения фотосигнала, В;

Ur — эффективное значение напряжения генератора, В;

0,353 — коэффициент формы модуляции для синусоидального сигнала.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рекомендуемое

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ
ПРИ ИЗМЕРЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА УМНОЖЕНИЯ ФОТОТОКА

1. Мощность потока излучения определяют при помощи контрольного ФЭПП (ФПУ).

Мощность излучения (Р) в ваттах определяют по формуле

(78)

где Uс — напряжение фотосигнала, определяемое в п. 1.8.3.6, В;

Рн— сопротивление нагрузки контрольного ФЭПП (фотодиода), Ом;

— монохроматическая чувствительность контрольного ФЭПП (фото­диода), А/Вт.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рекомендуемое

методика определения эквивалентной шумовой полосы

ПРОПУСКАНИЯ СЕЛЕКТИВНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

1. Требования к средствам измерений

   1. Все стандартизованные средства измерений должны быть поверены в соответствии с требованиями ГОСТ 8.513—84.

   2. Рабочий диапазон частот генератора синусоидальных сигналов должен обеспечивать сигнал в полосе частот усилительного устройства от 0,05 до 20 f настр >

где f настр — частота настройки усилительного устройства.

В зависимости от полосы частот селективного усилительного устройства ре­комендуется использовать генераторы типа ГЗ—106 или ГЗ—НО. Допускается применение других генераторов, имеющих аналогичные метрологические харак­теристики.

Если усилительное устройство не имеет регистрирующего прибора, то до­пускается использование приборов, перечисленных в и. 1.3.

2. Подготовка к измерениям

   1. Измерение следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт. 24

1—генератор синусоидальных сигналов; 2—аттесту­емое усилительное устройство; <?—измеритель выход­ного напряжения генератора; 4—измеритель частоты;

5—регистрирующий прибор

4ерт. 24

1. 2. Аттестуемое усилительное устройство следует готовить к работе в соот­ветствии с эксплуатационной документацией на усилительное устройство.

2. Проведение измерений

   1. На вход усилительного устройства следует подать напряжение, равное половине выбранного предельного напряжения, и, перестраивая частоту генера­тора, добиться максимального показания регистрирующего прибора.

   2. Не изменяя частоты генератора, увеличить напряжение на входе усили­тельного устройства до выбранного предельного значения.

   3. Поддерживая неизменным значение входного напряжения, уменьшить частоту генератора и зарегистрировать значения нижних граничных частот, на которых напряжение на выходе усилительного устройства становится последо­вательно равным 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1 от первоначально уста­новленного напряжения.

   4. Установить частоту генератора равной частоте настройки усилительного устройства и, поддерживая неизменным значение входного напряжения, увели­чить частоту генератора и зарегистрировать значения верхних граничных частот. Отсчеты верхних граничных частот снимать при напряжениях на выходе измери­тельного устройства, перечисленных в п. 3.3 настоящего приложения.

3. Требования к обработке результатов

   1. Эквивалентную шумовую полосу пропусканий Af_3HB селективного усили­тельного устройства следует определять по формуле

1 = 0,9

Л/экв= S Л4( ЛА- . (79)

і=0,1

где Л/ і — ширина полосы пропускания 1-го измерения, Гц, определяемая по формуле

ДЛ=Гів-Ли, (80)

где f _ів— значение верхней граничной частоты, соответствующей 1-му уровню; f — значение нижней граничной частоты, соответствующей г-му уровню; М і — безразмерный коэффициент, значения которого для уровней приведе­ны в таблице.

Погрешность определения эквивалентной шумовой полосы пропускания селективного усилительного устройства не должна выходить за пределы интер­вала ±10 % с заданной вероятностью Р = 0,95.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Рекомендуемое

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

1. Требования к средствам измерений

   1. Требования к средствам измерений — по п. 1.20.

2. Подготовка к измерениям

   1. Подготовка к измерениям — по п. 1.8.2.

3. Проведение измерений

   1. Измерение напряжения (тока) шума испытуемого ФЭПП (ФПУ) в рабо­чей полосе частот следует определять по п. 1.8, если иные требования не огово­рены в ТУ на ФЭПП (ФПУ) конкретных типов.

   2. На испытуемый ФЭПП (ФПУ) направляют модулированный поток из­лучения. При этом в ход лучей устанавливают ослабляющий фильтр с известным коэффициентом ослабления (АГ/,). Значение коэффициента ослабления рекомен­дуется выбирать от 50 до 100.

   3. Изменяют мощность излучения, падающего на испытуемый ФЭПП (ФПУ) путем перемещения ФЭПП (ФПУ) относительно источника излучения таким образом, чтобы напряжение (ток) фотосигнала на выходе ФЭПП (ФПУ) соответствовали условию