GB/T13584-2011
红外探测器参数测试方法
Measuringmethodsforparamatersofinfrareddetectors
- 中国标准分类号（CCS）L52
- 国际标准分类号（ICS）31.260
- 实施日期2012-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数36页
- 文件大小640.47KB
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红外探测器参数测试方法
国家标准 GB/T13584一2011 代替GB/T13584一1992 红外探测器参数测试方法 Measuringmethodsforparamatersofinfrareddeteetors 2011-12-30发布 2012-07-01实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T13584一2011 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 符号和单位 总则 测试方法 附录A规范性附录)黑体光谱能量因子F 28
GB/T13584一2011 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准代替GB/T13584一1992《红外探测器参数测试方法》
本标准与GB/T13584一1992《红外探测器参数测试方法》相比主要变化如下 -增加了采用傅立叶红外光谱仪测试光谱响应的方法(见6.3.3). 修改了部分参数的测试方法,如;黑体响应率,噪声,光谐响应、响应元面积等 本标准由工业与信息化部提出
本标准由科技集团公司第十一研究所归口
本标准起草单位;科技集团公司第十 一研究所
本标准主要起草人;赵建忠.刘建伟、李进武,张剑薇,罗宏、申晓萍
本标准所代替的历次版本发布情况为 -GB/T13584一1992
GB/T13584一2011 红外探测器参数测试方法 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
规范性引用文件 本章无条文
术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 多元红外探测器multi-elemmentinfrareddeteetor 对红外辐射敏感,元数不小于2元且不具有读出电路的探测器
3.2 黑体响应率blackbodyresponsiity 探测器输出的电信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)与人射辐射功率 的基频分量的均方根值之比
用R表示
3.3 探测器噪声noise 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V.表示
3 探测器的光谱响应speetralresponse 探测器的相对响应与人射辐射波长的函数关系,用R表示
探测率detectiity 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D;表示
用单色辐射源测得的探测率称为光 谱探测率,以D表示
3.6 响应率不均匀性rspsitityw-umifrmty 对多元探测器各有效像元之间响应率差异
用各像元响应率与平均响应率的差值的均方根值与平 均响应率的比值来表征
用UUR表示 有效像元率uperabepielaetr 针对多元探测器,当像元响应率低于某个规定值和噪声大于某个规定值的像元数与探测器像元总 数的比值
用N.表示
GB/r13584一2011 3.8 噪声等效功率 noiseequivalentirradiatio iompower 使探测器的输出信噪比为1时所需人射到探测器上的人射功率,用NEP表示
3.9 脉冲响应时间pulsedrsponsivetme 探测器对光脉冲响应的延迟时间,用了，表示上升时间,用了表示下降时间
如果辐射脉冲的上升 和下降时间与测量的时间常数相比很短,而且脉冲的上升和下降都遵从指数规律,则上升时间常数等于 信号电压(或电流)上升到最大值的0.63时所需的时间,下降时间常数等于信号电压(或电流)下值的 0.37时所需的时间,如图la)所示
