Цена 5 коп.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ СРЕДНЕЙ
МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ТИПЫ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Издание официально
е
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
У
Группа П49
ДК 621.37.089.5:621.375.826:006.354ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
С
ГОСТ
25811-83
Типы. Основные параметры. Методы измерений
Means measuring laser output average power.
Types. Basic parameters. Measuring methods
ОКСТУ 6343
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 мая 1983 г. № 2385 срок введения установлен
с 01.07.84
Настоящий стандарт распространяется на рабочие средства измерений средней мощности непрерывного и импульсно-модулиро- ванного лазерного излучения с частотой следования импульсов более 2 Гц и длительностью импульса от 1СН1 до 10 ’ с по ГОСТ 24469—80 (далее — средства измерений).
Стандарт устанавливает типы, основные параметры и методы измерений основных параметров в пределах значений этих параметров, установленных в настоящем стандарте.
ТИПЫ
Устанавливаются типы средств измерений, указанные в табл. 1.
Таблица 1
|
Тип средства измерений |
Пределы основной допускаемой относительной погрешности, не более |
Измеряемая мощность, Вт |
Минимальный интервал между двумя измерениями, мин |
Спектральный диапазон измеряемого излучения, мкм |
|
Калориметры термоэлектрические и средства измерений на их основе |
20-10 2 |
10“4—102 |
Не более 10 |
0,3—11,8 |
|
Фотодиоды измерительные и средства измерений на основе |
30-102 |
10-8—10-5 |
0,3— 1,9 |
|
|
фотодиодов |
20-Ю-2 |
10-5—102 |
|
|
Издание официальное
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов. 1983ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Основные параметры и характеристики типов средств измерений, диапазоны их значений, на которые распространяются методы измерений, указанные в настоящем стандарте, приведены в табл. 2.
Таблица 2
|
Параметр (характеристика) средства измерений |
Значение для типа |
|
|
Калориметры термоэлектрические и средства измерений на их основе |
Фотодиоды измерительные и средства измерений на основе фотодиодов |
|
|
Темновой 7'0«, мкА, не более Относительная спектральная чувстви- |
|
20 (для измерительных фотодиодов) |
|
тсльность, не менее Токовая (вольтовая) чувствительность (далее—чувствительность) на фиксированной длине волны в области линей- |
|
0,1 |
|
ной зависимости от уровня мощности, |
|
0,03 |
|
Л-Вт ~1 (В-Вг1), не менее Коэффициент преобразования на фиксированной длине волны мВ-Вт 1 при |
— |
(0,7 -103) |
|
температуре (2УЗ±2)К, мВ-Вт_| Предельное относительное изменение коэффициента преобразования (чувствительности) от уровня измеряемой мощности во всем диапазоне измерений, %, |
10—300 |
|
|
не более Предельное относительное изменение коэффициента преобразования (чувствительности) в диапазоне температур |
2,0 |
(Ю) |
|
283—308 К, %-К'1, не более Предельное относительное изменение коэффициента преобразования (чувствительности) от координаты приемного |
0,3 |
(0,5) |
|
элемента, не более Предельное относительное изменение чувствительности во времени, %-мин-1, |
0,5% - мм-1 |
6% |
|
те более |
0,3 |
0,3 |
|
Постоянная времени, с |
1—50 при значении |
Не менее 0,5 • 10 6 |
|
|
коэффициента |
для импульсно- |
|
|
преобразования |
модулированного |
|
|
10—300 мВ-Вт-1 |
излучения и не менее 1,0 с для непрерывного излучения при значении чувствительно- |
|
|
|
сти не менее 0,01 А-Вт-1 |
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Общие положения
Все измерения должны проводиться в нормальных условиях по ГОСТ 24469—80. Продолжительность измерения должна превышать наибольшую постоянную времени не менее, чем в пять раз.
В помещении, где проводят измерения, не должно быть конвекционных потоков (в том числе активной вентиляции), источников пыли, посторонних тепловых возмущений, внешних магнитных полей.
