ГОСТ Р 59606-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Оптика и фотоника. Устройства фотоприемные второго и последующих поколений. Методы измерений фотоэлектрических параметров и определения характеристик

4.12 Метод определения относительной спектральной характеристики чувствительности

4.12.1 Сущность метода

4.12.1.1 Метод применяют для определения относительной спектральной характеристики чувствительности ФПУ.

4.12.1.2 За относительную спектральную характеристику чувствительности (ОСХЧ) ФПУ принимают зависимость монохроматической чувствительности ФПУ, отнесенной к максимальной монохроматической чувствительности, от длины волны регистрируемого потока излучения. Измерение относительной спектральной характеристики ФПУ проводят по зоне ФПУ.

4.12.1.3 Относительную спектральную характеристику ФПУ применяют для определения границ чувствительности и коэффициента использования излучения при вычислении полезного потока, попадающего на ФПУ. Для корректного расчета погрешности указанных параметров необходима фиксация ОСШ контрольного ФЭПП и измеряемого ФПУ, данные о погрешности измерения ОСХЧ или абсолютной спектральной характеристики чувствительности контрольного ФЭПП.

4.12.1.4 Порядок получения дополнительной информации с помощью ОСХЧ для ФПУ второго поколения аналогичен ФПУ первого поколения и приведен в ГОСТ Р 59605-2021 (подраздел 4.22).

4.12.2 Средства измерений и вспомогательное оборудование

4.12.2.1 Требования к СИ и вспомогательному оборудованию - по 4.1.2.1 - 4.1.2.3 и 4.1.2.5.

4.12.2.2 Спектральный прибор (монохроматор, спектрометр, спектрофотометр и т.д.) должен быть согласован с ФПУ по спектральному диапазону измерений. Спектральная селективность прибора должна быть не менее 60. Спектральная погрешность прибора должна быть не более , где - длина волны настройки монохроматора.

Допускается применение откалиброванных спектральных приборов. Объем калибровки должен подтвердить выполнение требований данного пункта. При использовании новых спектральных приборов допускается не проводить калибровку в течение двух лет при наличии паспорта прибора с отметками ОТК или сертификата соответствия.

4.12.2.3 При измерении спектральной характеристики чувствительности рекомендуется использовать следующие источники:

- дейтериевая лампа или ксеноновая лампа для измерения ФПУ чувствительных в УФ диапазоне спектра;

- лампа накаливания или галогенная лампа для измерения ФПУ чувствительных в коротковолновом ИК диапазоне спектра;

- глобар или модель АЧТ измерения ФПУ чувствительных в средневолновом или длинноволновом ИК диапазоне спектра.

Допускается комбинирование этих источников или использование источников, входящих в состав спектральной аппаратуры. Нестабильность потока излучения не должна выходить за пределы интервала +/- 1% в течение часа.

Допускается применение источников излучения других типов при условии, что их спектральная характеристика не имеет разрывов, резких спадов и выбросов в области чувствительности измеряемого ФПУ.

4.12.2.4 При использовании спектрально-селективного контрольного ФЭПП требуется проведение калибровки его ОСХЧ в установленном порядке.

4.12.3 Подготовка к измерениям

4.12.3.1 Измерение следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 8.

 

 

1 - источник излучения; 2 - заслонка или модулятор;

3 - спектральный прибор; 4 - контрольное ФПУ; 5 - БЭО

контрольного ФПУ; 6 - испытуемый образец; 7 - БЭО

испытуемого образца; 8 - ПК со специализированным ПО;

G1, G2 - источники питания

 

Рисунок 8

 

Допускается объединение позиций 3, 4, 5, 8, G2 (или части из них) в едином приборе.

4.12.3.2 При проведении измерений следует обеспечить максимальное равенство оптических путей потока(ов) излучения от выхода спектрального прибора до контрольного ФЭПП и измеряемого ФПУ для минимизации влияния поглощения излучения атмосферой. При использовании зеркал или других элементов для перенаправления потока с контрольного ФЭПП на измеряемый ФПУ необходимо учитывать их спектральный коэффициент отражения/пропускания, если его неравномерность в области спектральной чувствительности ФПУ превышает 2%.

