МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПРИБОРЫ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ С ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДА

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

УДК 621.383.2.083:006.354

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПРИБОРЫ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЫ1ЫЕ С ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯМ

Методы измерения параметров

Photosensitive charge transfer devices.

Methods of measuring parameters

MKC 31.260 ОКП 63 4900

Дата введения 01.01.92

Настоящий стандарт распространяется на фоточувствительные приборы с переносом заряда линейные и матричные (далее — приборы), предназначенные для работы в радиотехнических и телевизионных системах в области спектра от 350 до N00 нм, и устанавливает методы измерения следующих параметров и характеристик:

-    выходного сигнала;

-    напряжения насыщения и тока насыщения;

-    неравномерности выходного сигнала;

-    интегральной чувствительности;

-    темпового сигнала и неравномерности темнового сигнала;

-    монохроматической чувствительности и области спектральной чувствительности;

-    коэффициент передачи модуляции;

-    числа дефектов фоточувствитсльного поля;

-    среднего квадратического напряжения шума и динамического диапазона;

-    пороговой освещенности и пороговой экспозиции;

-    токов утечки между электродами.

Термины, применяемые в стандарте, — по ГОСТ 25532.

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Условия и режим измерений

1.1.1.    Измерение параметров приборов проводят в нормальных климатических условиях, установленных в ГОСТ 20.57.406. или в условиях, установленных в ТУ на приборы конкретных типов.

Температура корпуса прибора, при которой измеряют параметры, должна соответствовать установленной в ТУ на приборы конкретных типов.

1.1.2.    Электрический режим при измерении параметров приборов должен находиться в пределах норм по ТУ на приборы конкретных типов.

Нестабильность параметров электрического режима в процессе проведения измерений должна находиться в пределах:

±2% — для постоянных напряжений;

± 5 %    »    импульсных    »

1.1.3.    Параметры облучения фоточувствитсльного поля прибора или его части (освещенность, энергетическая освещенность, световая экспозиция, энергетическая экспозиция) и спектральный состав облучения должны соответствовать установленным в TV' на приборы конкретных типов.

Перепечатка воспрещена

© Издательство стандартов. 1991 © И ПК Издательство стандартов. 2004

1.2.2. Оптическая система должна обеспечивать облучение фоточувствитсльного ПОЛЯ прибор;! или проецирование на фоточувсгви1елыюе поле изображения испытательной таблицы или тсст-объ-екта.

1.2.2.1. В качестве источника сплошною спектра излучения в оптической системе применяют стандартные источники света с заданной цветовой температурой.

При необходимости получения излучения, спектральный состав которою отличается от излучения стандаргною источника, следует применять селективные поглотители света, обеспечивающие спектральный состав излучения, соответствующий установленному в ТУ на приборы конкретных типов.

1.2.2.2.    В качестве источников монохроматического излучения в оптической системе применяют монохроматоры, светодиоды монохроматического ихтучения и другое мелочники излучения, установленные в ТУ на приборы конкретных типов.

Для источников излучения конкретного типа в НТД на средства измерения должна быть указана длина волны максимума излучения, приведенная в НТД на источники излучения.

1.2.2.3.    Оптическая система должна обеспечивать регулирование параметров облучения фото-чувствительного поля прибора.

Значения параметров облучения фоточувствитсльного поля прибора или проецирование на фоточувствитсльное поле изображения испытательной таблицы устанавливают в соответствии с ТУ на приборы конкретных типов.

1.2.2.4.    Для измерения параметров приборов используют диапозиговы испытательных таблиц или тсст-объсктов. содержание которых приведено в приложении 3 или в ТУ на приборы конкретных типов.

Реперы, ограничивающие рабочее поле диапозитивных испытательных таблиц, должны совпадать с таблицами фоточувствитсльного ноля прибора.

Абсолютная погрешность установления размеров изображения испытательных таблиц на рабочем поле прибора нс должна превышать размеров одного фоточувствитсльного элемента.

И змерения проводят с диапозитивами испытательных таблиц в соответствии с приложением 3.

Контраст крупных и мелких черных и белых элементов диапозитивов испытательных таблиц или тест-объектов, определяемый по ГОСТ 14872, не должен бьпь менее 70.

1.2.3. Синхрогенератор или блок задания электрического режима должен обеспечивать электрический режим для передачи изображения в соответствии с ТУ на приборы конкретных типов и

ГОСТ 28953-91 С. 3

обеспечивать синхронизацию работы прибора и устройств отображения и измерения выходного сигнала прибора.

Параметры импульсов управления работой прибора должны соответствовать установленным в ТУ на приборы конкретных типов.

