Спосіб стріляного в.п. для вимірювання потужності оптичного випромінювання

Изобретение относится к физической оптике и используется при измерении мощности оптического излучения источников. Известен способ определения светового потока, основанный на поочередном сравнении освещенности фотоприемника от излучения, создаваемого измеряемой лампой, с освещенностью фотоприемника от излучения, создаваемого контрольной или светоизмерительной лампой с известным световым потоком (ГОСТ 17616 - 82. Методы измерения электрических и световых параметров). Недостатком этого способа является сложность самого процесса измерения, заключающаяся в определении поправочных множителей и среднего градуировочного коэффициента, что приводит к снижению точности измерения. Известен способ измерения мощности оптического излучения, основанный на измерении электрического сигнала с выхода фотоприемника, в котором энергия излучения преобразуется в энергию электрического сигнала (ГОСТ 19834.4 79. Метод измерения мощности излучения). Недостатком этого способа является использование одного из выходных сигналов фотоприемника, тока или напряжения без учета нелинейной зависимости последнего от освещенности фотоприемника, что приводит к снижению точности измерений. В основу изобретения поставлена задача создания такого способа измерения мощности оптического излучения источников в объективных единицах, в котором использованием выходных сигналов фотоприемника тока I ф и напряжения Uф по формуле где Uф - напряжение на выходе фотоприемника в мВ; I ф - ток на выходе фотоприемника, мкА; R - расстояние от центра излучения до поверхности светочувствительного слоя фотоприемника, м; R - радиус светочувствительного слоя фотоприемника, мм; a - коэффициент пропорциональности; j - угол сдвига фаз между током и напряжением фотоприемника; d 0 - погрешность измерения регистрирующего прибора; и при значении a = 0,6, j =16° констатируют повышение точности измерений предлагаемым способом в сравнении с прототипом за счет использования двух выходных сигналов фотоприемника I ф и Uф с учетом нелинейной зависимости последнего от освещенности. Поставленная задача решается тем, что в способ измерения мощности оптического излучения, включающий использование одного из выходных сигналов тока I ф или напряжения Uф фотоприемника, согласно изобретению вводится исследование нелинейной зависимости напряжения Uф на выходе фотоприемника от его освещенности, получают постоянные значения коэффициента пропорциональности a = 0,6, угла сдвига фаз j = 16° и с помощью уравнения где Uф - напряжение на выходе фотоприемника, мВ; I ф - ток на выходе фотоприемника, мкА; R - расстояние от центра излучения до поверхности светочувствительного слоя фотоприемника, м; d 0 - погрешность измерения регистрирующего прибора, определяют мощность излучения. На фиг.1 представлена блок-схема устройства, используемого для реализации способа. Устройство состоит из излучателя 1, фотоприемника 2 и регистрирующего прибора 3. При этом выводы фотоприемника 2 подключены непосредственно к измерительному входу регистрирующего прибора 3. Заявляемое устройство применяют следующим образом. На фотометрической скамье размещают источник излучения 1 и фотоприемник 2, подключенный непосредственно к измерительному входу регистрирующего прибора 3. Затем согласно ГОСТ 17616 - 82 проводят исследования зависимости выходного напряжения Uф и тока I ф от освещенности фотоприемников Ф52С, ФД-7К и ФД-ЗА поочередно. Из результатов исследований, изложенных в табл.1 и 2, следует, что наименьшую нелинейность по напряжению имеет фотоприемник ФД-3А. По результатам измерений с СИС-107 - 1000 №3 тока I ф и напряжения Uф фотоприемника 2 типа ФД-3А в зависимости от его освещенности E строят графики 1 и 2 соответственно, которые показаны на фиг.2. Выражение для напряжения аналитически записывают степенной функцией y = xa, при 0 < a< 1. Решение уравнения Uф = Ea, где Uф - напряжение на выходе фотоприемника 2, a показатель степени (коэффициент пропорциональности), путем логарифмирования, т.е. lgUф = a lgE (E - освещенность фоточувствительного слоя фотоприемника 2) при известных значениях Uф и E дает величину a = 0,6, для которого относительная погрешность измерений d = 1,42%. Вследствие изотропности оптического излучения полную мощность правомерно определять через поверхность сферы Sш = 4pR2, где R - расстояние от центра излучения до поверхности сферы, т.е. до поверхности светочувствительного слоя фотоприемника 2, предварительно определив мощность оптического излучения, приходящуюся на единицу поверхности светочувствительного слоя фотоприемника 2 - S ф = pr2, где Uф - напряжение на выходе фотоприемника, мкВ; I ф - ток на выходе фотоприемника, мкА; R - расстояние от центра излучения до поверхности светочувствительного слоя фотоприемника, м; r - радиус светочувствительного слоя фотоприемника, мм; a - коэффициент пропорциональности; j - угол сдвига фаз между током и напряжением фотоприемника; d 0 - погрешность измерения регистрирующего прибора. После графического построения зависимости напряжения Uф фотоприемника 2 от его освещенности E с учетом коэффициента пропорциональности a = 0,6 определяют между током I ф (гр.1, фиг.2) и напряжением Uф (гр.3, фиг.2) угол сдвига фаз j = 16°, причем его величина является постоянной. Подставив в (1) известные значения a, j и r для ФД-3А, окончательно получают Результаты вычислений по (2) для известных тока I ф и напряжения Uф фотоприемника ФД-3А показывают, что за счет отклонения от пропорциональности погрешность измерения мощности оптического излучения согласно ГОСТ 19834.4 - 79 не превышает 15%, а КПД источника оптического излучения в сравнении с потребляемой мощностью составляет не менее 62%.