如果脉冲的上升和下降不遵从指数规律,则上升时间常数是指信号 电压(或电流)从最大值的l0%上升到90%时所需的时间,下降时间常数是指信号电压(或电流)从最大 值的90%下降到10%时所需的时间,如图1b)所示
信号电压相对值 信号电压相对值 1.0 1.00 0.9 0.63 0.37 0.1 -时间/s -时间/s 图1脉冲响应时间 频率响应 freguencyresponse 探测器的响应率随调制频率的变化关系
3.11 标称面积nominalarea" 设计者设计的探测器信号响应区域,它表示探测器的真实响应面积的近似值
用A表示
3.12 有效面积effeetivearea 探测器的有效响应区域,用A
表示
3 13 零偏压结电容junetioneapaeitaneewithnon-bhiasing 探测器两端的电压变化接近于零时所测得的电容
3.14 零偏压结电阻jmcionretstaneewith nn-biasine 探测器两端的电压变化接近于零时所测得的电阻
3.15 热释电探测器的电容pyroeleetriedeteetoreapaeitor 热释电探测器两电极间的电容
GB/T13584一2011 3.16 直流电阻direetcurrentresistanee 探测器两端的直流电压与直流电流之比
3.17 高电阻highdeteeorresistanee 电阻值等于或大于10"Q的热释电探测器的电阻 符号和单位 红外探测器的参数符号、名称和单位见表1. 表1 号 单 份 探测器有效面积 cm" 探测器标称面积 cm A C 零偏压结电容 pF 热释点探测器的电容 pF D; 黑体探测率 cmHz/w D 光谱探测率 cmHz/w 调制频率 Hz 频谱分析仪带宽 Hz 黑体光谱能量因子 增益 dB 黑体辐照度 W/cm NEP 噪声等效功率 W W 辐射功率 黑体响应率 V/w;A/w 探测器相对光谱响应率 V/W R 标准电阻 n 探测器电阻 负载电阻 Q 零偏压结电阻 K 黑体温度 s(A 参考探测器的相对光谱响应率 V/w 探测器噪声电压 信号电压 Q 探测器阻抗 时间常数 辐射波长 Am UR 响应率不均匀性 N
有效像元率
GB/r13584一2011 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 5.2.1对探测器和测试仪表的预防措施 5.2.1.1极限值 对所有的测试,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
5.2.1.2测试用仪表 对以变压器为输人电路的前置放大器,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
5.2.2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 统应有明确的规定 5.2.3 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
4 5.2. 黑体辐射源 黑体辐射源的温度为500K,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
5.2.5激光的安全防护 对使用激光器的各测试系统,要备有漫反射挡光板和激光防护镜 5.2.6环境条件 5.2.6.1电磁屏蔽 所有的测试均应在具有良好电磁屏蔽的条件下进行,测试系统的接地电阻应小于0.1Q
5.2.6.2振动 在测试过程中,应避免强的机械冲击和振动
GB/T13584一2011 5.2.6.3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
5.2.6.4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 -温度为15C35C; 相对湿度为10%一80%; 大气压力为86kPa106kPa
仲裁条件 -温度为25C士1C; -相对湿度为15%一75%; 大气压力为86kPa106kPa
光学路程 5.2.7 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 6.1方法1010黑体响应率 6.1.1测试目的 通过对探测器在某一人射功率条件下检测其信号输出,获得探测器在单位人射功率时的信号,进而 判断探测器对人射能量的响应能力
