Приложение Д (справочное). Примеры расчета погрешностей измерения параметров и определения характеристик фотоэлектрического полупроводникового приемника излучения и фотоприемного устройства

Приложение Д
(справочное)

Примеры
расчета погрешностей измерения параметров и определения характеристик фотоэлектрического полупроводникового приемника излучения и фотоприемного устройства

Д.1 Обработка результатов прямых измерений

Обработку результатов прямых измерений осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 8.736.

Д.2 Обработка результатов косвенных измерений

Обработку результатов косвенных измерений осуществляют в соответствии со следующими требованиями:

- пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей СИ по [4] рассматривают в качестве границ неисключенной систематической погрешности;

- правила суммирования независимых составляющих неисключенной систематической погрешности результата измерения соответствуют [4];

- неисключенные систематические погрешности СИ каждого типа и погрешности поправок рассматривают как случайные величины с равномерным распределением;

- суммирование неисключенных составляющих систематической погрешности СИ, имеющих корреляционные связи, вычисляют по формуле

,

(Д.1)

где , - границы i-й, j-й неисключенных систематических погрешностей;

- коэффициент корреляции между каждой парой составляющих погрешностей, принимающей значения от минус 1 до плюс 1;

- суммирование случайных составляющих погрешностей СИ, имеющих корреляционные связи, вычисляют по формуле

,

(Д.2)

где , - СКО i-го (j-го) результата измерения.

Д.3 Расчет погрешности измерения удельной обнаружительной способности

Д.3.1 Значение удельной обнаружительной способности D*, Вт ^-1 Гц ^1/2 см, вычисляют по формуле

.

(Д.3)

Д.3.2 Результирующую погрешность вычисляют по формуле

,

(Д.4)

где , - неисключенные систематическая и случайная составляющие результирующей погрешности измерения.

Д.3.3 СКО случайной составляющей результирующей погрешности измерения вычисляют по формуле

,

(Д.5)

где K - значение коэффициента влияния нестабильности вращения модулятора на СКО измерения сигнала (при ослаблении 40 дБ/декаду не превышает 2);

- СКО результата измерения нестабильности вращения модулятора,  0,87 %;

- СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности потока источника излучения,  1,15 %;

- СКО результата измерения сигнала за счет погрешности установления и поддержания питания испытуемого образца,  1,7 %;

- СКО результата измерения шума за счет погрешности установления и поддержания питания испытуемого образца,  1,7 %;

- коэффициент корреляции, К _п = 1 при одновременном измерении напряжения фотосигнала и напряжения шума, К _п = 0 при одновременном измерении напряжения фотосигнала и напряжения шума;

- СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности коэффициента передачи усилительного устройства,  1,45 %;

- СКО результата измерения шума за счет нестабильного коэффициента передачи, 1,45 %;

- при одновременном измерении напряжения фотосигнала и напряжения шума;

- при одновременном измерении напряжения фотосигнала и напряжения шума;

- СКО результата измерения сигнала за счет невоспроизводимости показаний регистрирующего прибора,  1,7 %;

- СКО результата измерения шума за счет невоспроизводимости показаний регистрирующего прибора,  1,7 %;

- СКО результата измерения эквивалентной шумовой полосы пропускания усилительного устройства,  1,7 % [при использовании формулы (13)];

- СКО результата измерения эффективной фоточувствительной площади испытуемого образца,  =  3,7 %, вычисляемое по формуле

,

(Д.6)

где - СКО результата измерения площади за счет конечного значения цены деления измерительного микрометра,  1 %;

- СКО результата измерения облученности испытуемого образца,  3,8 %, вычисляемое по формуле

,

(Д.7)

где - СКО результата измерения температуры полости полного излучателя относительно модулятора, 0,4 % (для T = 500 К);

- СКО результата измерения расстояния от диафрагмы полного излучателя до испытуемого образца,  0,5 %;

- СКО результата измерения площади диафрагмы полного излучателя,  1,2 %;

- СКО результата измерения коэффициента формы модуляции,  3 %.