1.2.4. В качестве устройств;! обработки, отображения и измерения выходного сигнала приборов применяют автоматизированные измерительные системы (АИС). устройства прямого измерения параметров приборов, устройства разбраковки приборов по категориям качества, осциллографы с выделением строки (ОВС). видсоконтрольные устройства (ВКУ).

1.2.4.1.    ЭВМ для АИС должна иметь:

-    объем памяти нс менее 4 кбайт.

-    разрядность нс менее 6.

1.2.4.2.    Осциллографы и ОВС, применяемые в качестве средств измерения напряжения, должны иметь погрешность, не выходящую за пределы интервала ± 5 %.

ОВС должен обеспечивать выделение строки и индикацию ее местоположения на экране ВКУ.

ВКУ должен обеспечивать воспроизведение на экране и зображения, передаваемого прибором.

1.2.4.3.    Усилитель устройств;! обработки выходного сигнала должен обеспечивать формирование сигнала для устройства отображения и измерения выходного сигнала прибор;!.

Погрешность измерения коэффициента усиления должна быть в пределах ± 5 %.

Нелинейность амплитудной характеристики усилителя не должна превышать 5 %.

1.2.4.4.    Сопротивление резистор;! нагрузки прибора или рабочий ток выходного устройства должны быть установлены в ТУ на приборы конкретных лшов.

1.2.4.5.    Устройства измерения в АИС должны обеспечивать преобразование сигналов фото-чувствительных элементов к виду, удобному для обработки.

Математическое обеспечение АИС с ЭВМ должно предусматривать:

-    ввод информации в память ЭВМ:

-    проведение измерений по всему фоточувствнтельному нолю (или по заданному фрагменту изображения и по одному фоточувствнтельному элементу):

-    вывод результатов на печать, экран дисплея, автомат для разбраковки или иное индикаторное устройство.

1.2.5.    Конструкция измерительной установки должна обеспечивать защиту прибора от воздействия статического электричества, наводок и электрических помех мерами, указанными в ТУ на приборы конкретных типов.

1.2.6.    Конструкция измерительной установки должна исключать влияние засветок от посторонних источников света.

1.3. Требования безопасности

1.3.1.    Конструкция установок для измерения параметров приборов должна соответствовать ГОСТ 12.2.007.0.

Средств;! измерения должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.091.*

1.3.2.    Корпусы испытательного оборудования и средств;! измерения необходимо заземлить до их подключения к сети.

Защитное заземление должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.030.

1.3.3.    Закрытые камеры установок, в которых размешают приборы при измерении параметров, должны быть оборудованы блокировками цепей питания выше 36 В.

1.3.4.    На рабочем месте персонала, проводящего измерения, необходимо предусмотреть общий выключатель, с помощью которого возможно одновременное отключение от сети питания испытательного оборудования и средств измерений.

Требования безопасности к рабочему месту персонала, проводящего измерения, должны соответствовать ГОСТ 12.2.032.

1.3.5.    Измерение параметров приборов должно проводиться персоналом, подготовленным в соответствии с ГОСТ 12.4.004. «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей*, утвержденными Госэнергонадзором.

1.3.6.    Общие требования безопасности при проведении измерении должны соответствовать ГОСТ 12.3.019.

На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51350-99.

1.3.7.    Требования электробезопасности при проведении измерений должны соответствовать ГОСТ 12.1.019.

1.3.8.    Для обеспечения пожарной безопасности при проведении измерений необходимо соблюдение требований ГОСТ 12.1.004. для обеспечения взрывобеэопасности необходимо соблюдение требований ГОСТ 12.1.010 и «Типовых правил для промышленных предприятий», утвержденных МВД СССР 25.08.54.

2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

2.1.    Принцип, условия и режим измерений

2.1.1.    Выходной сигнал измеряют как разность напряжений или токов от уровня отсчета до уровня напряжения или токов на выходе прибора.

За уровень отсчета принимают один из уровней:

-    уровень темповою сигнала прибора;

-    уровень тем нового сигнала регистра;

-    уровень, соответствующий отсутствию зарядового пакета в потенциальной яме (уровень «черного»);

-    уровень сигнала при передаче крупных деталей изображения или другой, установленной в TV' на приборы конкретных типов.

2.1.2.    Измерение выходного сигнала проводят при оптическом или электрическом вводе входного сигнала. Способ ввода входного сигнала устанавливают в ТУ на приборы конкретных типов.

2.1.3.    При оптическом вводе входного сигнала измерения проводят с применением испытательных таблиц и тест-объектов или без них. что должно быть устаноалено в ТУ на приборы конкретных типов.