4.12.4 Проведение измерений

4.12.4.1 Климатические условия проведения измерений - по 4.1.4.1.

4.12.4.2 Выполняют действия по 4.1.4.2 - 4.1.4.4 с учетом требований к источникам излучения, установленным в 4.12.2.3.

4.12.4.3 В зависимости от типа ФПУ ОСХЧ определяют при модулированном или немодулированном излучении.

Рекомендуемое ОСШ в максимуме спектральной характеристики чувствительности должно быть не менее 200 для контрольного ФЭПП и измеряемого ФПУ. Фиксируют достигнутое ОСШ. Для достижения указанного ОСШ допускается выполнять суммирование кадров и/или регулировать время накопления.

4.12.4.4 Фотоотклики с контрольного ФЭПП и измеряемого ФПУ должны находиться в линейной зоне энергетической характеристики сигнала. При измерении ФПУ с нелинейной энергетической характеристикой сигнала при проведении измерения ОСХЧ необходимо проводить линеаризацию сигнала.

4.12.4.5 Одновременно или последовательно подают излучение со спектрального прибора на измеряемое ФПУ и контрольный ФЭПП.

4.12.4.6 Закрывают заслонку и измеряют фотоотклик при закрытой заслонке.

4.12.4.7 Устанавливают длину волны, соответствующую началу спектрального диапазона измерений, и измеряют сигналы испытуемого образца и контрольного ФЭПП по 4.2 (при расчете по 4.2.4.4 в качестве последовательности кадров следует использовать фотоотклики, полученные по 4.12.4.6).

4.12.4.8 Последовательно изменяют длину волны с некоторым шагом до достижения края области спектральной чувствительности и повторяют измерение по 4.12.4.7. В результате должны быть получены зависимости сигналов испытуемого образца и контрольного ФЭПП .

Длину волны рекомендуется устанавливать последовательно во всем спектральном диапазоне измерений через равные шаги спектрального сканирования. Рекомендованное число шагов должно быть не менее 20 и не более 50 во всем спектральном диапазоне.

При использовании в качестве спектрального прибора Фурье-спектрометров или других приборов, работающих со спектром на основе преобразования Фурье, при выполнении данного пункта следует использовать встроенное ПО спектрального прибора.

4.12.5 Обработка результатов

4.12.5.1 ОСХЧ ФПУ вычисляют по формулам:

 

, (82)

 

, (83)

 

где - спектральная характеристика испытуемого ФПУ до приведения к единице;

- спектральная характеристика чувствительности (относительная или абсолютная) контрольного ФЭПП (при использовании неселективного контрольного ФЭПП принимают равной единице);

- коэффициент, учитывающий наличие зеркал и других элементов;

- сигнал с испытуемого ФПУ;

S(P) - энергетическая или сигнальная характеристика испытуемого ФПУ (для ФПУ с линейной энергетической характеристикой принимают равной 1);

- сигнал с контрольного ФЭПП;

- максимальное значение спектральной характеристики испытуемого ФПУ.

Отрицательные значения ОСХЧ, получившиеся при расчете следует заменить на нуль. При использовании Фурье-спектрометра ОСХЧ на уровне шумов (находящиеся ниже уровня 0,05) следует заменить на нуль, если иное не указано в ТУ или в другом документе на ФПУ конкретного типа, или в ином документе, регламентирующем порядок проведения измерений.

4.12.5.2 Относительную погрешность изменения ОСХЧ в каждой точке вычисляют по формуле

 

. (84)

 

4.12.5.3 На абсолютную погрешность измерения длины волны влияют спектральная селективность прибора и спектральная погрешность прибора. Относительную погрешность изменения значения в каждой точке вычисляют по формуле

 

, (85)

 

где - длина волны на выходе спектрального прибора при i-м измерении.

4.12.5.4 Погрешность определения относительной спектральной характеристики чувствительности ФПУ не должна выходить за пределы интервала +/- 12% с заданной вероятностью P = 0,95.