РД 50-389-83. Руководящий нормативный документ. Методические указания. Средства измерений максимальной мощности лазерного излучения типа ФК. Методы и средства поверки

(утв. и введены в действие Постановлением Госстандарта СССР от 28.02.1983 № 952)

РД 50-389-83

Введены впервые

Утверждены Постановлением Госстандарта от 28 февраля 1983 г., № 952, срок введения установлен с 01.07.1984 г.

РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам

ИСПОЛНИТЕЛЬ

Ю.И. Домнин

ВНЕСЕНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 февраля 1983 г. № 952

Настоящие методические указания распространяются на преобразователи измерительные фотоэлектрического типа ФК (далее — преобразователи), предназначенные для измерения максимальной мощности лазерного излучения, и устанавливают методы и средства их первичной и периодической поверок.

Метрологические характеристики преобразователей не должны превышать значений, указанных в обязательном приложении.

1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в табл. 1.

Таблица 1

Операция, обязательная при выпуске из производства и эксплуатации	Номер пункта методических указаний
Внешний осмотр	5.1
Опробование	5.2
Определение коэффициента преобразования на длине волны \lambda = 1,06\text{мкм}	5.3
Определение отношения коэффициента преобразования на длинах волн \lambda = 0,53\text{мкм} и \lambda = 0,69\text{мкм} к значению коэффициента преобразования на \lambda = 1,06\text{мкм} <*>.	5.4

---

<*> Поверка только для преобразователей типа ФК-31.

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1. При проведении поверки должны применяться средства, указанные в табл. 2.

Таблица 2

Средства поверки	Нормативно-техническая характеристика
Образцовое средство измерения максимальной мощности импульсно-модулированного излучения	Динамический диапазон 103 — 105 Вт Рабочая длина волны 0,53 — 1,06 мкм Длительность импульса излучения 10 — 100 нс Основная погрешность 10%
Оптический квантовый генератор ЛТИПЧ-7 с блоком питания	Длина волны излучения 0,53; 1,06 мкм Длительность импульса излучения 10 — 15 нс Средняя мощность импульса 0,02 — 0,05 мВт
Измеритель осциллографический 6ЛОР-04М	Погрешность измерений по оси процесса (напряжения) 5% Погрешность измерения по оси времени 5%
Высоковольтный источник питания	Диапазон регулировки выходного напряжения 200 — 1000 В Нестабильность +/- 0,02% Ток нагрузки до 5 мА
Аппарат для чтения микрофильмов «Микрофот 5ПО-1»	Ширина микрофильмов 35 мм Размер кадрового окна 36x40 мм Кратность увеличения 10,6x
Поверочная установка высшей точности (ПУВТ) для спектральных измерений источников и приемников излучения	Погрешность определения относительных значений спектральной чувствительности на \lambda = 0,53 - 0,69 и \lambda = 1,06\text{мкм} 2%

2.2. Допускается применять другие, вновь разработанные или находящиеся в применении средства поверки, прошедшие метрологическую аттестацию в органах государственной метрологической службы и удовлетворяющие по точности требованиям настоящих методических указаний.

3. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

3.1. Поверка должна быть проведена в нормальных условиях по ГОСТ 24469-80 при температуре окружающего воздуха (20 +/- 2) °C.

3.2. Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы: поверяемое средство измерений и образцовое средство измерений должны быть заземлены, установлены в рабочее положение, включены в сеть, прогреты при нормальном напряжении и выдержаны в условиях поверки в течение времени, установленного в технической документации, утвержденной в установленном порядке.

4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1. Операции по подготовке к поверке должен проводить персонал, имеющий квалификационную группу не ниже IV в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденными Госэнергонадзором СССР, а также «Санитарными правилами при работе с лазерами» № 2392-81, утвержденными Минздравом СССР и требованиями безопасности по ГОСТ 24469-80.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

5.1 Внешний осмотр

Внешний осмотр должен быть проведен перед включением поверяемого средства измерений в сеть при подготовке к поверке согласно разд. 3.

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие комплектности поверяемого прибора и его состояния требованиям технической документации, утвержденной в установленном порядке.