По формуле (Д.5) получают:

 6,3 % - при неодновременном измерении сигнала и шума;

 5,4 % - при одновременном измерении сигнала и шума.

Границы неисключенной систематической составляющей результирующей погрешности измерения вычисляют по формуле

,

(Д.8)

где - границы неисключенной систематической погрешности определения эквивалентной шумовой полосы пропускания усилительного устройства по методике приложения В, 10 %;

- границы неисключенной систематической погрешности определения напряжения шума за счет конечного значения времени измерения вычисляют по формуле

,

(Д.9)

отсюда при  = 160 Гц и t = 10 с,  = 2 %.

По формуле (Д.8) получают  = 5,4 %.

По формуле (Д.4) получают:

 = 13,5 - при неодновременном измерении U _c и U _ш;

 = 12,0 - при одновременном измерении U _c и U _ш.

Результирующая погрешность определения удельной обнаружительной способности находится с заданной вероятностью Р = 0,95 в интервале  13,5 % при неодновременном измерении U _c, U _ш и в интервале  12 % при одновременном измерении U _c и U _ш.

Д.4 Расчет погрешности определения нормированной характеристики (относительной спектральной характеристики чувствительности)

Д.4.1 Результирующую погрешность относительной спектральной характеристики чувствительности вычисляют по формуле

,

(Д.10)

где - СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности потока источника излучения,  1,15 %;

- СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности вращения модулятора,  0,87 %, К = 2;

- СКО результата измерения сигнала за счет погрешности установления и поддержания питания контрольного ФЭПП или ФПУ,  1,7 %;

- то же для испытуемого образца;

- СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП или ФПУ за счет нестабильности коэффициента передачи усилительного устройства,  1,45 %;

- то же для испытуемого образца;

- СКО спектральной погрешности монохроматора,  1 %;

- СКО результата определения относительной спектральной чувствительности контрольного ФЭПП или ФПУ по уровню 0,1-1,0 от максимального значения,  2 %;

- СКО результата измерения сигнала за счет нелинейности энергетической характеристики контрольного ФЭПП или ФПУ,  0,59 %;

- СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП или ФПУ за счет невоспроизводимости регистрирующего прибора,  1,7 %;

- СКО результата измерения сигнала испытуемого образца за счет невоспроизводимости регистрирующего прибора,  1,7 %;

- СКО результата измерения сигнала испытуемого образца за счет спектральной неоднородности освещенности плоскости многоэлементного ФЭПП или ФПУ,  1 %;

- СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП или ФПУ за счет его нестабильности за время измерения,  0,3 %;

- то же для испытуемого образца;

- СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП или ФПУ за счет мешающего излучения монохроматора,  1,7 %;

- то же, для испытуемого образца,  1,7 %;

- СКО результатов измерений сигналов испытуемого образца за счет разницы оптических длин путей в его каналах,  5 %.

Д.4.2 Результирующая погрешность определения относительной спектральной характеристики чувствительности по уровню 0,1-1,0 от максимального значения находится в интервале  16 % с заданной вероятностью Р = 0,95 при расположении относительной спектральной характеристики чувствительности в области атмосферных полос поглощения и  11 % при отсутствии полос поглощения.

Д.5 Расчет погрешности определения ненормированной характеристики (абсолютной спектральной характеристики чувствительности)

Д.5.1 Результирующую погрешность определения абсолютной спектральной характеристики чувствительности испытуемого образца вычисляют по формуле

,

(Д.11)

где - СКО результата измерения облученности в плоскости испытуемого образца,  3,8 %;

- результирующая погрешность определения относительной спектральной характеристики чувствительности испытуемого образца:

 - вне области поглощения атмосферы;

- в области поглощения атмосферы;

- СКО результата измерения эффективной фоточувствительной площади испытуемого образца,  3,7 %.

Д.5.2 Результирующая погрешность определения абсолютной спектральной характеристики чувствительности испытуемого образца по уровню 0,1-1,0 от максимального значения находится в интервале  15,5 % с заданной вероятностью Р = 0,95 вне области поглощения атмосферы и  18 % в области поглощения атмосферы.