6.1.2测试方框图 测试系统框图如图2所示
偏置电源 前置 频谱 被测 照体辐射源 调制盘 分析仪 探测器 放大器 标准 标准信号 标准电阻 衰减器 发生器 图2黑体响应率测试方框图
GB/r13584一2011 6.1.3测量仪表 6.1.3.1 黑体辐射源 黑体温度为500K,从腔底到腔长的2/3处的温差小于1K,在2h内,温度的稳定度优于士0.5K 黑体辐射源的有效发射率优于0.95;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 1.10Hz,12.5Hz，60Hz，300Hz，400Hz，600Hz,800Hz，1000Hz，1250Hz,2500Hz和 mm,1mm,2mm,3mm,4mm,5mm,6mm,7mm， 20000Hz;优选下列各孔径为黑体辐射孔径:0.5m 8mm,10mm
被测探测器与黑体辐射孔径之间的距离可调,人射到被测探测器整个灵敏面上的黑体 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 6.1.3.2 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3dB,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士0.1%
6.1.3.3标准信号发生器 标准信号发生器输出均方根值已知的正弦波电压,其精度应优于士1%,输出电压可调,对50Q负 载能输出不小于1V的均方根值,频率可调,其可调范围应满足测试要求
6.1.3.4标准衰减器 标准衰减器的懒率范围应满足测试要求,其精度应优于士1%
6.1.3.5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准确度
6.1.3.6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人信号的标准电阻R.被测探测器通过它接地.R.的阻值与电路的阻值相比是很 小的,通常用1Q电阻
6.1.3.7锁相放大器 相位锁定应小于30",相位漂移应小于5%
6.1.3.8频谱分析仪 频谱分析仪的频率范围应满足测试要求,其带宽应小于中心频率的1/10,电压读数精度应优于 士1%积分时间在0.1一100、范围内可调,峰值因子不小于4
当调制频率小于等于12.5H2时
应采用锁相放大器,锁相放大器应符合6.1.3.7的要求
6.1.4测量步骤 6.1.4.1 准直 将被测探测器置于黑体辐射源的光轴上,使辐射信号垂直人射到被测探测器上,被测探测器灵敏面 的法线与辐射信号的人射方向的夹角应小于10",调节黑体辐射孔径与被测探测器之间的距离,使被测
GB/T13584一2011 探测器输出足够大的信号
6.1.4.2确定偏置范围 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
6.1.4.3测量信号电压 调节频谱分析仪的中心频率与调制频率厂相同,将标准信号发生器的输出信号调到零,探测器与 前置放大器连接好,用频谐分析仪读出前放输出信号V;再根据不同测试放大器,确定系统的增益G V与G相除,得出信号电压V. 6.1.5计算 黑体辑照度 6.1.5.1 黑体辐照度E按式(1)计算 ,aT'-T4 E=a r3 式中: 黑体辐照度,w/cm'; -调制因子 -黑体辐射源的有效发射率; 斯芯藩-玻尔兹曼常数; 黑体温度,K; T 环境温度,K; A 黑体辐射源的光栏面积,cm -黑体辐射源的光栏至被测探测器之间的距离. ,cm
6.1.5.2计算入射到探测器上的辐射功率 人射到探测器上的辐射功率尸按式(2)计算 P=A,E 式中 辐射功率,w 探测器标称面积,cnm
6.1.5.3计算黑体响应率 黑体响应率R,按式(3)计算 V R 一 员 式中: Ra8 黑体响应率,V/w V 信号电压,V
6.1.6规定条件 规定条件如下 环境温度,K a
GB/r13584一2011 b 探测器工作温度,K c)探测器面积,cm'; d 黑体温度,K 黑体辐射源的辐射孔径， e mm f 调制频率,Hz; g黑体辐射源的有效发射率; h)探测器与黑体辐射孔径之间的距离, 1,cm; 频谱分析仪带宽,Hz; 偏段值,V; k 标准电阻Ra,Q
