1、量BICS 31.260 L 52 和国国家标准主t/、中华人民GB/T 13584-2011 代替GB/T13584 1992 红外探测器参数测试方法Measuring methods for paramaters of infrared detectors 2012-07-01实施2011-12-30发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会要命PHH应协h伪hue-丁白地mM飞睛啊川1330E ost AM肝、毁，、常运GB/T 13584-2011 目次前言.皿1 范围-2 规范性引用文件.3 术语和定义4 符号和单位-5 ，总贝tl46 测试方法.附录A(
2、规范性附录)黑体光谱能量因子F 28 I GB/T 13584-2011 目。昌本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准代替GB/T13584-1992(红外探测器参数测试方法。本标准与GB/T13584-1992(红外探测器参数测试方法相比主要变化如下:一一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、光谱响应、响应元面积等。本标准由中华人民共和国工业与信息化部提出。本标准由中国科技集团公司第十一研究所归口。本标准起草单位:中国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、
3、申晓萍。本标准所代替的历次版本发布情况为:一-GB/T13584-1992。mu GB/T 13584-2011 红外探测器参数测试方法1 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。2 规范性引用文件本章无条文。3 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-element infrared detector 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 黑体晌应率black body responsivity 探测器输出的电
4、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)与入射辐射功率的基频分量的均方根值之比。用Rbb表示。3.3 探测器曝声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Vn表示。3.4 探测器的光谱晌应spectral response 探测器的相对响应与入射辐射波长的函数关系，用R表示。3.5 探测率detectivity 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 晌应率不均匀性responsi
5、vity non-uniformity 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UR表示。3. 7 有效像元率operable pixel factor 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Nef表示。1 G/T 13584-2011 3.8 噪声等效功率noise equivalent irradiation power 使探测器的输出信噪比为1时所需人射到探测器上的入射功率，用NEP表示。3.9 脉冲晌应时间pulsed responsive time 探测器对光
6、脉冲响应的延迟时间，用飞表示上升时间，用R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o.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1a)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10%上升到ll90%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。3. 10 信号电压(相对值1. 00 0.63 0.37 。 A 鸟- ，司- a) 频率响
7、应frequency response 图1探测器的响应率随调制频率的变化关系。3. 11 标称面积nominal area 时间/5信号电压(相对值)1. 0 0.9 0.1 。-1 11 1 1 1 1 。，。-tr-+ 1 1 1 1 11 11 11 1. 11 11 , 1 11 11 11 I I T，11 1口一.-=-t】，_一斗1 , 11 , . b) 脉冲晌应时间时间/5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effective area 探测器的有效响应区域，用Ae表示。3. 13 3. 14 零偏压结电睿junc
8、tioncapacitance with non-biasing 探测器两端的电压变化接近于零时所测得的电容。零偏压结电阻junctionresistance with non-biasing 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pyroelectric detector capacitor 热释电探测器两电极间的电容。GB/T 13584一20113. 16 直流电阻direct current resistance 探测器两端的直流电压与直流电流之比。3. 17 高电阻high detector resistance 电阻值等于或大于1010。的热释电
9、探测器的电阻。4 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符号名称单位A , 探测器有效面积cm2 An 探测器标称面积cm2 Co 零偏压结电容pF C 热释点探测器的电容pF Dbb 黑体探测率cm. Hz! /W D: 光谱探测率cm. Hz! /W f 调制频率Hz tJ.f 频谱分析仪带宽Hz F 黑体光谱能量因子G 增益dB E 黑体辐照度W/cm2 NEP 噪声等效功率w P 辐射功率w Rbb 黑体响应率V/W;A/W R 探测器相对光谱响应率V/W RoaI 标准电阻。Rd 探测器电阻。RL 负载电阻。Ro 零偏压结电阻。T 黑体温度K S() 参考探测器的相对
10、光谱响应率V/W Vn 探测器噪声电压V V , 信号电压V Zd 探测器阻抗。T 时间常数s A 辐射波长m UR 响应率不均匀性N .r 有效像元率3 GB/T 13584-2011 5 总则5. 1 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。5.2 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 极眼值对所有的测试，测试条件都不能超过探测器的极
