allgosts.ru31. ЭЛЕКТРОНИКА31.260. Оптоэлектроника. Лазерное оборудование

ГОСТ 25213-82 Лазеры. Методы измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения

Обозначение:
ГОСТ 25213-82
Наименование:
Лазеры. Методы измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения
Статус:
Действует
Дата введения:
07/01/1983
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
31.260

Текст ГОСТ 25213-82 Лазеры. Методы измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения



ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

ЛАЗЕРЫ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ И ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

ГОСТ 25213-82

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 621.375.826.085 : 006.354    Группа Т35

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЛАЗЕРЫ

Методы измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения

Methods for measurement of the pulse length and the pulse repetition frequency

ГОСТ

25213-82

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 апреля 1982 г. № 1501 срок введения установлен

с 01.07. 1983 г.

Настоящий стандарт устанавливает два метода измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения лазеров, работающих в режиме однократного импульса, серии импульсов и периодической последовательности импульсов (частотном):

А — метод непосредственной оценки;

Б — метод, основанный на воспроизведении формы импульса излучения.

Стандарт следует применять совместно с ГОСТ 24714—81.

1. ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ

Измерение длительности и частоты повторения импульсов лазерного излучения основано на преобразовании лазерного излучения в электрический сигнал и измерении длительности (частоты повторения) импульса электрического сигнала.

Издание официальное ★

Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1982

2. МЕТОД А

2.1.    Аппаратура

2.1.1.    Схема расположения средств измерений и вспомогательных устройств при измерении приведена на чертеже.

исследуемый лазер; 2—оптическая система; 3—ослабитель; 4—измерительный преобразователь;    5—измеритель

временных интервалов (частотомер); 6—средство юстировки

Перечни рекомендуемых средств измерений и вспомогательных устройств приведены в приложении 1.

2.1.2.    Оптическая система должна обеспечивать распространение лазерного излучения в заданном телесном угле и попадание пучка лазерного излучения на измерительный преобразователь. При этом плотность мощности (энергии) излучения на выходе оптической системы не должна превышать предельно допустимую для измерительного преобразователя лазерного излучения.

В качестве элементов оптической системы могут применяться экраны, диафрагмы, линзы и другие вспомогательные устройства.

Погрешность, вносимая оптической системой, обусловленная искажением формы импульса лазерного излучения, не должна превышать 5%.

Если размеры поперечного сечения пучка и плотность мощности (энергии) лазерного излучения не превышают размеров приемной площадки и предельно допустимой плотности мощности (энергии) измерительного преобразователя, оптическую систему не применяют.

2.1.3.    Ослабитель должен обеспечивать поглощение или отражение заданной доли энергии лазерного излучения.

Коэффициент ослабления ослабителя (К) определяют из условия

К>

О)

где Wn — энергия импульса излучения, указанная в стандартах на лазеры, Дж;

Wu — верхний предел энергетического диапазона измерительного преобразователя, Дж.

Погрешность, вносимая ослабителем, обусловленная искажением формы импульса лазерного излучения, не должна превышать 5%.

Если энергия импульса (мощность) лазерного излучения не превышает верхнего предела энергетического диапазона измерительного преобразователя, ослабитель не применяют.

2.1.4.    Спектральный, энергетический и временной диапазоны измерительного преобразователя должны обеспечивать преобразование лазерного излучения исследуемого лазера. Время нарастания переходной характеристики измерительного преобразователя должно быть не менее чем в три раза меньше длительности импульса лазерного излучения, если иное не установлено в стандартах или ТУ на конкретные типы лазеров.

Пр имечание. Допускается применять измерительные преобразователи, у которых время нарастания переходной характеристики меньше длительности импульса лазерного излучения менее чем в три раза, но при этом погрешность измерения длительности и частоты повторения импульса излучения должна соответствовать установленной в п. 2.3.

Погрешность измерительного преобразователя, обусловленная нелинейностью характеристики преобразования лазерного излучения, не должна превышать 5%.

2.1.5.    Временной и энергетический диапазоны измерителя временных интервалов и частотомера должны обеспечивать измерение длительности и частоты повторения импульса электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя.

Допускаемая основная погрешность измерителя временных интервалов не должна превышать 10%, частотомера 1%.