方法1020:噪声 6.2.1测试目的 该测试主要为了获得探测器在特定测试条件下的噪声输出,以进行探测器灵敏度的计算
6.2.2测试方框图 测试系统框图如图3所示
偏置电源 被测探测器 前置放大器 频谱分析仪 标准衰减器 标准信号发生器 标准电阳 图3噪声测试方框图 6.2.3测量仪表 测量仪表应符合6.1.3.2~6.1.3.8的要求
6.2.4测量步骤 6.2.4.1测量包括被测探测器在内的测试系统的噪声认 偏置加在探测器上,将标准信号发生器的输出信号调到零,设定测试用带宽Af,用频谱分析仪测量 噪声 N
6.2.4.2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
GB/T13584一2011 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u 6.2.4.3测量测试系统的增益G 根据不同测试放大器,确定系统的增益G
6.2.5计算 探测器噪声V按式(4)计算 砍u”一
R/R V,= G(么)宁 式中: 负载电阻的热噪声,V U 负载电阻,Q; R 探测器电阻,Q; Ra 频谱分析仪带宽,Hz
4f 6.2.6规定条件 规定条件如下 a)环境温度,K b) 探测器工作温度,K c)频谱分析仪带宽,Hz; 偏置值,V; d e)探测器电阻,Q. 负载电阻,Q. 6.3方法1030;光谱响应 6.3.1测试目的 该项测试为了获得探测器的相对光谱响应,以此判断探测器的光谱响应范围
推荐两种光谱测试 方法,一种是采用分光光谱仪进行光谱响应测试方法,另外一种方法是采用傅立叶红外光谱仪来进行测 试
上述两种测试方法以分光光谱仪测试方法为仲裁方法
相对光谱响应曲线如图4所示 相对哨应 l.0 0.5 0 12 14 波长/m 10 4 图 相对光谱响应
GB/r13584一2011 6.3.2方法1用分光光谱仪进行光谱响应测试 6.3.2.1测试方框图 见图5
被测探测器 前置放大器 辐射源 调制盘 单色仪 锁相放大器 参考放大器 前置放大器 图5分光光谱仪测试方框图 6.3.2.2测量仪表 6.3.2.2.1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士1%
电流稳定度应优于 士0.5%,硅碳棒或能斯特灯应放在适宜的罩子或套筒内
6.3.2.2.2调制盘 在辐射源与单色仪之间紧靠单色仪人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10Hz或12.5Hz,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:10Hz,12.5Hz,60Hz,800Hz,1000Hz
6.3.2.2.3单色仪 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1/30,单色辐射源人射到被测探测器灵敏面上的辐照应是均匀的
参考探测器 6.3.2.2.4 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
6.3.2.2.5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
6.3.2.2.6偏置电源 偏置电源应符合6.1.3.5的要求
10
GB/T13584一2011 6.3.2.2.7锁相放大器 锁相放大器应符合6.1.3.7的要求
6.3.2.3测量步骤 6.3.2.3.1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V
6.3.2.3.2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V 6.3.2.4计算 探测器的相对光谱响应R按式(5)计算 VS(A) R 式中 s(a)) 参考探测器的相对光谱响应
6.3.3方法2用傅立叶红外光谱仪进行光谱响应测试 6.3.3.1测试方框图 傅立叶红外光谱仪,英文简称FTIR,不分离红外光束,探测器所采集的信号就是干涉图,即所有波 长的信号强度与时间的丽数关系
在干涉图采集之后,利用计算机通过快速傅立叶变换将干涉图转换 为光谱图,测试方框图见图6