11、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。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。5.2.4 黑体辐射源黑体辐射源的
12、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0.1n。5.2.6.2 振动在测试过程中，应避免强的机械冲击和振动。4 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
13、进行，特殊要求者应在详细规范中规定。正常大气条件:一一温度为15oC35 oC; 一一-相对湿度为10%80%; 大气压力为86kPa106 kPao 仲裁条件:一一一温度为25oC士1oC; 一一相对湿度为15%75%; 一一大气压力为86kPa 106 kPa。5.2.7 光学路程GB/T 13584-20门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。6 测试方法6. 1 方法1010:黑体晌应率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 测试方框圈测试系统
14、框图如图2所示。图2黑体晌应率测试方框图才注|标准信号发生器5 GB/T 13584-2011 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，温度的稳定度优于土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21. 10 Hz, 12. 5 Hz , 60 Hz , 300 Hz , 400 Hz , 600 Hz, 800 Hz, l 000 Hz, l 250 Hz, 2 500 Hz和20000 Hz;优选下列各孔径为黑体辐射孔径:0.5mm , l mm
15、,2 mm , 3 mm , 4 mm , 5 mm , 6 mm , 7 mm , 8 mm , 10 mmo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。6. 1. 3. 2 前置般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，其精度应优于土1%，输出电压可调，对50n负载能输出不小于1V的均方根值，频率可调，其
16、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频率范围应满足测试要求，其精度应优于土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一一前置放大器的电路，该电路还包括一只注入信号的标准电阻Rcal被测探测器通过它接地，Rcal的阻值与电路的阻值相比是很小的，通常用1n电阻。6. 1. 3. 7 锁相放大器相位锁定应小于300，相位漂移应小于5%
17、。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O.1 s100 s范围内可调，峰值因子不小于4。当调制频率小于等于12.5Hz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100，调节黑体辐射孔径与被测探测器之间的距离，使被测6 探测器输出足够大的信号。6. 1.4.2 确定偏置范围GB/T 13584-2011 调节偏置电
18、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Blv. 调节频谱分析仪的中心频率与调制频率f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，用频谱分析仪读出前放输出信号Vf;再根据不同测试放大器，确定系统的增益G，Vf与G相除，得出信号电压V.0 6. 1.5 计算6. 1. 5. 1 黑体辐照度黑体辐照度E按式(1)计算:式中zE -一一黑体辐照度，W/cm2; 一一调制因子;E 黑体辐射源的有效发射率; 斯芯藩-玻尔兹曼常数;T 黑体温度，K;T。一一环境温度，K;E=哩旦:二T6)Ae A 黑体辐射源的光栏面积，
19、cm2; L 黑体辐射菁、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P按式(2)计算:式中:P一一辐射功率，W;An-一探测器标称面积，cm206. 1.5.3 计算黑体晌应率黑体响应率Rbb按式(3)计算:式中tRbb一一黑体响应率，V/W;k一一信号电压，V。6. 1.6 规定条件规定条件如下:a) 环境温度，K;P=AnE Rhh = V. -bb - P . ( 1 ) . ( 2 ) . ( 3 ) 7 GB/T 13584-2011 b) 探测器工作温度，K;c) 探测器面积，cm2; d) 黑体温度，K;e) 黑体辐射
20、源的辐射孔径，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，cm;i) 频谱分析仪带宽，Hz;j) 偏段值，V;k) 标准电阻Rca1，006.2 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。前置放大器频谱分析仪标准衰减器标准信号发生器圄3睡声测试方握圄6.2.3 测量仪表测量仪表应符合6.1. 3. 26. 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问偏置加在探测器上，
21、将标准信号发生器的输出信号调到零，设定测试用带宽.j，用频谱分析仪测量噪声VN。6.2.4.2 测量除去被测探测器后的测试系统的噪声叫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8 GB/T 13584-2011 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时，改变频谱分析仪的中心频率，记录不同频率下的噪声叫。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Vn按式(4)计算:1-z 、，-9,L
22、R f/ zd-R一-l-2 -飞/zh-fJ U-A -r飞-nu zp n u-2N u r二n v . ( 4 ) 式中zVLn一一负载电阻的热噪声，V;RL一一负载电阻，也Rd -一一探测器电阻，0;t1f一一频谱分析仪带宽，Hz。6.2.6 规定条件规定条件如下za) 环境温度，K;b) 探测器工作温度，K;c) 频谱分析仪带宽，Hz;d) 偏置值，V;巳)探测器电阻，队。负载电阻，0。6.3 方法1030:光谱晌应6.3.1 副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