Все применяемые контрольные средства измерений должны быть поверены в соответствии с ГОСТ 8.002—71 или пройти метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.326—78.
Правила безопасности — по ГОСТ 24469—80.
Подготовка к измерениям
Все применяемые средства измерений перед началом работы должны быть установлены в рабочее положение, заземлены, включены в сеть и прогреты в течение промежутка времени, указанного в технической документации.
Лазеры должны быть установлены на станине оптической скамьи, остальные части измерительной схемы на юстировочных столиках, входящих в комплект оптической скамьи.
Оптическая система должна быть отъюстирована таким образом, чтобы излучение попадало в центры чувствительных элементов преобразователей исследуемого и контрольного средств измерений.
Методы измерений параметров термоэлектрических калориметров
Методы измерений параметров термоэлектрических калориметров по ГОСТ 25312—82 в части преобразователей мощности.
Методы измерений темнового тока
Для измерений применяют микроамперметр М-95 по ГОСТ 8711—78 с пределом измерения 0,1 —10 мкА, погрешностью нс более 1,5%.
Измеряют значение темнового тока /у при нормальном и граничном значениях температуры в условиях затемнения. Операции повторяют пять раз с интервалом 40 с. Вычисляют среднее арифметическое значение результата измерений Iт.
Нестабильность темнового тока во времени для каждой из температур определяют по формуле
=ІТІ-ІТI шах 100
Ат
‘тОбработка результатов измерения — по ГОСТ 8.207—76. При использовании средств измерений и оборудования по п. 3.4.1 границы погрешности результата измерений не должны превышать 5-10~2 при доверительной вероятности 0,95.
Метод измерения относительной спектральной чувствительности
Для измерений используют следующую измерительную аппаратуру и оборудование:
светоизмерительная лампа накаливания с системой питания и контроля тока накаливания: стабилизированный источник постоянного тока (диапазон плавного регулирования 2—35 А, точность регулирования 2-Ю3 А), потенциометр (постоянного тока Р-348 (класс точности 0,02);
монохроматор МДР-23 (спектральный диапазон 200—2000 нм, относительное отверстие 1 : 6, точность отсчета при раскрытии щели от 0 до 0,2 мм 10 3 мм, от 0,2 до 2 мм 10~2 мм);
контрольные средства измерений на основе селективных или неселективных измерительных преобразователей с известной относительной спектральной чувствительностью — диапазон измерений в интервале 10~8—102 Вт, основная относительная погрешность не более 5- 10~2;
модулятор с частотой модуляции (800+20) Гц;
система регистрации: вольтамперметр М 1108 — диапазон измерений 0,3—30 А, погрешность измерения 0,2-10 2 или вольтметр В7—16 с погрешностью измерения не более 0,5-10 2;
селективный усилитель — коэффициент усиления 103, полоса пропускания (800±20) Гц.
Для измерений могут применяться другие средства измерений и оборудование с аналогичными или лучшими характеристиками.
Схема измерений приведена на черт. 1.
1 — светоизмерительная лампа с системой питания и контроля тока; 2— модулятор; 3 — монохроматор; 'I — первичный измерительный преобразователь исследуемого средства измерений; 5 — селективный усилитель; 6 — система регистрации; 7 — контрольное средство измеренийИзмерения проводят в условиях затемнения. За выходной щелью монохроматора устанавливают по очереди первичные измерительные преобразователи контрольного и исследуемого средств измерений.
При исследовании измерительного фотодиода нестабильность темнового тока за один час не должна превышать 10-10-2.
Регистрируют показания контрольного и исследуемого средств измерений п0(М в Вт и Пх(Х) в А (В) соответственно через каждые 10—20 нм в диапазоне 300—800 нм и через каждые 30—100 нм в диапазоне больших длин волн. В области максимума спектральной характеристики чувствительности этот интервал сокращается до 5 нм и до 10—20 нм для указанных диапазонов соответственно. На каждой длине волны проводят два—пять наблюдений. Полуширина спектрального интервала, выделяемого монохроматором, не должна превышать интервал длин волн между двумя измерениями.