被测 探测器 A/D 外光路 探测器 光谱曲线 探测米 必 转换 相对 及 源 光消曲线 信号 参考 标准 内光路 处理 探测器 光谱曲绒 图6傅立叶红外光谱仪测试方框图 6.3.3.2测量仪器 测量仪器如下 a)wQF-400系列傅立叶变换红外光谱仪; b) 计算机 e)打印机 前置放大器 d 数字多用表
e 1
GB/r13584一2011 3 6.3.3. 测量步骤 测量步骤如下: a)首先测出傅立叶光谱仪自带的参考探测器光谱分布曲线
b)将被测红外探测器装在专用测试夹具中放置在样品仓内,接好相应前置放大器及相关输人、 输出引线
给探测器通气通电使其正常工作 采集被测探测器光谱曲线
d) e)处理并归一化得到被测探测器的相对光谐曲线
在相对光谱曲线中确定起始波长和截止波长
6.3.4光谱截止波长取值 对于截止波长点的取值推荐为对应光谱响应值的50%处
6.3.5规定条件 规定条件如下 a)环境温度,K; b) 相对湿度,% 探测器工作温度,K; c) 考探测器; 参 d 参考探测器调制频率,Hz; e 被测探测器调制频率,Hz; 人射狭缝， g mm; h波长范围， ,从m; 偏置值,V, i 窗口材料
方法1040:黑体探测率、响应率不均匀性和盲元率 6.4.1测试目的 通过对探测器在某一人射功率和某一带宽的条件下信号和噪声的检测,获得探测器在单位人射功 率单位带宽时的信号噪声比,从而获得探测器灵敏度
6.4.2测试方框图 测量黑体响应率的测试方框图见图2
测量噪声电压的测试方框图见图3. 6. 4.3测量仪表 测试黑体响应率的仪表应符合6.1.3的要求;测试噪声电压的仪表应符合6.1.3.26.1.3.8的 要求
6.4.4测量步骤 黑体响应率Ra的测量按6.1.4的规定进行
噪声电压V的测量按6.2.4的规定进行 12
GB/T13584一2011 6.4.5计算 6.4.5.1 黑体探测率 探测器的黑体探测率D;按式(5)计算: D;-",A了 6 V 式中: 探测器标称面积,cnm A
频谱分析仪带宽
4f 6.4.5.2光谱探测率 光谱探测率D按式(7)计算 Di D
R 习F-R 式中: F 黑体光谱能量因子; 探测器的相对光谐响应
R. 注附录A给出了黑体温度为500K,背景温度为300K时,辐射波长在1Am一304m(波长间隔为0.5m)的 F值
6.4.5.3响应率不均匀性 探测器的像元不均匀性UR按式(8)计算 UR (8 (Rt一Rw)?×100% 习 一成千丽 式中 探测器像元响应率; Rh R 探测器像元平均响应率， N 探测器总像元数
6.4.5.4有效像元率 探测器的有效像元率N按式(9)计算 万×100% Nw-I一N= a十b 式中: 探测器像元响应率小于平均响应率K分之一的像元数(K一般为50%); -探测器像元噪声大于平均噪声G倍的像元数(G一般为5); -探测器总像元数
6.4.6规定条件 规定条件如下 环境温度,K; a b)探测器工作温度,K 黑体温度,K c 13
GB/r13584一2011 d)调制频率,H2 频谱分析仪带宽,Hz; e f 探测器面积,cm'; 偏置值,V
g 6.5方法1050噪声等效功率 6.5.1测试目的 该项测试是为了获得探测器的最小探测器功率
6.5.2测试方框图 测量信号V.的测试方框图见图2
测量噪声V，的测试方框图见图3
6.5.3测量仪表 测试信号V的测量仪表应符合6.1.3的要求;测试噪声V，的测量仪表应符合6.1.3.2一6.1.3.8 的要求 6.5.4测量步骤 6.5.4.1测量信号电压V 测量方法 a)准直 被测探测器的准直按6.1.4.1的规定进行
确定偏置范围 b 偏置的确定按6.1.4.2的规定进行
测量信号电压V 信号电压V,的测量按6.1.4.3的规定进行
6.5.4.2 测量噪声电压V. 噪声电压V
的测量按6.2.4的规定进行
6.5.5计算 6.5.5.1计算入射到探测器上的辐射功率 人射到探测器上的辐射功率P按6.1.5.1和6.1.5.2规定的方法计算
6.5.5.2计算探测器的噪声等效功率 探测器的噪声等效功率NEP按式(10)计算 NEP= (10 V. 式中: 人射到探测器上的辐射功率,w; 信号电压,V 噪声电压,V
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GB/T13584一2011 6.5.6规定条件 规定条件如下 a)环境温度,K; b)探测器的工作温度,K; c)黑体温度,K; d)调制频率,Hz; 颜谱分析仪的带宽,H 6.6方法1060时间常数 时间常数用:表示,通常采用下面两种表达方法