23、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。相对响应1. 0 v 1 ./ / / 0.5 0.1 2 4 6 8 10 12 14 波长/Jlm图4相对光谱晌应9 GB/T 13584-2011 6.3.2 方法1用分光光谱仪进行光谱晌应测试6.3.2. 1 测试方框图见图506.3.2.2 测量仪表6.3.2.2. 1 辐射翻调制盘被测探测器参考放大器图5分光光谱仪测试方框图前置放大器前置放大器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:!:1%。电流稳定度应优于土0.5%，硅碳棒或能斯特灯应放在适宜的罩子或套筒内。
24、6.3.2.2.2 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. 5 Hz , 60 Hz , 800 Hz , l 000 Hz o 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。6.3.2.2.4 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
25、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/T 13584-2011 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Vr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Vro6.3.2.3.2 测量被测探测器的输出信号Vd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
26、大器测量被测探测器的输出信号Vdo6.3.2.4 计算探测器的相对光谱响应凡按式(5)计算z式中zS()一一参考探测器的相对光谱响应。-) 一一二 Vr 6.3.3 方法2用傅立叶红外光谱仪进行光谱晌应测试6.3.3.1 测试方框圄. ( 5 ) 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函数关系。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606.3.3.2 测量仪器测量仪器如下:被测探测器参考探测器固6傅立叶红外光谱仪测试方捏图a) WQF-400系列傅立叶变换红外光谱仪;b) 计算机
27、;c) 打印机;d) 前置放大器;e) 数字多用表。11 GB/T 13584-2011 6.3.3.3 副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入、输出引线。c) 给探测器通气通电使其正常工作。d) 采集被测探测器光谱曲线。e) 处理并归一化得到被测探测器的相对光谱曲线。f) 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，%;c)
28、探测器工作温度，K;d) 参考探测器;e) 参考探测器调制频率，Hz;f) 被测探测器调制频率，Hz;g) 人射狭缝，ffiffi;h) 波长范围，ffi;i) 偏置值，V;j) 窗口材料。6.4 方法1040:黑体探测率、晌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入射功率和某一带宽的条件下信号和噪声的检测，获得探测器在单位入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 测试方框圄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306.4.3 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. 2-6.
29、1. 3. 8的要求。6.4.4 测量步骤黑体响应率Rbb的测量按6.1.4的规定进行。噪声电压Vn的测量按6.2.4的规定进行。12 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:式中zA一一探测器标称面积，cm2; ，1f一一频谱分析仪带宽。6.4.5.2 光谱探测率光谱探测率Dt按式(7)计算:式中:F一一黑体光谱能量因子;R 探测器的相对光谱响应。Dbb =轩在.，1fD* =_DR 艺王币;AAGB/T 13584-2011 . ( 6 ) . ( 7 ) 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1rn-30rn(波长间隔
30、为0.5rn)的F.值。6.4.5.3 晌应率不均匀性探测器的像元不均匀性UR按式(8)计算:人，yf1hH-Ehh)2)100%-Rbb N -(a+的全fDm m 式中zRbbi 探测器像元响应率FRbb一一探测器像元平均响应率;N一一探测器总像元数。6.4.5.4 有效像元率探测器的有效像元率Nef按式(9)计算:式中zNef =l- , x 100% - N - (a +的， a一一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%); b 探测器像元噪声大于平均噪声G倍的像元数(G一般为5); N一一探测器总像元数。6.4.6 规定条件规定条件如下za) 环境温度，K;b
31、) 探测器工作温度，K;c) 黑体温度，K; ( 9 ) 13 GB/T 13584-2011 d) 调制频率，Hz;e) 频谱分析仪带宽，Hz;f) 探测器面积，cm2; g) 偏置值，V。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 测试方框圄测量信号V.的测试方框图见图2。测量噪声Vn的测试方框图见图306.5.3 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Vn的测量仪表应符合6.1.3. 26.1. 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
32、准直接6.1.4.1的规定进行。b) 确定偏置范围偏置的确定按6.1. 4. 2的规定进行。c) 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VD噪声电压Vn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:式中zNEP=-E V./Vn P一一入射到探测器上的辐射功率，W;V.一一信号电压，V;Vn一一噪声电压，Vo14 ( 10 ) 6.
