GB T 13584-1992 红外探测器参数测试方法.pdf
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1、中华人民共和国国家标准 红外探测器参数测试方法 国家技术监督局 批准 实施 主题内容与适用范围 本标准规定了红外探测器 以下简称探测器 的参数测试方法及其检测设备和仪器的要求 本标准适用于各类单元红外探测器的参数测试 也适用于多元红外探测器相应的参数测试 总则 概述 本标准只给出了测试红外探测器参数的工作原理及方法 在引用本标准时 有关的具体要求应在详 细规范中加以说明 本标准仅规定了一套基本的测试方法 它并不意味着不能采用其他的测试方法 采用其他的测试方 法时 采用者必须确保测试具有相同的精度 而且必须在检测报告中予以说明 一般注意事项 对探测器和测试仪表的 预防措施 极限值 对 所 有的测
2、试 测试 条件都 不能 超过 探测器的 极限值 例如 不能 使 用 最大偏置 如果 要在 最大偏置 值附近 工作 应 十分小心地监视 探测器的 噪声 而且 偏置值 的 增 加应 十分缓慢 当 用 激光光源照射 探测 器时 应 将 其 功率衰减到小 于探测器 所允许 的 最大功率 测试用仪表 对以 变压 器 为输入电路 的 前置放大 器 应 避免 用 万 用表测 量前置放大 器的 初级阻抗 以 免损坏前置 放大 器 前置放大 器应工作在 线性 范 围内 热平衡条件 用于各测试 系统 中的 电子 仪器 都 应 预热到 一定时 间后 方 可进行 测 量 预热 时 间 对不同的测试 系 统 应有明确的
3、规定 温 度 对 所 有的测试 都 应在探测器 所需 的工作 温 度下 进行 探测器工作 温 度的 波动 应不 影响 测试精度 黑 体 辐射源 黑 体 辐射源 的 温 度 为 若选 用其他 温 度的 黑 体 辐射源 应在测试 条件 中注明 在 计算黑 体 辐射源辐射到 探测器的 辐射功率 时 按 净 辐射计算 黑 体 辐射源 至 探测器的 距离 应 远 大 于探测器 面积 的 平 方 根 即满足微面 元 条件 激光 的 安全 防 护 对 使 用 激光 器的各测试 系统 要备有 漫反 射 档 光 板 和 激光防 护镜 环境 条件 电 磁屏蔽所 有的测试 均 应在具有 良好 电 磁屏蔽 的 条件
4、下 进行 测试 系统 的 接 地电阻 应 小 于 振 动 在测试 过 程 中 应 避免 强 的 机械冲击 和 振 动 洁净 度 所 有测试 均 在 洁净 的 房 间内进行 特殊 要求者应在详细规范中规定 气候环境 条件 所 有测试 均 在 正常 大 气 条件 下 进行 特殊 要求者应在详细规范中规定 正常 大 气 条件 温 度 相对 湿 度 大 气 压 力 仲裁 条件 温 度 相对 湿 度 大 气 压 力 在测试探测器的 光 谱 响 应时 被 测探测器的 光 学 路 程 应 与 参 考 探测器相 等 测试方法 方法 黑 体 响 应 率 定 义 黑 体 响 应 率 是指 探测器 输 出的 电 信
5、号 的基 频 电压 的 均 方 根 值 开 路 或 基 频 电 流 的 均 方 根 值 短 路 与 入射辐射功率 的基 频 分量 的 均 方 根 值 之比 用 表 示 测试方 框图 图 测 量 仪表 黑 体 辐射源 黑 体 温 度 为 从腔底 到 腔长 的 处 的 温 差 小 于 在 内 温 度的 稳 定度 优 于 黑 体 辐射源 的有 效发 射率 优 于 带 有 调制盘 并给出 调制转换因 子 优 选 下 列 各 频 率为 调制频 率 和 优 选 下 列 各 孔径 为黑 体 辐射 孔径被 测探测器 与 黑 体 辐射 孔径之 间 的 距离 可 调 入射到 被 测探测器 整个灵 敏面上 的 黑