6.6.1脉冲响应时间 6.6.1.1测试目的 该项测试是为了获得探测器时间响应常数,以此判断探测器对突变信号的响应速度
6.6.1.2测试方框图 测试系统框图如图7所示
脉冲激光器 宽带放大器 示波器 被测探测器 偏置电源 图7脉冲响应时间测试方框图 6.6.1.3测量仪表 测量仪表如下 a)脉冲激光器 脉冲激光器的波长应在被测探测器的工作波段范围内
矩形脉冲的前、后沿均应小于1ns
应使 探测器工作在线性范围
宽带放大器 b 宽带放大器的带宽应满足测试要求,增益大于30dB
增益的稳定度应优于士0.1%,有足够的动 态范围和平坦的幅频特性
示波器 示波器的带宽应满足测试要求
6.6.1.4测量步骤 测量步骤如下 a)准直 调节脉冲激光器的微调机构,使激光束垂直人射到被测探测器的灵敏面上
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GB/r13584一2011 b 直线性验证 调节激光光路中的衰减片的衰减量,使被测探测器工作在线性范围
e)测量脉冲响应时间 在示波器上直接读出上升或下降时间,按定义确定出被测探测器的脉冲响应时间飞
6.6.1.5规定条件 规定条件如下 a)探测器工作温度,K; b 激光脉冲的前沿和后沿,s 脉宽,s; c) 激光功率,w d 激光器的工作波长，m. e 6.6.2频率响应 6.6.2.1测试目的 该测试是为了获得探测器响应率对交变信号的响应特性
如果探测器的响应率与调制频率的关系满足式(11)和式(12). R(0 (ll1 Rf)一 /1十4开"'"r" (12 2丽7 式中: 角频率,rad/s
w 则时间常数是指响应率下降到最大值的0.707时的角频率o的倒数值,与该角频率对应的频率 就是探测器的响应率下降到最大值的0.707时的调制频率即截止频率),如图8所示
响应率相对值 0.707 调制频率/H2 截止频半 图8频率响应 6.6.2.2测试方框图 测试系统框图如图9所示
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GB/T13584一2011 电光 宽带 被测 频谱 激光器 调制器 放大器 探测器 分析仪 微光调 偏置 制电源 电派 图9频率响应测试框图 6.6.2.3测量仪表 测量仪表如下 a)激光器 激光器应选用单模,偏振的连续波激光器,其波长应在被测探测器的工作波段范围内,功率稳定度 应优于士4%
b)激光调制电源 激光调制电源应能输出电压确知的正弦波信号,输出电压的大小应能满足测量要求,电压稳定度应 优于士1%
频率稳定度应优于10-'
输出阻抗应与调制器阻抗相匹配
电光调制器 c 电光调制器的带宽应满足测试要求
d宽带放大器 宽带放大器应符合6.6.1.3b)的要求
e)频谱分析仪 频谱分析仪的频率范围应满足测试要求
6.6.2.4测量步骤 测量步骤如下 a)准直 调节激光器的微调机构,使激光束垂直投射到被测探测器的灵敏面上
直线性验证 b 直线性验证按6.6.1.4b)的规定进行
c 测量响应频率 加上偏置,改变激光调制电源的频率,用频谱分析仪测量探测器的响应,记录响应率下降到最大值 的0.707时的调制频率
对各种偏置值重复上述测量,得出频率响应曲线族 6.6.2.5规定条件 规定条件如下 a)电光调制器的调制度,%; 调制电压,V b e)探测器工作温度,K d)频谱分析仪带宽,Hz; 激光功率,w e 17
GB/r13584一2011 激光器的工作波长，Am. 6.7方法1070;面积 6.7.1标称面积 6.7.1.1测试目的 该项测试是为了获得探测器光敏感单元的设计尺寸
6.7.1.2测试方框图 测试系统框图如图10所示
被渊探测器/光刻版 光学显微镜 电视摄像机 显示器 图像数字转换 图10标称面积测试方框图 6.7.1.3测量仪表 测量仪表要求如下 a)光学显微镜 光学显微镜的放大倍数为40倍一1500倍,x、Y方向可调,调节精度为士1/4m,测微目镜分度值 为0.5Am
标准分划板分度值为0.5um,内置可转棱镜自由选择方向
电视摄像机 b 电视摄像机的放大倍数大于或等于10倍
图像畸变不大于1%
c)显示器 显示器的屏幕大于31cnm
d)图像数字转换 位数码显示,数字转换的不确定度优 图像数字转换采用8位16位A/D变换
3 士位一 于1%