33、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;e) 频谱分析仪的带宽，Hzo6.6 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 脉冲晌应时间6.6. 1. 1 测试目的GB/T 13584-2011 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 测试方桂图测试系统框图如图7所示。脉冲激光器6.6.1.3 测量仪表测量仪表如下za) 脉冲激光器被测探测器宽带放大器示波器偏置电源圈7脉冲晌应时间测试方框圈脉冲激光器的波长应在被测探测器的工作技段
34、范围内。矩形脉冲的前、后沿均应小于1nso应使探测器工作在线性范围。b) 宽带放大器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。c) 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，使激光束垂直入射到被测探测器的灵敏面上。15 GB/T 13584-2011 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。c) 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。6.6. 1.5 规定条件规定条件如
35、下za) 探测器工作温度，K;b) 激光脉冲的前沿和后沿，S;c) 脉宽，5;d) 激光功率，W;e) 激光器的工作波长，m。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): 式中:一一角频率，rad/5oR(O) R(j) =一一十一丁y1+42 f2 r2 r=-一一一-一-2f ( 11 ) ( 12 ) 则时间常数是指响应率下降到最大值的O.707时的角频率的倒数值，与该角频率对应的频率f就是探测器的响应率下降到最大值的O.707时的调制频率(即截止频率)，如图8所示。响应率相
36、对值1. 0 0.707 I 。调制频率1Hz截止频率图8频率响应6.6.2.2 测试方框圄测试系统框图如图9所示。16 6.6.2.3 测量仪表测量仪表如下za) 激光器固9频率响应测试框圄GB/T 13584-20门激光器应选用单模、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，功率稳定度应优于土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，电压稳定度应优于土1%Q频率稳定度应优于1010输出阻抗应与调制器阻抗相匹配。c) 电光调制器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. l. 3b)的要求。
37、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za) 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。b) 直线性验证直线性验证按6.6.l. 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O.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za) 电光调制器的调制度，%;b) 调制电压，V;c) 探测器工作温度，K;d) 频谱分析仪带宽，Hz;e) 激光功率，W;17 GB/T 13584-2011 f
38、) 激光器的工作波长，ffio6. 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。被测探测器/光刻版光学显微镜电视摄像机图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) 光学显微镜显示器光学显微镜的放大倍数为40倍1500倍，X、Y方向可调，调节精度为士1/ffi，测微目镜分度值为o.5ffio标准分划板分度值为0.5ffi，内置可转棱镜自由选择方向。b) 电视摄像机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
39、屏幕大于31Cffi o d) 图像数字转换图像数字转换采用8位16位A/D变换。3位4 l数码显示，数字转换的不确定度优2 2 于1%。6.7. 1.4 测量步骤测量步骤如下za) 系统校正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An按式(13)计算:18 式中zd=(a+的。表示探测器的直径，cm;一二X方向上的探测器尺寸，cm;
40、b一-y方向上的探测器尺寸，cmoAn=td 当被测探测器为方形时，探测器的标称面积An按式(14)计算:6.7.1.6 规定条件规定条件如下za) 洁净度，级;b) 相对湿度，%;c) 环境温度，K;d) 探测器标称尺寸，cmo6.7.2 有效面积6.7.2. 1 测试目的An =a X b 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。6.7.2.3 测量仪表光点扫描装置测量仪表要求如下za) 光源固11有效面积测试方框图GB/T 13584-2011 . ( 13 ) . ( 14 ) 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
41、测器的工作波段范围。激光功率的稳定度优于:1:4%，黑体辐射源应符合6.1.3.1的要求。b) 光学系统光学系统的会聚光斑直径:对1m3m波段小于等于10m;对3m5m波段小于等于30m;对8m14m波段小于等于75mo会聚光斑能透过窗口、介质膜等，到达探测器光敏面。c) 光点扫描装置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/T 13584-2011 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%。e) 前置放大器前置放大器应符合6.1. 3. 2的要求.f) 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
42、. 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，插入衰减片，便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Ae按式(15)计算:式中:Rm皿一-R(x，y)的最大值;S 一一探测器基片面积，cm206.7.2.6 规定条件规定条件如下:a) 光源;b) 光斑大小，m;c) 激光器波长，ID;d) 相对湿度，%;e) 环境温度，K;f) 探测器标称面积，cm206.