2.1.6.    Средство юстировки должно обеспечивать прохождение оси диаграммы направленности лазерного излучения через центры приемных площадок оптической системы, ослабителя, измерительного преобразователя. В качестве средства юстировки рекомендуется применять визуализатор, газовый лазер непрерывного режима работы в видимой области спектра с расходимостью пучка излучения не более 10' или другие вспомогательные устройства.

2.2.    Подготовка и проведение измерений

2.2.1. Устанавливают исследуемый лазер, средства измерения и вспомогательные устройства и готовят их к работе в соответствии с нормативно-технической документацией на них.

2.2.2.    Соединяют измерительный преобразователь с измерителем временных интервалов (частотомером).

2.2.3.    Включают исследуемый лазер.

2.2.4.    Добиваются попадания пучка лазерного излучения в центр приемных площадок оптической системы, ослабителя, измерительного преобразователя. Контроль прохождения лазерного

излучения осуществляют визуально с помощью визуализатора или другого средства юстировки.

Если в качестве средства юстировки используют газовый лазер, то исследуемый лазер включают после процесса юстировки.

2.2.5. Включают измеритель временных интервалов (частотомер) и определяют длительность (частоту повторения) импульса лазерного излучения.

2.3. Показатели точности измерений

2.3.1.    Погрешность измерения длительности импульса лазерного излучения находится в пределах ±15% при доверительной вероятности 0,95.

2.3.2.    Погрешность измерения частоты повторения импульсов излучения находится в пределах ±10% при доверительной вероятности 0,95.

2.3.3.    Расчет погрешности измерения приведен в справочном приложении 2.

3. МЕТОД Б

3.1.    Аппаратура

3.1.1.    Схема расположения средств измерения и вспомогательных устройств при измерении должна соответствовать указанной на чертеже (п. 2.1.1), где измеритель временных интервалов (частотомер) заменен осциллографом.

3.1.2.    Временной и энергетический диапазоны осциллографа должны обеспечивать измерение параметров импульса электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя. Допускаемая основная погрешность осциллографа не должна превышать 5%.

3.2.    Подготовка и проведение измерений

3.2.1.    Подготовка к измерению — по п. 2.2.1.

3.2.2.    Соединяют измерительный преобразователь с осциллографом.

3.2.3.    Проводят операции по пп. 2.2.3 и 2.2.4.

3.2.4.    Включают осциллограф и устанавливают коэффициент развертки изображения импульса таким, чтобы измеряемый импульс занимал не менее половины рабочей части экрана; при измерении частоты повторения импульсов на рабочей части экрана должно помещаться не менее двух импульсов излучения.

3.2.5.    Измеряют длительность импульса на уровне 0,5 от максимального значения импульса (если иное не установлено в стандартах или ТУ на лазеры конкретных типов) и период повторения импульсов путем считывания показаний осциллографа по масштабной сетке или калибровочным меткам времени. Допускается проводить измерение по фотографии формы импульса, полученной с экрана осциллографа.

В справочном приложении 3 приведен пример определения длительности импульса и других параметров формы импульса (длительности фронта и среза, амплитуды и др.).

3.3.    Обработка результатов измерения

3.3.1.    Частоту повторения импульсов лазерного излучения (FH) в герцах вычисляют по формуле

Г„=    ,    (2)

где Т — период повторения импульсов излучения, с.

3.4.    Показатели точности измерений

3.4.1.    Погрешность измерения длительности импульса излучения находится в пределах 12% при доверительной вероятности 0,95.

3.4.2.    Расчет погрешности измерения приведен в справочном приложении 2.

ПРИМЕМ I Рекомендуемое

ПЕРЕЧНИ РЕКОМЕНДУЕМЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Таблица 1

Измерители временных интервалов

Наименование

Тип

Диапазон измерений, В

Длительность импульсов, с

Частота повторения им. пульсов, Гц

Погрешность, не более

Режим работы

Измеритель временных интервалов

И2-23

0,5-150

lO^-l

20-10’

1 -КГ* f-io-7 с

о,вдов

Частотный,

однократный

импульс

Измеритель временных интервалов

И2-26

0,03-150

I0'l0'j-I0.10'j

10-105

500i+0,8.|0'!c

То же

Измеритель парамет-ров импульсов

И4-3

0,5-Ю"3-10

5-I0-9—3-10-6 Г*-ЗЛО'1

50-105

0-100

±0,15х+3нс 5%, 10%(по ампл.)