5.2 Опробование

5.2.1 При опробовании необходимо:

собрать измерительную схему на оптической скамье ОСК-2 в соответствии с чертежом;

установить формирующую оптику, обеспечивающую формирование пучка лазерного излучения в соответствии с требованиями условий облучения ОСИ максимальной мощности импульсно-модулированного и поверяемого прибора;

проверить надежность заземления корпуса прибора, соединительных муфт и вспомогательного оборудования;

включить пусковые устройства лазера и регистратора;

убедиться в наличии импульса на выходе поверяемого прибора.

5.3. Определение коэффициента преобразования на длине волны \lambda = 1,06\text{мкм} .

5.3.1. Коэффициент преобразования на длине волны \lambda = 1,06\text{мкм} определяют методом сличения с ОСИ максимальной мощности импульсно-модулированного излучения в следующей последовательности:

устанавливают развертку длительностью 60 нс;

устанавливают режим работы оптического квантового генератора ЛТИПЧ-7-1 в соответствии с техническим описанием применяемых средств измерений с длительностью импульсов \tau_{0,5} = (10 - 20) \cdot 10^{- 9}\text{с} ;

открывают входное окно ОСИ максимальной мощности 9;

устанавливают перед входным окном нейтральные светофильтры 3, 8, подбирая их плотность так, чтобы обеспечить амплитуду выходного сигнала, равного 0,7 I лин, указанного в технической документации;

определяют коэффициент деления (Kд) делительной пластины 5, для чего измеряют с помощью двух ОСИ максимальной мощности отраженную от делительной пластины (W_{i}^{\text{д}}) и прошедшую через нее (W_{i}^{\text{о}}) доли мощности соответственно; при этом в оптическом тракте перед ОСИ должны быть установлены необходимые светофильтры и диффузно-рассеивающие пластины 4, 7;

вычисляют результат единичного измерения коэффициента деления делительной пластины по формуле

K_{\text{д}} = \frac{W_{i}^{\text{д}}}{W_{i}^{\text{о}}} ; (1)

проводят пять серий измерений Kд на одном уровне мощности и определяют среднее значение коэффициента деления делительной пластины по формуле

\overline{K_{\text{д}}} = \frac{1}{5} \sum_{1}^{5} K_{\text{д}} ; (2)

замещают ОСИ максимальной мощности поверяемым прибором 10. Снимают осциллограммы импульсов тока с помощью измерителя осциллографического 6ЛОР-04М 6 (не менее пяти импульсов) и измерения соответствующих значений максимальной мощности;

отключают оптический квантовый генератор 1, питание приборов;

извлекают из фотоприставки кассету с пленкой для обработки;

помещают проявленную пленку в «Микрофот 5ПО-1»;

определяют по осциллограммам амплитуду импульса тока поверяемого прибора I, А;

рассчитывают значение максимальной мощности импульса излучения на входе поверяемого прибора 10 из соотношения

P_{i}^{\text{о}} = \frac{P_{i}^{\text{к}}}{\overline{K_{\text{д}}}} , (3)

где P_{i}^{\text{к}} — мощность излучения, измеренная с помощью ОСИ (2);

Kд — среднее значение коэффициента деления делительной пластины;

рассчитывают единичное значение коэффициента преобразования Ki по формуле

K_{i} = \frac{I_{i}}{P_{i}^{\text{о}}} ; (4)

рассчитывают среднее значение коэффициента преобразования

\overline{K} = \frac{\sum_{1}^{5} K_{i}}{5} ; (5)

вычисляют среднее квадратическое отклонение коэффициента преобразования по формуле

S(\overline{K}) = \sqrt{\frac{\sum_{1}^{n} (K_{i} - \overline{K})^{2}}{n(n - 1)}} (6)

и рассчитывают доверительные границы случайной погрешности с доверительной вероятностью 0,95 из соотношения:

\epsilon = 2,776 \cdot S(\overline{K}) ; (7)

определяют границы неисключенной систематической погрешности с доверительной вероятностью 0,95 по формуле

\theta = 1,1 \cdot \sqrt{\delta_{1} + \delta_{2}} , (8)