2.1.4.    Общие требования к проведению измерений и требования безопасности — по разд. 1.

2.2.    Аппаратура — по раза. 1.

2.3.    Подготовка и проведение измерений

2.3.1.    При оптическом вводе входного сигнала устанавливают значение параметров облучения фоточувствительного поля прибора в соответствии с условиями измерений конкретных параметров прибора.

2.3.2.    При электрическом вводе входного сингала на входное устройство прибора от формирователя импульсов подают сигнал, параметры которого устанавливают в соответствии с условиями измерений конкретных параметров прибора.

2.3.3.    Измеряют уровень сигнала от фоточувствительных элементов всего фоточувствительного поля или его части, указанной в ТУ на приборы конкретных типов, и при необходимости — уровень отсчета, приведенный к выходу прибора.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Выходной сингал фоточувствительного поля или его части (U_c) в вольтах вычисляют по одной из формул:

О)

IШ I

_f,    <Ц-    ++ **w>    (3)

// = _LSL!_Li!_!!ii_^f,r-    •

^Uc 2

где t/, — уровень сигнала /-го фоточувствительного элемента. В;

U₀ — уровень отсчета для /-го фоточувствительного элемента. В;

//, , U_x — наибольшее и наименьшее значения уровней сигналов от фоточувствительных элементов фоточувствительного поля прибора или его части. В;

U₀ , U₀ — наибольшее и наименьшее значения уровней отсчета для фоточувствительного поля прибора или его части. В;

ГОСТ 28953-91 С. 5

TV—число фоточувствительных элементов фоточувствительного поля прибора или ею части. для которых проводят измерение выходного сигнала;

До — число фоточувствительных элементов фоточувствительного поля прибора или его части, соответствующее уровню отсчета /-го фоточувствительного элемента.

Примечание. В формулах (1). (2) допускается использовать другие оценки среднего значения, например медианное среднее.

2.4.2. При измерении выходного сигнала в отсутствии облучения, подлежащего регистрации (темнового сигнала), в формулах (I)... (3) вместо обозначения U_c применяют обозначение £/_т.

2.5. Показатели точности измерений

2.5.1.    Погрешность измерения выходного сигнала при оптическом вводе входного сигнала находится в интервале ± 10 %. а с уметом погрешности установления параметров облучения фоточувствительного поля прибора — в интервале ± 23 %.

2.5.2.    По1решность измерения выходного сигнала при электрическом вводе входного сигнала находится в интервале ± 10 %.

2.5.3.    Установленная вероятность для погрешностей Р= 0.95.

3. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НАСЫЩЕНИЯ И ТОКА НАСЫЩЕНИЯ

3.1.    Принцип, условия и режим измерений

3.1.1.    Метод измерения напряжения насыщения основан на определении максимального выходного сигнала, генерируемого при значениях параметров облучения фоточувствительного поля прибора (освещенности, энергетической освещенности, световой или энергетической экспозиции) или напряжения входного сигнала, обеспечивающих режим насыщения.

3.1.2.    Метод измерения тока насыщения основан на определении тока как отношения напряжения насыщения к сопротивлению резистора нагрузки в выходной цепи прибора.

3.1.3.    Условия, режим измерений и требования безопасности — по раза. I.

3.2.    Аппаратура — по разд. 1.

3.3.    Подготовка к измерениям

3.3.1.    Подготовка к измерениям — но разд. 2.

3.3.2.    При измерении напряжения насыщения и тока насыщения матричных приборов наблюдают изображение испытательной таблицы или тест-объекта на экране видео кон тро. i ь но го устройства (ВКУ) и осциллограмму выделенной строки, проходящей через крупные детали в любой части изображения.

Постепенно увеличивают значения параметров облучения фоточувствительного поля прибор;! (освещенность, энергетическую освещенность, световую или энергетическую экспозицию) или размах импульсов входного сигнала до достижения насыщения выходного сигнала.

При этом изображение испытательной таблицы или тест-объекта на экране ВКУ не должно иметь локальных, визуально наблюдаемых искажений (разрыв линий, «заиливание* темных деталей изображения) или уровень допустимых искажений изображения должен соответствовать установленному в ТУ на приборы конкретных типов.

3.3.3.    При измерении напряжения насыщения и тока насыщения линейных приборов наблю-дают изображение осциллограммы выходного сигнала на экране осциллографа.

Постепенно увеличивают значения параметров облучения фоточувствительного поля прибора до прекращения увеличения напряжения выходного сигнала не менее чем у 2 % фоточувствительных элементов прибора.

3.3.4.    Напряжение и ток насыщения допускается измерять в автоматизированных измерительных системах. Метод измерения в таких системах устанавливают в ТУ на приборы конкретных типов.

