ГОСТ 25312-82
Группа П49
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Типы и основные параметры. Методы измерений
Measuring thermal thermoelectric laser radiation transducers.
Types and basic parameters. Measuring methods
Дата введения 1983-07-01
РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛИ
Б.М.Степанов (руководитель темы), Т.Н.Игнатович, Ю.Д.Игнатьев, А.С.Ильин, А.П.Кнюпфер, А.Ф.Котюк, С.М.Мельникова, В.И.Сачков
ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
Член Госстандарта Л.К.Исаев
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 июня 1982 г. N 2425
Настоящий стандарт распространяется на термоэлектрические калориметрические преобразователи, предназначенные для использования в качестве рабочих и образцовых средств измерений энергии импульсного и средней мощности непрерывного лазерного излучения (далее - преобразователи энергии и (или) мощности излучения).
1. ТИПЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
1.1. Устанавливают типы преобразователей энергии и мощности излучения, указанные в табл.1.
Таблица 1
Тип преобразователя | Пределы основной допускаемой относительной погрешности | Время между двумя измерениями, мин, не более | Параметры и характеристики измеряемого излучения | ||
Спектральный диапазон, мкм | Измеряемая энергия (мощность) | Длительность импульса по уровню 0,5, с | |||
Преобразователи энергии излучения | 2·10 | 10 | 0,3-11,8 | 10 | 10 |
Преобразователи мощности излучения | 1·10 | 10 | - |
1.2. Энергетические, спектральные и временные диапазоны конкретных преобразователей энергии и (или) мощности излучения - по ГОСТ 8.357-79.
1.3. Устанавливают основные параметры и характеристики преобразователей энергии и мощности излучения, приведенные в табл.2.
Таблица 2
Параметр (характеристика) преобразователя энергии (мощности) излучения | Значение для преобразователя | |
энергии излучения | мощности излучения | |
Коэффициент преобразования при температуре 293 К на фиксированной длине волны, мВ·Дж | 0,1-150 | 10-300 |
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования от уровня измеряемой энергии (мощности) в диапазоне (поддиапазоне) измерений, %, не более | 2,0 | |
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования в диапазоне температур 283-308 К, %·К | 0,3 | |
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования от координаты приемного элемента, %·мм | 0,5 | |
Время достижения максимального значения э.д.с. при значении коэффициента преобразования 0,1-150 мВ·Дж | 1-20 | - |
Время сохранения значения э.д.с. на уровне, равном 0,95 максимального, при значении коэффициента преобразования 0,1-150 мВ·Дж | 0,1-5 | - |
Постоянная времени при значении коэффициента преобразования 10-300 мВ·Вт | - | 1-50 |
Примечание. В технических условиях на конкретные преобразователи допускается нормировать значения коэффициента преобразования для фиксированных значений длин волн из числа следующих: 0,5; 0,53; 0,63; 0,69; 1,06; 1,15; 10,6 мкм.
2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1. Общие положения
2.1.1. Все измерения проводят в нормальных условиях по ГОСТ 24469-80*.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 11554-2008. здесь и далее по тексту. - .
2.1.2. В помещении, где проводят измерения, не должно быть конвекционных потоков (в том числе активной вентиляции), источников пыли, посторонних тепловых возмущений, внешних магнитных полей.
2.1.3. Средства измерений должны быть поверены в соответствии с ГОСТ 8.002-71. Нестандартизованные средства измерений должны быть аттестованы в соответствии с ГОСТ 8.326-78.
2.1.4. При подготовке к измерениям и при проведении измерений следует руководствоваться правилами безопасности по ГОСТ 24469-80.
2.2. Подготовка к измерениям
2.2.1. Все 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, утвержденной в установленном порядке.
2.2.2. Лазеры устанавливают на станине оптической скамьи, остальные части измерительной схемы - на юстировочных столиках, входящих в комплект оптической скамьи.
2.2.3. Оптическая система должна быть отъюстирована по максимальным показателям таким образом, чтобы пучок лазерного излучения попадал в центры оптических элементов и приемных поверхностей преобразователей энергии или мощности излучения.
2.2.4. При необходимости включают систему термостатирования. Измерительный преобразователь выдерживают при постоянной температуре перед началом измерений не менее 30 мин.