Относительную спектральную чувствительность sXOTh(A) для каждого измерения вычисляют по формуле
Мо™(М = *оо™(М^-, (2)
По (X)
где Sqoth (Л) — относительная спектральная чувствительность контрольного средства измерений (А-Вт-1 или В-Вт-1);
пх(К) и n0(Z) — средние арифметические значения пх(К) и л0(?0.
Результаты вычисления 5ж0тн(М заносят в таблицу.
Обработка результатов измерений — по ГОСТ 8.207—76. При использовании аппаратуры и оборудования по п. 3.5.1 значение границ основной погрешности результата измерений не должно превышать 6-Ю-2 при доверительной вероятности 0,95.
Метод измерения чувствительности на фиксированной длине волны в области линейной зависимости от уровня мощности
Для измерений используют следующую измерительную аппаратуру и оборудование:
лазеры непрерывного режима работы — средняя мощность в интервале 10-8—102Вт, длина волны в диапазоне 0,3—1,9 мкм;
делительная пластина из стекла БС-3 по ГОСТ 9411—81, толщиной 2 мм;
ослабитель — показатель ослабления в интервале 0,2—30 дБ, погрешность измерения показателя ослабления не более 3-10~2;
контрольное средство измерений средней мощности — диапазон измерений 10-2—1 Вт, основная погрешность не более 5-Ю-2;
модулятор (для исследования средств измерений средней мощности импульсно-модулированного излучения), селективный усилитель и система регистрации по п. 3.5.1.
Для измерений могут применяться другие средства измерений с аналогичными или лучшими характеристиками.
Схема измерений приведена на черт. 2. Угол между лучом, падающим на делительную пластину, и нормалью к ней не должен превышать 7°.
1 — лазер; 2 — модулятор; 3 — ослабитель; 4 — делительная пластина; 5 — первичный измерительный преобразователь исследуемого средства измерений; 6 — селективный усилитель; 7 — система регистрации; 8, 9 — контрольные средства измерений
Черт. 2
Пучок излучения лазера после прохождения через модулятор, ослабитель и делительную пластину и после отражения от делительной пластины попадает на чувствительные элементы первичных измерительных преобразователей контрольных средств измерений.
Регистрируют значения средней мощности Р'к[ и РК{- Определяют коэффициент деления пластины k,
^ = ^-. (3)
Р .
К I
Указанные операции повторяют пять раз.
Контрольное средство измерений 8 заменяют на первичный измерительный преобразователь исследуемого средства измерений (фотодиод) с усилителем и системой регистрации. После установки и юстировки фотодиода на него направляют пучок излучения лазера.
Измеряют величину тока (напряжения) li(Ui). Параллельно регистрируют показания Ркі контрольного средства измерений 9.
Указанные операции повторяют пять раз.Чувствительность s вычисляют по формуле
г 7 -т й ...
s = k— или s — k — , (4)
•Рк Л-
где k, 1, U, и Рк—средние арифметические значения.
Обработка результатов измерений — по ГОСТ 8.207—78 (см. справочное приложение 1).
Для распространения результатов измерения чувствительности на фиксированных длинах волн на весь спектральный диапазон следует использовать относительную спектральную характеристику чувствительности, измеренную по п. 3.5.
При использовании измерительной аппаратуры и оборудования по п. 3.6.1 значение границ основной погрешности результата измерений не должно превышать 10-10-2 при доверительной вероятности 0,95. Форма протокола измерений приведена в рекомендуемом приложении 2.
Метод измерения предельного относительного изменения токовой чувствительности от уровня мощности
Применяют измерительную аппаратуру и оборудование по п. 3.6.1. Схема измерений — по п. 3.6.2.
Операции по пп. 3.6.3.—3.6.6 проводят для ряда значений МОЩНОСТИ Pl, P2,...,Pi, Рі + I,..., Рк, где К не менее 3. Изменение мощности осуществляют с помощью ослабителя. Значения мощности выбирают таким образом, чтобы выполнялись соотношения