6、体 辐照 应 是均匀 的 黑 体 辐射源 应定 期 送 计量 部门 检定 前置放大 器 前置放大 器 与被 测探测器 实现 最 佳 源阻抗 匹配 其 噪声系 数应 小 于 前置放大 器应工作在 线 性 范 围 并具有 平 坦 的 幅 频特 性 其 带 宽 和 增 益 应 满足 测试要求 增 益 的 稳 定度应 优 于 标准 信号发 生 器 标准 信号发 生 器 输 出 均 方 根 值 确 知 的 正 弦 波电压 其精度应 优 于 输 出 电压可 调 对 负 载 能 输 出不 小 于 的 均 方 根 值 频 率可 调 其 可 调 范 围 应 满足 测试要求 标准 衰减 器 标准 衰减 器的 频
7、率 范 围 应 满足 测试要求 其精度应 优 于 偏置电源 偏置电源 采用 电 池 其 内阻 与 负载 电阻 相 比 可 忽略 不 计 偏置电源 应 装 有一只 高 阻电压 表 或 一只 低 阻电 流 表 当 这些 仪表 装 在 偏置电路 中时 它的 内阻 应不 影响 测 量 精度 探测器 电路 探测器 电路 包括 探测器 探测器的 负载 电阻 联结 偏置电源 和 联结 探测器 前置放大 器的 电路 该 电路 还包括 一只注 入 信号 的标准 电阻 被 测探测器 通 过 它 接 地 的 阻值 与 电路 的 阻值 相 比是 很 小 的 通 常 用 电阻 频谱 分 析 仪 频谱 分 析 仪的 频
8、率 范 围 应 满足 测试要求 其 带 宽 应 小 于中 心 频 率 的 电压 读 数精度应 优 于 积 分 时 间 在 范 围内可 调 峰 值 因 子 不 小 于 当 调制频 率小 于 等 于 时 应采用 锁 相 放大 器 锁 相 放大 器应 符合 条 的要求 测 量 步骤 准 直 将 被 测探测器 置 于 黑 体 辐射源 的 光 轴 上 使辐射 信号 垂直 入射到 被 测探测器 上 被 测探测器 灵敏面 的法 线 与 辐射 信号 的 入射 方 向 的 夹角 应 小 于 调 节 黑 体 辐射 孔径与被 测探测器 之 间 的 距离 使 被 测 探测器 输 出 足 够 大 的 信号 确定 偏置
9、范 围 调 节 偏置电源 确定出 被 测探测器的 偏置 范 围 但 不 得 超过 被 测探测器 连续 工作时的 最大偏置值 测 量 信号 电压 调 节 频谱 分 析 仪的中 心 频 率 与调制频 率 相同 标准 信号发 生 器的 输 出 调 到 零 记 下 频谱 分 析 仪的 读 数 然 后 移去 辐照 将 标准 信号发 生 器的 频 率置 于 调 节 标准 衰减 器 使 频谱 分 析 仪的 读 数 仍 为 记 下标准 信号发 生 器的 输 出 信号 电压 和标准 衰减 器的 衰减量 从 输 出 信号 电压 中 扣除 标准 衰减 器的 衰减量 得 出 被 测探测器的 信号 电压 对各 种 偏置
10、值 重复 上 述测 量 得 出不同 偏置值 下的 信号 电压 计算 计算黑 体 辐照 度 黑 体 辐照 度 为 式 中 黑 体 辐射源 的有 效发 射率 调制因 子 斯芯藩 玻尔兹曼 常 数 黑 体 温 度环境 温 度 黑 体 辐射源 的 光 栏 面积 黑 体 辐射源 的 光 栏 至被 测探测器 之 间 的 距离 黑 体 辐照 度 计算入射到 探测器 上 的 辐射功率 入射到 探测器 上 的 辐射功率 为 式 中 辐射功率 探测器标称 面积 计算黑 体 响 应 率 黑 体 响 应 率 为 式 中 黑 体 响 应 率 信号 电压 规定 条件 环境 温 度 探测器工作 温 度 探测器 面积 黑 体