2.3. Метод измерения коэффициента преобразования энергии излучения на фиксированной длине волны
2.3.1. Измерительная аппаратура и оборудование
При измерении следует использовать аппаратуру и оборудование, приведенные ниже:
лазер ГОР-100 М для измерений на длине волны 0,69 мкм - энергия импульса не менее 100 Дж, длительность импульса (5-500)·10
лазер ГОС-30 для измерений на длине волны 1,06 мкм - энергия импульса 30-50 Дж, длительность импульса на уровне 0,5·10
лазер ЛГ-22 для измерений на длине волны 10,6 мкм - мощность в многомодовом режиме не менее 30 Вт, в одномодовом режиме не менее 10 Вт;
юстировочный лазер ЛГ-78 для измерений на длине волны 0,63 мкм - средняя мощность не менее 25 мВт, расходимость не более 10 мин;
контрольные средства измерений одиночных импульсов ОСИ-33 - диапазон измерений 2·10
система регистрации: специализированный цифровой вольтметр Щ 68005 с цифропечатающим устройством Щ 68000 К, диапазон измерений 0-10 Дж, предел основной допускаемой погрешности
где
измерительный усилитель постоянного тока И-37 классов точности 0,2-0,5;
система термостатирования - нестабильность температуры для диапазона 293-313 К не более 2 К·ч
элементы оптической схемы:
механический затвор (см. справочное приложение 1) длительность импульса 0,5-1,0 с;
диафрагма из асбестоцемента (см. справочное приложение 2);
делительная пластина для измерений на длинах волн 0,69 и 1,06 мкм из стекла БС-3 по ГОСТ 9411-75, толщина 2 мм;
делительная пластина для измерений на длине волны 10,6 мкм из стекла ИКС-29 (см. справочное приложение 3);
зеркало из стекла К-8 по ГОСТ 3514-76 (см. справочное приложение 4).
Допускается применять другие средства измерений с аналогичными или лучшими характеристикам
и.
2.3.2. Проведение измерений и обработка результатов измерений
2.3.2.1. Схема измерений приведена на черт.1.
1 - юстировочный лазер для измерений на длинах волн 0,69 и 1,06 мкм; 2 - лазер для измерений на длинах волн 0,69; 1,06; 10,6 мкм; 3 - зеркало; 4 - механический затвор для измерений на длине волны 10,6 мкм; 5 - диафрагма; 6 - делительная пластина; 7 - исследуемый преобразователь с системами регистрации и термостатирования; 8 - контрольное средство измерений энергии одиночных импульсов; 9 - юстировочный лазер для измерений на длине волны 10,6 мкм
Черт.1
2.3.2.2. После юстировки оптической системы устанавливают режим накачки лазера. Длительность импульса при измерениях на длине волны 10,6 мкм регулируют затвором. Значение энергии импульса должно быть близким к середине диапазона измерений.
2.3.2.3. Подают одиночный импульс лазера и с помощью контрольных средств измерений измеряют долю энергии, прошедшую через делительную пластину
Среднее значение коэффициента деления
Среднее квадратическое отклонение результата измерений коэффициента деления
2.3.2.4. Контрольное средство измерений заменяют на исследуемый преобразователь с системами регистрации и термостатирования. После установки преобразователя и его юстировки подают единичный импульс лазера и регистрируют значение э.д.с.
Проводят пять измерений и определяют среднее арифметическое значение коэффициента преобразования
2.3.2.5. Среднее квадратическое отклонение результата измерений коэффициента преобразования
Суммарное среднее квадратическое отклонение результата измерений коэффициента преобразования
где
Границы погрешности результата измерений коэффициента преобразования
При использовании измерительной аппаратуры и оборудования по п.2.3.1 значение
2.4. Метод измерения коэффициента преобразования мощности излучения на фиксированной длине волны
2.4.1. Измерительная аппаратура и оборудование
Для измерений следует использовать аппаратуру и оборудование, приведенные ниже:
лазер ЛГ-106 M1 для измерений на длине волны 0,5 мкм - средняя мощность 10
лазер ЛГ-76 для измерений на длине волны 10,6 мкм - средняя мощность 10
лазер ЛГ-38 для измерений на длине волны 0,63 мкм - средняя мощность не менее 50 Вт, расходимость не более 2 мин;
контрольные средства измерений средней мощности ОСИ-32 - диапазон измерений 10
система регистрации: специализированный цифровой вольтметр Щ 68006 - поддиапазон измерений до 100 мВт, предел основной допускаемой погрешности
система термостатирования по п.2.3.1;
делительные пластины по п.2.3.1;
юстировочный лазер по п.2.3.1.
Допускается использовать другие средства измерений с аналогичными или лучшими характеристика
ми.
