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

4.27 Метод определения эквивалентной шуму разности температур по изображению тест-объекта

4.27.1 Сущность метода

4.27.1.1 Метод позволяет определить эквивалентную шуму разность температур ФПУ с интегрированными БЭО, обеспечивающим формирование изображения, в том числе тепловизионных приборов по тепловизионному изображению протяженного тест-объекта в виде квадрата, занимающего не менее 1/10 от размера изображения.

4.27.1.2 Данный метод применим к изделиям, у которых устранена неравномерность чувствительности по ФЧЭ.

4.27.1.3 За ЭШРТ ФПУ принимают отношение разницы температур тест-объекта и фона к ОСШ. За сигнал принимают разницу среднего фотоотклика ФЧЭ из области, находящейся в зоне изображения тест-объекта, и среднего фотоотклика ФЧЭ из области, находящейся в зоне изображения фона. За шум принимают сумму среднего значения шума и разброса шума по заданной области изображения фона.

4.27.2 Средства измерений и вспомогательное оборудование

4.27.2.1 Требования к СИ и вспомогательному оборудованию - по 4.1.2.1 - 4.1.2.3 и 4.2.1.5.

4.27.2.2 В качестве источника излучения необходимо использовать излучатель в виде модели АЧТ с плоской излучающей поверхностью большого размера (протяженное АЧТ), с возможностью установки и поддержания фиксированной разницы температур с фоном. Если АЧТ не обладает функцией выставления дифференциальной температуры, то устанавливают температуру АЧТ, равную температуре фона согласно 4.26.4.7 и увеличивают ее на заданную .

4.27.2.3 Тест-объект должен представлять собой плоскую пластину, с вырезом в виде квадрата. Интегральный коэффициент отражения тест-объекта в направлении измеряемого изделия (в спектральном диапазоне работы) должен быть не более 0,05. Допускается использовать тест-объект, отличающийся от описанного выше, если его использование не оказывает влияние на результаты измерений.

4.27.2.4 Тест-объект должен иметь конструкцию, обеспечивающую формирование в плоскости ФЧЭ ФПУ две зоны - изображения источника излучения и фона, имеющих разницу температур . Конструктивно источник излучения и тест-объект могут быть объединены. При установке температуры источника излучения, равной температуре фона , яркость изображения источника и фона должны визуально совпадать.

4.27.2.5 Требования к коллиматору - согласно 4.26.2.5.

4.27.2.6 Требования к объективу - согласно 4.26.2.2. Требования к фокусному расстоянию объектива не предъявляются.

4.27.3 Подготовка к измерениям

4.27.3.1 Измерение проводят на установке согласно 4.26.3.1.

4.27.3.2 Выполняют действия по 4.1.3.3.

4.27.4 Проведение измерений

4.27.4.1 Климатические требования - по 4.1.4.1.

4.27.4.2 Устанавливают измеряемое изделие согласно 4.1.4.2.

4.27.4.3 При измерении ФПУ подготавливают его к работе согласно 4.1.4.3 и 4.1.4.4. При измерении ФПУ с интегрированными БЭО, в том числе тепловизионных приборов, устанавливают режим работы согласно РЭ, ТУ, ФО, или другому документу, регламентирующему процесс проведения измерения.

4.27.4.4 Проводят юстировку измеряемого изделия и объектива при необходимости.

4.27.4.5 Обеспечивают четкое изображение тест-объекта путем фокусировки объектива или перемещением измеряемого изделия относительно объектива.

4.27.4.6 Проводят калибровку измеряемого изделия согласно РЭ, ТУ, ФО, или другому документу, регламентирующему процесс проведения измерения. Рекомендуется проводить калибровку по матовому объекту с равномерным распределением температуры по поверхности.

4.27.4.7 Устанавливают тест-объект. Размер тест-объекта должен быть не менее 1/10 от размера изображения или не менее 50 элементов разложения (пикселей) по вертикали и горизонтали.

4.27.4.8 Устанавливают температуру поверхности АЧТ, равную , где T_фон - температура фона, окружающего изображение тест-объекта.

4.27.4.9 Выбрать области для измерения фотооткликов и шума. При этом зона измерения фотоотклика 1 должна находиться на изображении тест-объекта, зона измерения фотоотклика 2 должна находиться вне изображения тест-объекта, зона измерения шума должна находится вне изображения тест-объекта. Допускается совмещение зон измерения фотоотклика 2 и шума. Рекомендуется, чтобы размер каждой зоны был не менее 40 элементов разложения (пикселей) по вертикали и горизонтали. Не допускается расположение зон вблизи границ тест-объекта. Пример выбора областей для измерения фотооткликов и шума приведен на рисунке 21.

 

 

1 - фон; 2 - изображение тест-объекта; 3 - область измерения

фотоотклика 1; 4 - область измерения шума; 5 - область

измерения фотоотклика 2

 

Рисунок 21 - Пример выбора областей для измерения

фотооткликов и шума

 

4.27.4.10 Проводят измерение среднего значения шума N_ФПУ в заданной зоне в соответствии с 4.1.

4.27.4.11 Проводят измерение сигнала S_ФПУ и разброса сигнала S_разбр в соответствии с 4.2, при этом при выполнении 4.2.4.5 и 4.2.4.6 проводят измерения фотоотклика 1, при выполнении 4.2.4.3 и 4.2.4.4 проводят измерения фотоотклика 2. При выполнении 4.2.4.4, 4.2.4.6 и 4.27.4.10 используют единую последовательность кадров.

4.27.5 Обработка результатов

4.27.5.1 ЭШРТ вычисляют по формуле

 

(138)

 

где - коэффициент пропускания объектива. При отсутствии данных о коэффициенте пропускания объектива в РЭ, ТУ, ФО или другом документе, регламентирующем процесс проведения измерения, (об отсутствии необходимости его учета) принимают равным 1.

Примечание - При проведении измерений ЭШРТ на объективах одной модели рекомендуется проведение сравнительных измерений с одним и тем же измеряемым изделием для уточнения коэффициента пропускания объектива.

 

4.27.5.2 Расчет неопределенности измерения ЭШРТ ФПУ при температуре фона (тест-объекта) 293 - 300 К и разности температур тест-объектом и АЧТ, равной 1 К.

На неопределенность измерения ЭШРТ ФПУ влияют погрешность измерения сигнала, шума, разброса сигнала, погрешность установки , погрешность коэффициента излучения АЧТ, погрешность установки уровня заполнения ячеек накопления ФЧЭ ФПУ.

Относительную погрешность измерения ЭШРТ ФПУ вычисляют по формуле

 

, (139)

 

где - относительная погрешность измерения сигнала;

- относительная погрешность измерения шума;

- относительная погрешность измерения разброса сигнала;

- абсолютная погрешность установки температуры , °C;

- абсолютная погрешность определения уровня заполнения ячеек накопления, %; при отсутствии требований принять равной нулю.

4.27.5.3 Погрешность определения эквивалентной шуму разности температур ФПУ не должна выходить за пределы интервала +/- 30% с заданной вероятностью P = 0,95.