11、 温 度 黑 体 辐射源 的 辐射 孔径 调制频 率 黑 体 辐射源 的有 效发 射率 探测器 与 黑 体 辐射 孔径之 间 的 距离 频谱 分 析 仪 带 宽 偏置值 标准 电阻 方法 噪声 定 义 探测器 噪声 是指 探测器在 无穷 大 负载 时 扣除 前置放大 器的 噪声后 探测器 两端 的 噪声 用 表 示 测试方 框图图 测 量 仪表 测 量 仪表应 符合 条 的要求 测 量 步骤 测 量 包括 被 测探测器在 内 的测试 系统 的 噪声 偏置 加在探测器 上 将 标准 信号发 生 器的 输 出 信号调 到 零 用 频谱 分 析 仪测 量噪声 改 变 频谱 分 析 仪的中 心 频 率
12、 记录 不同 频 率 下的 对各 种 偏置值 重复 上 述测 量 记录 不同 偏置 下的 噪声 测 量 除去 被 测探测器 后 的测试 系统 的 噪声 用 阻值 约 等 于 被 测探测器 阻值 的精 密 线 绕 电阻 代替 被 测探测器 该 线 绕 电阻 器的 温 度应保 持 在 使 其 产生 的 热噪声 远 小 于 放大 器的 噪声 对于 很高 阻抗 的探测器 例如热 释 电 探测器 应 将 被 测探测器 连 同它的 阻抗变 换 器作 为 探测器的一 个整 体 用 频谱 分 析 仪测 量噪声 改 变 频谱 分 析 仪的中 心 频 率 记 录 不同 频 率 下的 噪声 测 量 测试 系统 的
13、增 益 标准 信号发 生 器的 频 率置 于 把 标准 衰减 器 调 到 比被 测探测器的 噪声 约 大 倍 的标准 信号 跨 接 到 标准 电阻 上 将 频谱 分 析 仪 调 到 标准 信号 的 频 率 测 量 跨 接 在 上 的 电压 和 频谱 分 析 仪 上 的 电压 后 者 被 前 者 除 得 出 增 益 计算 探测器 噪声 为 式 中 负载 电阻 的 热噪声 负载 电阻 探测器 电阻 频谱 分 析 仪 带 宽 规定 条件 环境 温 度 探测器工作 温 度 频谱 分 析 仪 带 宽 偏置值 探测器 电阻负载 电阻 方法 光 谱 响 应 定 义 探测器的 光 谱 响 应 是指 探测器的相
14、对 响 应 与 入射辐射波 长 的 函 数关 系 典型曲 线如 图 所 示 用 表 示 图 测试方 框图 图 测 量 仪表 辐射源 用 灼 热 的能 斯 特 灯 或 硅碳棒 作 辐射源 电源 的 电压 稳 定度应 优 于 电 流稳 定度应 优 于 硅碳棒 或 能 斯 特 灯 应 放 在适 宜 的 罩 子 或 套 筒 内 调制盘 在 辐射源 与 单 色 仪 之 间 紧靠 单 色 仪 入射 狭缝 处 放置 两 个调制盘 即 在参 考 探测器的 光路 中 放置 一 调制盘 其 调制频 率为 或 在 被 测探测器的 光路 中 放置 一 调制盘 其 调制频 率可 在下 列 频 率 点 中 选 取 单 色