2.4.2. Проведение измерений и обработка результатов измерений
2.4.2.1. Схема измерений приведена на черт.2.
1 - блок лазера для измерений на длинах волн 0,5; 0,63 и 10,6 мкм, совмещенного с юстировочным лазером; 2 - диафрагма; 3 - делительная пластина; 4 - исследуемый преобразователь с системами регистрации и термостатирования; 5 - контрольное средство измерений средней мощности
Черт.2
2.4.2.2. Лазерный пучок направляют на чувствительные элементы контрольных средств измерений. Одновременно регистрируют значения средней мощности пучка, прошедшего через делительную пластину и отраженного от нее
Измерения повторяют пять раз. Среднее значение коэффициента деления вычисляют по формуле (2) при
2.4.2.3. Контрольное средство измерений заменяют на исследуемый преобразователь с системами регистрации и термостатирования. После установки измерительного преобразователя и его юстировки устанавливают температуру измерения и одновременно регистрируют значения э.д.с.
Проводят пять измерений. Среднее значение коэффициента преобразования мощности
2.5. Методы измерения предельного относительного изменения коэффициента преобразования энергии от уровня энергии излучения
2.5.1. Метод А
2.5.1.1. Измерительная аппаратура и оборудование.
Используют измерительную аппаратуру и оборудование по п.2.3 и аттестованный ослабитель с погрешностью не более 1%.
2.5.1.2. Проведение измерений.
Для каждого из двух уровней энергии
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования от уровня энергии
где
Обработка результатов измерений и требования к точности метода измерений - по п.2.3.2.5.
Форма протокола измерений приведена в обязательном приложении 5.
2.5.2. Метод Б
2.5.2.1. Для измерений используют следующую измерительную аппаратуру:
электронно-счетный частотомер ЧЗ-34А, диапазон измерений 10
формирователь одиночных импульсов: генератор парных импульсов Г 5-26 - диапазон длительностей импульсов 10
цифровой вольтметр Щ 68000 с цифропечатающим устройством Щ 68000 К - диапазон измерений 10
источник питания постоянного тока Б5-22 - выходное напряжение 2-50 В, нестабильность 0,03%;
потенциометр КСП-4 - диапазон измерений до 17,6 мВ, погрешность 0,25·10
система термостатирования по п.2.3.1.
Для измерений допускается применять другие средства измерений с аналогичными или лучшими характеристика
ми.
2.5.2.2. Проведение измерений.
2.5.2.2.1. Схема измерений приведена на черт.3.
1 - электронно-счетный частотомер; 2 - формирователь одиночных импульсов; 3 - вольтметр; 4 - тумблер; 5 - источник питания; 6 - потенциометр; 7 - исследуемый преобразователь с системой термостатирования
Черт.3
2.5.2.2.2. Вольтметром измеряют э.д.с.
2.5.2.2.3. Значение напряжения
где
2.5.2.2.4. Тумблер устанавливают в положение
2.5.2.2.5. Тумблер переключают в положение
2.5.2.2.6. Максимальное значение э.д.с. на термобатарее преобразователя
Значение энергии электрического импульса
2.5.2.2.7. Коэффициент преобразования, определенный по электрической энергии
2.5.2.2.8. Операции по пп.2.5.2.2.2-2.5.2.2.7 повторяют пять раз и определяют среднее значение коэффициента преобразования
На обмотку нагревателя подают напряжение, равное рассчитанному по формуле (12) для значений энергии электрического импульса
Примечание. Измерения проводят при следующих значениях энергии электрического импульса: 10
с.
2.5.2.3. Обработка результатов измерений.
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования от уровня энергии
Форма протокола измерений приведена в обязательном приложении 6.
2.6. Методы измерения предельного изменения коэффициента преобразования мощности излучения от уровня мощности
2.6.1. Метод А
2.6.1.1. Измерительная аппаратура.
Используют измерительную аппаратуру по п.2.4.1 и аттестованный механический ослабитель с погрешностью не более 1%.
2.6.1.2. Проведение измерений.
Выполняют операции по п.2.4.2 для каждого из двух уровней мощности
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования от уровня мощности
где
Обработка результатов измерений и требования к точности метода измерений - по п.2.4.2.3.
Форма протокола измерений приведена в обязательном приложении 5.
2.6.2. Метод Б
2.6.2.1. Измерительная аппаратура и оборудование.