43、8 方法1080:阻抗6.8. 1 定义Ae = f扣(叫灿/Rmax( 15 ) 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): 式中zRd一一阻抗实部zXd一一阻抗虚部。20 Zd =Rd + jXd ( 16 ) 6.8.2 零偏压结电窑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6.8.2.3 测量仪表测量仪表要求如下za) 信号发生器图12零偏压电容测试方框图信号发生器的频率稳定度优于土0.1%，输出电压稳定度优于土0.2%。b) 频谱分析仪频谱分
44、析仪应符合6.1.3. 8的要求。c) 数字电压表GB/T 13584-2011 频谱分析仪数字电压表的输入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%。d) 标准电阻箱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土0.1%。6.8.2.4 测量步骤测量步骤如下za) 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，放入屏蔽盒。2 说明:T一一高频变压器。圄13光照面为P型的零偏压结电容测试电路图21 GB/T 13584-2011 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。3 说明:T一一高频变压器。图14光照面为N型的零
45、偏压结电容测试电路圄b) 选择标准电容选择标准电容Cz，确定合适的量程。c) 调节电桥的平衡信号发生器的频率置于250000 Hz，调节直流电压，使被测探测器两端的电压小于0.2mVo反复调节信号发生器的输出和标准电阻箱的电阻凡、凡，直至满足频谱分析仪的指示小于或等于2V和被测探测器两端的交流电压小于或等于3mV，记下Cz、凡和凡。6.8.2.5 计算探测器的零偏压结电容C。按式(17)计算:式中zCz 一一桥路标准电容，pF;R3、R4一一桥路电阻，006.8.2.6 规定条件规定条件如下za) 测试频率，Hz;b) 探测器两端的直流电压，V;c) 探测器两端的交流电压，V;d) 相对湿度，
46、%;e) 环境温度，K。6.8.3 零偏压结电阻6.8.3. 1 测试目的CO二Cz=是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 测量仪表测量仪表应符合6.8.2.3的要求。. ( 17 ) GB/T 13584-2011 6.8.3.4 测量步骤测量步骤如下:a) 电路连接按图15的测试电路连接被测探测器，放入屏蔽盒。气Jl们说明zT 玻莫合金变压器。次级输出阻抗远小于Ro.虚部远大于Ro.RL远小于儿。图15零偏压结电阻测试电路图b) 选择标准电阻值将信号发生器的输出置于零，选择标准电阻箱的电阻值，便被测探测
47、器两端的直流电压小于或等于0.2 mV，记下RL的阻值。c) 测量将信号发生器的频率置于1000 Hz，调节输出电压，使被测探测器两端的电压小于或等于2mV, 从频谱分析仪上记下矶、V2的数值。6.8.3.5 计算探测器的零偏压结电阻RQ挂式(18)计算zRn二V2_ Rl U V1 _ V2 -L . ( 18 ) 式中:V1一一负载电阻和探测器结电阻上的交流电压，V:V2一一一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 热释电探测器的电睿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 测试方框固测试系统框图如
48、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。23 GB/T 13584-2011 6.8.4.4 测量步骤a) 电路连接按图16的测试电路连接被测探测器，放入屏蔽盒。R 说明:T一一自藕变压器。图16热释电探测器的电窑测试电路圄b) 调节电桥的平衡将信号发生器的频率置于1000 Hz，输出电压为1V，确定自藕变压器两个绕组之比，调节C、儿，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G的数值。6.8.4.5 计算热释电探测器的电容C按式(19)计算:在C3. ( 19 ) 式中:Wj川T2一白藕变压器绕组，I!: C2 一一标准电容，pF。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 测试方框圄测试系统框图如图17所示。24 GB/T 13584-20门数字电压表图17直流电阻测试方框图6.8.5.3 测量仪表测量仪表要求如下:a) 稳压电源稳压