15、 仪 单 色 仪 波 长 的 可 调 范 围 应能 覆盖 被 测探测器的 光 谱 响 应 其单 色 辐射 束 的 波 长 宽 度应不 大 于中 心波 长 的 单 色 辐射源入射到 被 测探测器 灵敏面上 的 辐照 应 是均匀 的 参 考 探测器 用 辐射热电 偶 或 热 释 电 探测器作参 考 探测器 它的 光 谱 响 应应 是 已 知 的 响 应 随 波 长 的 变 化 曲 线 应 平 坦 参 考 探测器应定 期 送 计量 部门 校 准 前置放大 器 参 考 探测器和 被 测探测器 后 面 所 连 接 的 前置放大 器 均 应 满足 光 谱 响 应测试的要求 偏置电源 偏置电源 应 符合 条
16、 的要求 锁 相 放大 器 相 位 锁 定应 小 于 相 位漂 移 应 小 于 测 量 步骤 测 量 参 考 探测器的 输 出 信号 将 单 色 仪的出 射 狭缝 对准参 考 探测器 改 变 单 色 仪的 波 长 用 锁 相 放大 器测 量 参 考 探测器的 输 出 信 号 测 量 被 测探测器的 输 出 信号 将 单 色 仪的出 射 狭缝 对准 被 测探测器 改 变 单 色 仪的 波 长 用 锁 相 放大 器测 量 被 测探测器的 输 出 信 号 计算 探测器的相对 光 谱 响 应 为 式 中 参 考 探测器的相对 光 谱 响 应 规定 条件 环境 温 度 相对 湿 度 探测器工作 温 度
17、参 考 探测器 参 考 探测器 调制频 率 被 测探测器 调制频 率 入射 狭缝 波 长 范 围 偏置值 窗口材料 方法 探测 率 定 义 探测 率 是 响 应 率 除 以 均 方 根 噪声 折 算到放大 器的单 位 带 宽 并 按平 方 根面积 关 系 折 算到 探测器的 单 位 面积 的 值 用 黑 体 辐射源 测 得 的探测 率 称 为黑 体探测 率 以 表 示 用单 色 辐射源 测 得 的探测 率 称 为光 谱 探测 率 以 表 示 测试方 框图 测 量黑 体 响 应 率 的测试方 框图 见 图 测 量噪声电压 的测试方 框图 见 图 测 量 仪表 测试 黑 体 响 应 率 的仪表应
18、符合 条 的要求 测试 噪声电压 的仪表应 符合 条 的要求测 量 步骤 黑 体 响 应 率 的测 量按 条 的规定 进行 噪声电压 的测 量按 条 的规定 进行 计算 计算黑 体探测 率 探测器的 黑 体探测 率 为 式 中 探测器标称 面积 频谱 分 析 仪 带 宽 计算光 谱 探测 率 光 谱 探测 率 为 式 中 黑 体 光 谱 能 量 因 子 探测器的相对 光 谱 响 应 注 附 录 给出了 黑 体 温 度 为 背景 温 度 为 时 辐射波 长 在 波 长 间 隔 为 的 值 规定 条件 环境 温 度 探测器工作 温 度 黑 体 温 度 调制频 率 频谱 分 析 仪 带 宽 探测器
19、面积 偏置值 方法 噪声 等效 功率 定 义 噪声 等效 功率 是指 使 探测器的 输 出 信 噪 比 为 时 所需入射到 探测器 上 的 入射功率 用 表 示 测试方 框图 测 量 信号 的测试方 框图 见 图 测 量噪声 的测试方 框图 见 图 测 量 仪表 测试 信号 的测 量 仪表应 符合 条 的要求 测试 噪声 的测 量 仪表应 符合 条 的要求 测 量 步骤 测 量 信号 电压 准 直 被 测探测器的准 直 按 条 的规定 进行 确定 偏置 范 围 偏置 的确定 按 条 的规定 进行 测 量 信号 电压 信号 电压 的测 量按 条 的规定 进行 测 量噪声电压噪声电压 的测 量按
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- GB 13584 1992 红外探测器 参数 测试 方法