6.7.1.4测量步骤 测量步骤如下 系统校正 a 分别选定物镜和目镜放大倍数,把被测探测器的芯片放人视场,调节图像大小与分划板吻合
b)测量 以被测探测器边界作标记,分别在X.Y方向上调节,从图像数字转换器上读出被测探测器在x方 向上的尺寸a和在Y方向上的尺寸b,上述测量至少重复三次,求其平均值 6.7.1.5计算 当被测探测器为圆形时,探测器的标称面积A,按式(13)计算 18
GB/T13584一2011 (13 A
=士" 式中: 表示探测器的直径,cm; w十) x方向上的探渊器尺寸,m" -Y方向上的探测器尺寸，e Cm
当被测探测器为方形时,探测器的标称面积A
按式(14)计算 A，=a×b 6.7.1.6规定条件 规定条件如下 a)洁净度,级; b 相对湿度,%; c)环境温度,K: d)探测器标称尺寸,em
6.7.2有效面积 6.7.2.1测试目的 该项测试是为了获得探测器的实际光敏元尺寸
6.7.2.2测试方框图 测试系统框图如图11所示
被测 激光 光学 前置 频谱 调制盘 光源 系统 探测器 放大器 分析仪 光点 光点 扫措装置 测微计 图11有效面积测试方框图 6.7.2.3测量仪表 测量仪表要求如下 a光源 用激光器或黑体辐射源作光源,激光器的工作波长应在被测探测器的工作波段范围
激光功率的 稳定度优于士4%,黑体辐射源应符合6.1.3.1的要求
b光学系统 pm波段小于等于10pm;对了pm一5pm波段小于等于 光学系统的会聚光斑直径;对1m一3t um
会聚光斑能透过窗口、介质膜等,到达探测器光敏面
pm波段小于等于75 30丛m;对8丛m14 光点扫描装置 c) 光点扫描装置的工作方式分手动和自动;且在X、Y方向均可调节
19
GB/r13584一2011 d 光点测微计 光点测微计采用电视测微,仪器精度优于士2%
前置放大器 前置放大器应符合6.1.3.2的要求 调制盘 调制盘应符合6.3.2.2.2的要求
g)频谱分析仪 频谱分析仪应符合6.1.3.8的要求
6.7.2.4测量步骤 测量步骤如下: a)系统校正 把几何尺寸已知的光电导样品装进测试台,调节光点扫描装置,插人衰减片,使被测探测器工作在 线性范围,得出标准图样
b)测量 用被测探测器替换光电导样品,调节扫描装置,记录相对应的信号电压及其信号电压分布图样
上 述测量至少重复3次,求其平均值
6.7.2.5计算 探测器的有效面积A
按式(15)计算 A
= (15 y)drdy/Rmn iR( 式中 Rm R(r,y)的最大值; 探测器基片面积,cnm" S 6.7.2.6规定条件 规定条件如下 a光源; b 光斑大小Am; c激光器波长Mm; d 相对湿度,%; 环境温度,K; e 探测器标称面积,em'
6.8方法1080;阻抗 6.8.1定义 探测器的阻抗是指探测器两端的电压变化与通过探测器的瞬时电流之比
表达式为式(16): Z
=R十X 16) ( 式中: 阻抗实部， Ra X
阻抗虚部
20
GB/T13584一2011 6.8.2 零偏压结电容 6.8.2.1测试目的 该测试是为了获得光伏探测器在零偏条件下,PN结的结电容
6.8.2.2测试方框图 测试系统框图如图12所示
信号发生器 测试电路 频谱分析仪 数字电压表 图12零偏压电容测试方框图 6.8.2.3测量仪表 测量仪表要求如下 a》信号发生器 信号发生器的频率稳定度优于士0.1%,输出电压稳定度优于士0.2%. 频谱分析仪 b 频谱分析仪应符合6.1.3.8的要求
e)数字电压表 数字电压表的输人阻抗应远大于被测探测器的阻抗,电压灵敏度优于1V,电压不确定度优于 0.2%
标准电阻箱 d 标准电阻箱的阻值范围应满足测试要求,阻值的不确定度优于士0.1%
6.8.2.4测量步骤 测量步骤如下 a)电路连接 光照面为P型时,按图13的测试电路连接被测探测器,放人屏蔽盒
s C;节 说明 高频变压器
图13光照面为P型的零偏压结电容测试电路图 21
GB/r13584一2011 光照面为N型时,按图14的测试电路连接被测探测器,放人屏蔽盒
过 说明
高频变压器
图14光照面为N型的零偏压结电容测试电路图 b 选择标准电容 选择标准电容C,确定合适的量醒 e)调节电桥的平衡 信号发生器的频率置于250000Hz,调节直流电压,使被测探测器两端的电压小于0.2mV
反复 调节信号发生器的输出和标准电阻箱的电阻R,R,直至满足频谱分析仪的指示小于或等于2AV和被 测探测器两端的交流电压小于或等于3mVv,记下c,R和R