>

Измеритель наносе-кундных импульсов

ИНИ-3

10-170

5'10-8—10-6

0-10»

1% (по ампл.) 5% (временная)

/ г г \

Частотный

Измеритель параметров импульсов

И4—5

0,1-800

МО'1-5. Г2

20-3#

+1Г*

\ ух

»

Электронно-оптическая

камера

АГАШ

30-10~12—50-10-9

(0,25 Щ с (0,1 /+М) ми

Однократный

импульс

Измеритель осцилло-графический однократных процессов

6ЛОР-04

10-300

(30-500)'10'5

5| (по ампл.) 5% (временная)

То же

Электронно-счетные частотомеры

Тип

Диапазон частот, Гц

Уровень входного сигнала,

В (Вт)

Пределы измерения длительности

Относительная погрешность по частоте, не более

периодов(диапазон частот), Гц

импульсов, с

43-57

0,1-5#

0,3-10

1040'!

КГ*-10*

1,5-Г7

43-54

0,1-3-10*

0,1-100

МО»

Г7 -105

1,5-Г7

43-50

0,61-3,2-10*

-

Ю'!-№

Г#-10>

1-Г7

43-36

10-5- W

Свыше 0,1

№-10

2-ИГ1

43-44

0,1-6-HP

10"!-1(Р

1-Г5

43-45

40-2#

(10“4 -5-10-3)

1-Г5

43-51

8-17-10»

(2'10~4 —5-10-3)

З'Г5

43-46

1,5-12-10»

(2-Г1-5-Г3)

-

1-Г5

Таблица 3

Осциллографы

Тип

Предельная частота, МГц

Чувствительность,

мВ/дел

Погрешность, к, не более

амплитуды

временных параметров

С1-70

0-50

20

4

CI-75

0-250

10

СК1-95

0-100

5

1

5-Ю~(Т

С9-5

0-5

1

3

2

С7-10А

0-1200

1000

4

4

i

Измерительные преобразователи и фотометры лазерного излучений

Время нарастания

Спектральный

Напряжение

переходной характе-

Диаметр приемной

Темповой ток, А,

диапазон, мкм

питания, В

ристики (временное разрешение), нс

площадки, мм

не более

Фотоэлементы

Ф 22

0,4-0,7

300

1

25

10-"

Ф 32

0,215-1,1

2000

0,15

10

кг*

ФЗЗ

0,215-0,7

2000

0,15

10

ИГ»

ФЭЩПУ

0,22-0,45

1000

0,5

90

rs

ФЭК-29КПУ

0,22-1,1

1000

0,5

90

иг1

Фотоумножители

ФЭУ 84-6

0,4-0,83

1900

20

25

5. Г10

ФЭУ-100

0,17-0,83

2000

Не более 50

ЗЛО"8

28 ЭЛУ-Ф15

0,22-0,85

3000

3,0

г"

Фотодиоды

ФПЗ-1

0,4-1,1

6

20*

1,9

КГ®

ФПЗ-З

0,4-1,1

10

Не более 3*

2,1

3'Г’

ФД182(ФД24К)

0,4-1,1

27

200*

10

5-Ю"6

ФД156(ФДК-155)

0,4-1,1

50-500

4,5

5T04

0

И

*

*

00

1 О П н

W

Vi

W

л

W

Прфщие гак 4

Тип

Спектральный

Напряжение

Время нарастания переходной характе-

Диаметр приемной

Темперой ток, А,

диапазон, мкм

питания, В

ристики(временное

площадки, мм

не более

разрешение), нс

ФН

0,Н1

10

50

ЛФО

о,hi

0,5

50

Преобразователи измерительные фотометрические

ФК1-2

0,38-1,3

1000

0,8

90

ФК-15

0,38-1,1

1000

0,5

90

ФК-19

0,38-1,1

1000

0,т

90

ФК-20

0,38-1,1

1000

0,8

90

ФК-26

0,38-1,1

1000

0,5

100

ФК-30

0,38—1,3

1000

0,8

100

* В спектральной области 0,4-0,9 мкм,

1

0

п

н

W

м

м

л

W

1

w

■с1хэ

Т а б л и ц а *5

Ослабители

Наименование, тип ослабителя

Коэффициент

Спектральный

Допустимая плотность

ослабления

диапазон, нм

энергии, Дж/сма

Плоскопараллельная пласти-

350—3000

1—10 при длитель

на, толщиной 1—3 мм, изго-

ности импульса по

товленная из нейтрального

уровню 0,5

стекла марки:

10-3—10-8 с

НС-1

1,43

НС-2

3,34

НС-3

10,0

НС-6

1,25

НС-7

1,67

НС-8

3,34

НС-9

10,0

НС-10

100,0

Плоскопараллельная пласти

на из германия или кремния толщиной 2—10 мм

1,67—1,25

3000—11000

Ослабители, основанные на френелевском отражении от поверхности диэлектрика, прозрачного в заданной области спектра:

стекло оптическое бесцвет

ное

33,4—10,0

350—3000

10 при длительности импульса по нулево

му уровню 10~6—10-8 с

германий, кремний Ослабители, основанные на

20,0—5,0

3000—11000

отражении от диффузно рассеивающих поверхностей (мо

лочные стекла, окись магния, сернокислый барий, матированные поверхности металлов)

10000—10

350—11000

Примечание к табл, 1—5. Допускается применение других средств измерений, метрологические характеристики которых соответствуют требованиям настоящего стандарта.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

РАСЧЕТ

погрешности измерении длительности и частоты повторения импульсов

лазерного излучения

1.    При проведении ответственных измерений и для исключения грубых ошибок проводят п измерений длительности и частоты повторения импульсов лазерного излучения.

Обработка результатов—по ГОСТ 11.002—73.

2.    Расчет погрешности б зависит от способа выражения погрешности средств измерений.

2.1. Погрешность средств измерений, заданную в виде пределов допускаемых значений (д;ДОп)> вычисляют по формуле

8=±К У 25/Д0п.    О)

где N — число суммируемых погрешностей;

К — коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью.

При доверительной вероятности 0,95 и N ^4 коэффициент К равен 1,1, при #<4 коэффициент К равен 1,2.

2.2. Погрешность измерения длительности и частоты повторения (б) импульсов лазерного излучения при заданных 6;ДОп средств измерений вычисляют по формулам:

метод А:

для

измерения

длительности

8=±l,l]/' 8^+82+6|+Bl+8l.

(2)

ДЛЯ

измерения

частоты

повторения

5= ± 1 , 1 V »5+^+®з+14+86.

(3)

метод Б;

для

измерения длительности и частоты повто-

8= ±1,1 V 52+8|+8|+В|4-82,

(4)

рения

где 6j — погрешность, вносимая ослабителем (находится в пределах ±:5%);

62    — погрешность, вносимая оптической системой (находится в преде

лах ±5%);

63    — погрешность, обусловленная инерционностью измерительного пре

образователя (находится в пределах ±1%); б* — погрешность, обусловленная нелинейностью характеристики преобразования измерительного преобразователя (находится в пределах ±5%);

65    — допускаемая основная погрешность измерителя временных интер

валов (находится в пределах dhlO%);

66    — допускаемая основная погрешность частотомера (находится в пре

делах ±1%);

— допускаемая основная погрешность осциллографа (находится в пределах ±5%).

2.3. Погрешность средств измерений указана раздельно в виде случайной cTj и неисключенной систематической погрешности 0^г

где К — коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешностей (по ГОСТ 8.207—76);

Ss — суммарное среднее квадратическое отклонение результата измерения

Для снижения общей случайной погрешности проводят п измерений* Проверяют соотношение между 0 и и пренебрегают малой погрешностью по

сравнению с большой (по ГОСТ 8.207—76).

(5)

(6)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное

Пример определения длительности импульса лазерного излучения

по методу Б

Ап —высота прямоугольного импульса, находится путем продления плоской части вершины до пересечения с фронтом прямоугольного импульса; ^ —длительность прямоугольного импульса; —длительность фронта прямоугольного импульса; тсп —длительность среза прямоугольного импульса;    Ьх—выброс на вершине прямоугольного импульса; Ь‘2,—выброс в паузе прямоугольного импульса;    f>n —неравжь-

мерность вершины прямоугольного импульса

Редактор Р. С. Федорова Технический редактор В. И. Прусакова Корректор Н. Л. Шнайдер

Сдано в наб. 29.04.82 Подп. к печ. 30.06.82 1,0 п. л. 0,78 уч.-изд. л. Тир. 10000 Цена

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123557, Москва, Новояресненский Тип. «Московский печатник». Москва, Лялин пер., 6. Зак. 648

5 коп.

пер., 3