3.4.    Проведение измерений

Измеряют выходной сигнал прибора но раза. 2.

3.5.    Обработка результатов и показатели точности измерений

Обработка результатов и показатели точности измерений — но разд. 2.

При проведении измерений по п. 3.3.4 обработку результатов проводят в соответствии с алгоритмом измерений, пример которого приведен в приложении 5.

4. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВЫХОДНОЮ СИГНАЛА

4.1.    Принцип, условия и режим измерений

4.1.1.    Метол измерения основан на сравнении напряжения выходных сигналов с различных участков фоточувствительного поля прибора.

4.1.2.    Условия, режим измерений и требования безопасности — по раза. 1.

4.2.    Аппаратура — по разд. 1.

4.3.    Подготовка и проведение измерений

4.3.1.    Устанавливают значения параметров облучения фоточувствительного поля прибора в соответствии с ТУ на приборы конкретных типов.

4.3.2.    В соответствии с требованиями разд. 2 измеряют выходной сигнал со всех фоточувстви-тельных элементов или с различных участков фоточувствительного поля прибора, равномерно расположенных по полю, что устанавливается в ТУ на приборы конкретных типов, и определяют наибольшее и наименьшее значения выходного сигнала.

4.4.    Обработка результатов

4.4.1. Абсолютную неравномерность выходного сигнала (Д U_c) в вольтах вычисляют но формуле

^с=«/с_ш-«/_£а[,    (4)

где II[ . U_c — максимальное и минимальное значения напряжения выходного сигнала. В.

4.4.2. Относительную неравномерность выходного сигнала (б U_t) в процентах вычисляют по формуле

где U_e . V..    —    максимальное    и    минимальное    значения    напряжения    выходного    сигнала.    В.

^vnu ^vnui

4.4.3. Относительную среднюю квадратическую неравномерность выходного сигнала (о U_c) в процентах вычисляют по формуле    _

где N — количество фоточувствительных элементов фоточувствительного поля или его фрагментов, для которых проведено измерение выходного сигнала;

U_c — значение напряжения выходного сигнала с /-го фоточувствительного элемента. В;

U_c — напряжение выходного сигнала по фоточувствительному полю или его части, В.

4.5. Показатели точности измерений

4.5.1.    Погрешность намерений абсолютной неравномерности выходного сигнала находится в интервале ± 10 %.

4.5.2.    Погрешность измерения относительной неравномерности выходного сигнала находится в интервате ± 12 %.

4.5.3.    Погрешность измерения относительной средней квадратической неравномерности выходного сигнала находится в интервате ± 7.5 %.

4.5.4.    Установленная вероятность для погрешностей Р = 0.95. Закон распределения погрешностей — нормальный.

5. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМНОВОГО СИГНАЛА

5.1.    Принцип, условия и режим измерения

5.1.1.    Метод основан на измерении напряжения выходного сигнала прибор;» при отсутствии на фоточувствительном ноле прибора облучения, подлежащего регистрации, как разности от уровня отсчета до уровня напряжения или тока на выходе прибора.

За уровень отсчета принимают один из уровней;

- уровень темнового сигнала регистра;

6.6. Показатели точности измерений

6.6.1.    Погрешность измерении абсолютной неравномерности темпового сигнала находится в интервале ±11%.

6.6.2.    Погрешность измерения относительной неравномерности темпового сигнала находится в и терна.ie ± 13 %.

6.6.3.    Погрешность измерения относительной средней квадратической неравномерности темпового сигнала находится в интервале ± 6 %.

7. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ОБЛАСТИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Настоящий стандарт устанавливает два метода измерения монохроматической чувствительности (метод опорного приемника и метод образцового излучателя) и метод определения области спектральной чувствительности.

Измерения проводят с применением автоматизированных измерительных систем.

7.1.    Измерение монохроматической чувствительности методом опорного приемника

7.1.1.    Принцип, условия и режим измерений

7.1.1.1.    Метод измерения основан на сравнении чувствительности прибора на заданной длине волны оптического излучения с известной монохроматической чувствительностью опорного приемника.

7.1.1.2.    Измерение монохроматической чувствительности проводят при напряжении выходного сигнала фоточувстнитслыюго элемента, нс превышающем напряжение насыщения.

7.1.1.3.    Условия, режим измерений и требования безопасности — по разд. 1.

7.1.2. Аппаратура

7.1.2.1. Измерения проводят на установке, структурная схема которой приведена на черт. 2.

Черт. 2

7.1.2.2. Осветитель монохроматора должен содержать источник ихтучепия и ахроматический конденсатор.