Для измерений используют следующую измерительную аппаратуру и оборудование:
магазин сопротивлений МСР-60 М, диапазон сопротивлений 11111,1 Ом, класс точности 0,02/0,00005;
катушка электрического сопротивления Р-361;
потенциометр постоянного тока Р-363-2 с усилителем Ф-305;
источник постоянного тока Б-5-22 по п.2.5.2.1;
специализированный цифровой вольтметр Щ 68006 по п.2.4.1;
система термостатирования по п.2.3.1.
Для измерений допускается применять другие средства измерений с аналогичными или лучшими характеристиками.
2.6.2.2. Проведение измерений.
2.6.2.2.1. Схема измерений приведена на черт.4.
1 - источник питания постоянного тока; 2 - ключ; 3 - магазин сопротивлений; 4 - цифровой вольтметр; 5 - исследуемый преобразователь с системой термостатирования; 6 - потенциометр постоянного тока с усилителем; 7 - катушка электрического сопротивления
Черт.4
2.6.2.2.2. Преобразователь мощности излучения выдерживают при температуре 293 К в течение 1 ч. Измеряют э.д.с. при отсутствии нагрева
где
2.6.2.2.3. Через 10 мин после включения источника питания измеряют
2.6.2.2.4. Включают ключ и повторяют операции по пп.2.6.2.2.2, 2.6.2.2.3 пять раз.
2.6.2.2.5. Значение коэффициента преобразования для каждого измерения вычисляют по формуле
где
2.6.2.2.6. Рассчитывают среднее значение коэффициента преобразования
2.6.2.2.7. Операции по пп.2.6.2.2.2-2.6.2.2.6 повторяют для значений мощности
Примечание. Значения
2.6.2.3. Предельное относительное изменение коэффициента преобразования от уровня мощности
где
Форма протокола измерений приведена в обязательном приложении 7.
2.7. Методы измерений предельного относительного изменения коэффициента преобразования энергии (мощности) излучения в заданном диапазоне температур
2.7.1. Метод А
2.7.1.1. Измерительная аппаратура и оборудование.
Используют измерительную аппаратуру и оборудование по п.2.3.1 для преобразователей энергии и по п.2.4.1 - для преобразователей мощности излучения.
2.7.1.2. Проведение измерений.
Устанавливают температуру приемного элемента исследуемого преобразователя
где
Обработка результатов измерений и требования к точности - по п.2.3.2.5.
Примечание. Рекомендуется проводить измерения при температурах
Форма протокола измерений приведена в обязательном приложении 5
.
2.7.2. Метод Б
2.7.2.1. Используют измерительную аппаратуру и оборудование по п.2.5.2.1 для преобразователей энергии и п.2.6.2.1 - для преобразователей мощности.
2.7.2.2. Устанавливают температуру приемного элемента. Для каждого из двух значений температур при одном значении энергии выполняют операции по п.2.5.2.2 и при одном значении мощности - по п.2.6.2.2.
2.7.2.3. Предельное относительное изменение коэффициента преобразования энергии (мощности) от температуры вычисляют по формуле (18).
Формы протоколов измерений приведены в обязательных приложениях 6 и 7.
2.8. Метод измерения предельного относительного изменения коэффициента преобразования от координаты приемного элемента
2.8.1. Измерительная аппаратура и оборудование
Используют измерительную аппаратуру и оборудование по п.2.3.1 для преобразователей энергии, а для преобразователей мощности - по п.2.4.1 и диафрагму по п.2.3.1.
2.8.2. Проведение измерений
С помощью диафрагмы устанавливают диаметр пучка излучения не менее 4 мм. Пучок юстируют так, чтобы его ось проходила через геометрический центр чувствительного элемента и затем поочередно через четыре точки, отстоящие от центра на расстоянии
где
Форма протокола измерений приведена в обязательном приложении 5
.
2.9. Методы измерений времени достижения максимального значения э.д.с. от момента подачи импульса и времени сохранения значения э.д.с. на уровне 0,95 максимального.
2.9.1. Метод А
2.9.1.1. Измерительная аппаратура и оборудование. Проведение измерений
Используют лазер по п.2.3.1 и самопишущий потенциометр КСП-4 по п.2.5.2.1 в качестве системы регистрации.
2.9.1.2. После установления скорости движения ленты потенциометра
ий.
2.9.1.3. Время достижения максимального значения э.д.с.
2.9.1.4. Время сохранения э.д.с.
2.9.2. Метод Б
2.9.2.1. Измерительная аппаратура и оборудование. Проведение измерений.