6.8.2.5计算 探测器的零偏压结电容C
按式(17)计算: (C,=c" (17 式中: C 桥路标准电容,pF; R,R 桥路电阻.Q. 6.8.2.6规定条件 规定条件如下 a)测试频率,Hz b 探测器两端的直流电压,V e)探测器两端的交流电压,V; d)相对湿度,%; 环境温度,K
零偏压结电阻 6.8.3.1测试目的 该测试是为了获得光伏探测器在零偏条件下,PN结的结电阻
6.8.3.2测试方框图 测试系统框图如图12所示
6.8.3.3测量仪表 渊量仪表应符合G.8.2.3的要求
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GB/T13584一2011 6.8.3.4测量步骤 测量步骤如下: 电路连接 a 按图15的测试电路连接被测探测器,放人屏蔽盒
' 说明 玻莫合金变压器
次级输出阻抗远小于R,,虚部远大于R,,R远小于R
图15零偏压结电阻测试电路图 选择标准电阻值 b 将信号发生器的输出置于零,选择标准电阻箱的电阻值,使被测探测器两端的直流电压小于或等于 0.2mV,记下R的阻值
测量 c 将信号发生器的频率置于1000HHz,调节输出电压,使被测探测器两蹦的电压小于或等于2mv. 从频谱分析仪上记下V、,V，的数值
6.8.3.5计算 探测器的零偏压结电阻R按式(18)计算 18) Ro一 -R 一 式中 V 负载电阻和探测器结电阻上的交流电压,V: V， 探测器两端的交流电压,V 6.8.3.6规定条件 规定条件应符合6.8.2.6的规定
6.8.4热释电探测器的电容 6.8.4.1测试目的 该测试是为了获得热释电探测器的电容
6.8.4.2测试方框图 测试系统框图如图12所示
6.8.4.3测量仪表 测量仪表应符合6.8.2.3的要求
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GB/r13584一2011 6.8.4.4测量步骤 电路连接 a 按图16的测试电路连接被测探测器,放人屏蔽盒
W K C" 说明 自鹏变压器
图16热释电探测器的电容测试电路图 b)调节电桥的平衡 将信号发生器的频率置于1000Hz,输出电压为1V,确定自变压器两个绕组之比,调节c,R 使频谱分析仪的指示小于等于0.1mV,记下两个绕组的比值和C的数值
6.8.4.5计算 热释电探测器的电容c,按式(19)计算 W ，C +- 19 w 式中: 么 W 自耦变压器绕组,匝 标准电容,pF
C 6.8.4.6规定条件 规定条件应符合6.8.2.6的规定
6.8.5直流电阻 6.8.5.1测试目的 该测试是为了获得热释电探测器的电阻
6.8.5.2测试方框图 测试系统框图如图17所示 24
红外探测器参数测试方法GB/T13584-2011
什么是红外探测器？
红外探测器是一种能够检测物体辐射的传感器。与其他传感器相比，它可以在无需接触被测物体的情况下，对其进行测量，并且具有灵敏度高、响应速度快、动态范围广等特点，因此在工业、安防等领域得到了广泛应用。
GB/T13584-2011红外探测器参数测试方法的要求
国家标准GB/T13584-2011《红外探测器参数测试方法》规定了对红外探测器进行参数测试的方法和要求。其中，主要包括以下几个方面：
- 试验前的准备工作：包括仪器设备的检查和校准、试验过程中需要记录的数据等。
- 试验中的测量和计算：包括红外探测器的响应特性、灵敏度、线性度、信噪比等参数的测量和计算。
- 试验结果的处理和表述：包括试验数据的统计分析和报告撰写等。
为什么要进行红外探测器参数测试？
红外探测器参数测试是评价该种传感器性能的重要手段。通过参数测试，可以了解红外探测器在实际工作中的响应特性、灵敏度、线性度、信噪比等方面的信息，从而为研发和应用提供依据。
红外探测器参数测试注意事项
进行红外探测器参数测试时，需要特别注意以下几点：
- 确保试验前的准备工作充分，保证测试的准确性；
- 认真记录试验过程中所涉及的各项数据，不得造假或随意改动；
- 在试验结束后，必须对数据进行准确的统计分析，形成科学的报告。
结论
红外探测器是一种检测物体辐射的传感器，具有灵敏度高、响应速度快、动态范围广等特点。国家标准GB/T13584-2011规定了红外探测器参数测试的方法和要求，为评价该种传感器的性能提供了科学的手段。