где \delta_{1} — неисключенная систематическая составляющая погрешности измерения максимальной мощности излучения P_{i}^{\text{о}} на входе поверяемого прибора, устанавливаемая на основании метрологической аттестации ОСИ (\delta_{1} = 10%) ;

\delta_{2} — систематическая составляющая погрешности определения амплитуды импульса тока, устанавливаемая по результатам аттестации осциллографического регистратора (\delta \leq 10%) ;

вычисляют погрешность определения коэффициента преобразования по формуле

\Delta = K \cdot S_{\Sigma} , (9)

где S_{\Sigma} — оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения

S_{\Sigma} = \sqrt{\sum_{i = 1}^{m} \frac{\theta_{i}^{2}}{3} + S^{2}(\overline{K})} ; (10)

K — коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешностей, вычисляемый по формуле

K = \frac{\epsilon + \theta}{S(\overline{K}) + \sqrt{\sum^{m} i = 1 \frac{\theta_{i}^{2}}{3}}} . (11)

5.4. Определение отношения коэффициента преобразования на длинах волн \lambda = 0,53 ; \lambda = 0,69\text{мкм} к значению коэффициента преобразования на \lambda = 1,06\text{мкм} производится на поверочной установке высшей точности (Г.Р. № 79007279) в следующей последовательности:

устанавливают прибор за выходной щелью монохроматора;

снимают показания прибора, регистрирующего фототок в диапазоне длин волн от 0,4 до 1,2 мкм, открывая и перекрывая пучок излучения; число отсчетов n = 4 на каждой заданной длине волны; шкалу длин волн проходят от меньших значений к большим и в обратном порядке;

усредняют полученные данные и производят расчет относительной спектральной чувствительности по формуле

S_{x\text{отн}} = \frac{\overline{n_{x}}(\lambda)}{n_{\text{о}}(\lambda)} \cdot S_{\text{о}}(\lambda) , (12)

где Sxотн и S_{\text{о}}\lambda — относительная чувствительность испытуемого и опорного приемников; n_{x}(\lambda) — усредненное показание выходного прибора на длине волны для испытуемого прибора, А; n_{\text{о}}(\lambda) — градуировочная зависимость для опорного приемника;

\frac{S_{\lambda = 0,53}}{S_{\lambda = 1,06}} \text{и} \frac{S_{\lambda = 0,69}}{S_{\lambda = 1,06}} , (13)

принимаемое за отношение коэффициентов преобразования на длинах волн \lambda = 1,06;0,69;0,53\text{мкм} .

6. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

6.1. Положительные результаты государственной первичной поверки преобразователей оформляют записью в паспорте, удостоверенной подписью поверителя.

6.2. Положительные результаты государственной периодической поверки оформляют выдачей свидетельства установленной формы.

6.3. Положительные результаты ведомственной поверки оформляют в порядке, установленном ведомственной метрологической службой.

6.4. Преобразователи, не удовлетворяющие требованиям настоящих методических указаний, к выпуску и применению не допускают; на них выдают извещение о непригодности с указанием причин.

Приложение

Параметр и метрологическая характеристика	Тип преобразователя
	ФК-2	ФК-15	ФК-19	ФК-20	ФК-26	ФК-31
Коэффициент преобразования, А/Вт, на длине волны:
0,69 мкм	4·10-4	4·10-4	4·10-4	4·10-4	4·10-4	4·10-4
1,06 мкм	2·10-4	5·10-5	5·10-5	5·10-5	1·10-4	2·10-4
Предел линейности преобразования	3	1,5	2,5	3	1,5	2
Время нарастания импульса электрического тока от 0,1 до 0,9 аналитического значения, с	8·10-10	5·10-10	7·10-10	8·10-10	3·10-11	8·10-10
Темновой ток, А	10-6	10-6	10-6	10-6	10-6	10-7
Основная погрешность, %	15	15	15	15	15	15
Дополнительная погрешность, %	3	3	3	3	3	3
Нестабильность Kпр в рабочих условиях; в течение 8 ч непрерывной работы, %	-	-	-	-	-	1

УДК 621.375.826.089.6

---