Используют измерительную аппаратуру и оборудование по п.2.5.2.1. Схема измерения приведена на черт.3.
2.9.2.1.1. Тумблер устанавливают в положение "
2.9.2.1.2. На обмотку электрического нагревателя исследуемого преобразователя подают электрический импульс. Амплитуду импульса выбирают таким образом, чтобы максимальное отклонение стрелки потенциометра составляло не менее 80% шкалы.
2.9.2.1.3. На диаграммной бумаге потенциометра записывают кривую э.д.с. На этой кривой отмечают точки
2.9.2.2. Время достижения максимального значения э.д.с. вычисляют по формуле
2.9.2.3. Время сохранения э.д.с.
2.10. Методы измерений постоянной времени
2.10.1. Метод А
2.10.1.1. Измерительная аппаратура и оборудование.
Применяют лазер по п.2.4.1, самопишущий потенциометр по п.2.5.2.1 и экран из асбестоцемента по ГОСТ 4248-78*.
_________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 4248-92, здесь и далее по тексту. - .
2.10.1.2. Проведение измерений.
Устанавливают скорость движения ленты самопишущего миллиамперметра
2.10.1.3. Операции по п.2.10.1.2 повторяют пять раз. Среднее значение длины отрезка
Постоянную времени
2.10.2. Метод Б (для измерения постоянной времени не менее 20 с)
2.10.2.1. Измерительная аппаратура и оборудование.
Используют измерительную аппаратуру и оборудование по п.2.6.1 и секундомер по ГОСТ 5072-79.
2.10.2.2. Проведение измерений.
Схема измерений приведена на черт.4. Измеряют значения
Одновременно включают ключ и секундомер. Измеряют промежуток времени
Постоянную времени вычисляют как среднее арифметическое значений
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАТВОР
Механический затвор предназначен для формирования импульсов излучения с длиной волны 10,6 мкм. В комплект затвора входит набор, включающий в себя 6 дисков из латуни Л63Т по ГОСТ 15527-70* или асбестоцемента по ГОСТ 4248-78.
_________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 15527-2004. - .
Каждый диск имеет вырез в виде сектора, угол которого определяет длительность импульса. Углы выреза в дисках составляют 15, 30, 45, 60, 90 и 120°.
Внутри корпуса затвора помещен делитель, на ось которого насажен диск из набора сменных дисков. В корпусе затвора, сбоку, имеется вырез для прохождения потока излучения.
1 - вращающийся диск; 2 - штырек; 3 - микропереключатель; 4 - корпус затвора; 5 - двигатель; 6 - пульт управления
На краю каждого диска расположен штырек, который при вращении диска замыкает микропереключатель, выключающий двигатель, соединенный с пультом управления.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
ДИАФРАГМА
Материал: доска асбестоцементная необработанная по ГОСТ 4248-78.
Применяют диафрагмы размером
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
ДЕЛИТЕЛЬНАЯ ПЛАСТИНА
Материал: стекло ИКС-29
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное
ЗЕРКАЛО
Материал: стекло К-8.
Пузырность | 2А |
5 | |
0,5 | |
II | |
15' | |
Св. | 60 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Обязательное
ФОРМА ПРОТОКОЛА ИЗМЕРЕНИЙ
Протокол N __________
измерений коэффициента преобразования энергии (мощности); предельного относительного изменения коэффициента преобразования энергии (мощности) от температуры (координаты приемного элемента) и предельного относительного изменения коэффициента преобразования энергии от уровня энергии
Номер измерения | |||||||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
5 | |||||||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Обязательное
ФОРМА ПРОТОКОЛА ИЗМЕРЕНИЙ
Протокол N __________
измерений предельного относительного изменения коэффициента преобразования энергии от уровня энергии (температуры)
Номер изме- | Параметры электрического импульса | Э.д.с на термобатарее | |||||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
5 | |||||||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Обязательное
ФОРМА ПРОТОКОЛА ИЗМЕРЕНИЙ
Протокол N __________
измерений относительного изменения коэффициента преобразования мощности в зависимости от уровня мощности (температуры)
Номер изме- | Э.д.с на термобатарее | Напряжение на обмотке замещения | ||||||||
1 | ||||||||||
2 | ||||||||||
3 | ||||||||||
4 | ||||||||||
5 | ||||||||||
1 | ||||||||||
2 | ||||||||||
3 | ||||||||||
4 | ||||||||||
5 |
Электронный текст документа
и сверен по:
М.: Издательство стандартов, 1982