При измерении спектральной характеристики чувствительности приборов используюг источники ихтучепия. имеющие сплошной спектр.

В качестве источника света осветителя используют лампу накаливания со светящимся телом, имеющую форму, удобную для проецирования на выходную щель монохрома гора.

Конденсатор должен обеспечивать пропускание потока излучения в диапазоне длин волн от 350 ло 1100 нм на входную щель монохроматора.

ГОСТ 28953-91 С. 9

7.1.2.3.    В качестве источника мигания осветителя применяют источники постоянного тока, которые обеспечивают нестабильность тока нагрузки не более ± 0.5 %.

7.1.2.4.    Световой затвор должен обеспечивать прерывание потока излучения осветителя.

Устройство управления световым затвором должно обеспечивать переключение затвора и

фиксацию затвора в закрытом или открытом состоянии.

7.1.2.5.    Для измерения напряжения источника мигания применяют вольтметр класса точности не хуже 0.2.

7.1.2.6.    Устройство выделения монохроматического излучения — по раза. 1.

7.1.2.7.    В качестве опорных приемников применяют приемники, обеспечивающие получение сигнала, пропорционального мощности монохроматического излучения на выходе монохроматора в диапазоне длин волн от 350 до 1100 нм.

Допускается применять несколько опорных приемников, обеспечивающих проведение измерений в указанном диапазоне длин волн перекрывающимися поддиапазонами.

Основная погрешность калибровки опорных приемников — нс более 8 %. на краях диапазона - 10 %.

7.1.2.8.    Синхрогенератор или блок задания электрического режима — по разд. I.

7.1.2.9.    Резистор нагрузки или стабилизатор рабочего тока выходною транзистора прибор;! — по разд. 1.

7.1.2.10.    Для измерения сигнала опорного приемник;! используют ампервольтметр, обеспечивающий измерение тока и напряжения с погрешностью, не превышающей ± 8 % при установленной вероятности Р = 0.95. и вывод информации в параллельном цифровом коде.

7.1.2.11.    Усилитель — по разд. I.

7.1.2.12.    Устройство отображения выходного сигнала — по разд. 1.

7.1.2.13.    Устройство измерения — по разд. 1.

7.1.2.14.    ЭВМ-по разд. 1.

7.1.2.15.    Графопостроитель должен обеспечивать представление измерительной информации в фафическом виде.

7.1.3.    Подготовка к измерениям

7.1.3.1.    Заносят в память ЭВМ ординаты спектральной характеристики чувствительности опорного приемника. При проведении измерений сонорным приемником не допускается периодическая градуировка установки.

7.1.3.2.    Включают устройство выделения монохроматического научения и наблюдают на экране видеоконтрольного устройства изображение освещенного фоточувствительного поля.

Выбирают пять участков, содержащих не менее пяти фоточувствительных элементов, в центре и по углам, фоточувствительного поля в равномерно освещенных зонах, свободных от дефектов фона, и последовательно устанавливают в этих зонах изображение маркера выделенного фоточувствительного элемента.

7.1.4.    Проведение измерений

7.1.4.1.    Устанавливают размер щели монохроматора и. изменяя длину волны монохроматического излучения на выходе монохроматора с заданным шагом, определяют длину волны, соответствующую наибольшему значению выделенного фоточувствительного элемента.

7.1.4.2.    Не изменяя дшны волны монохроматического излучения, регулируют мощность поток;! излучения изменением ширины щелей монохроматора гак. чтобы сигнал от выделенного фоточувст-внтельного элемента составил от 50 % до 90 % напряжения насыщения, измеренного по разд. 3.

7.1.4.3.    Не изменяя размеров входной и выходной щелей монохроматора и напряжения питания лампы осветителя, измеряют и заносят в память ЭВМ значения выходного сигнала при измерении длины волны монохроматического излучения в заданном диапазоне длин волн с шагом, соответствующим цене деления монохроматора.

7.1.4.4.    Облучают фоточувствительную поверхность опорного приемника выходным потоком монохроматор;! и. изменяя длину волны монохроматического излучения, измеряют и заносят в память ЭВМ значения выходного сигнала опорного приемника на длинах волн, устанавливаемых по п. 7.1.4.3 при ширине щелей монохроматора по п. 7.1.4.2.

7.1.4.5.    Измерения по пн. 7.1.4.1—7.1.4.3 проводят для участков, указанных в п. 7.1.3.3.

Значения выходного сигнала последовательно заносят в память ЭВМ.

7.1.5.    Обработка результатов

Монохроматическую чувствительность (,5>) в вольтах на ватт (амперах на вагт) вычисляют по формуле