Метрология: средства и способы измерения (теория и практика)

Характеристики ИГ (измерительных головок)

Важнейшей характеристикой любой ИГ является зависимость электрической величины на выходе оптико-электрического датчика, отображающей реакцию ИГ (например, электрический ток или напряжение), от воспринимаемой ею входной световой (фотометрической) или энергетической (радиометрической) величины.

В первом из этих двух случаев у фотометрической головки эта зависимость носит название световой характеристики. Во втором случае ей присвоено название характеристики преобразования (часто применяемое также при световых измерениях с помощью ФГ).

Выберем на этой (любой из двух) характеристике так называемую рабочую точку, в которой определяемому значению входной оптической величины, отложенному по оси абсцисс, соответствует ордината - значение выходной величины. Дадим входной величине небольшое приращение. Наша ИГ должна на него отреагировать также небольшим приращением выходной величины. Отношение второго приращения к первому обозначается буквой 5 и именуется чувствительностью ИГ. В технической литературе прошлых лет эту характеристику называли также коэффициентом преобразования Кпр измерительной головки.

Если световая характеристика или характеристика преобразования линейны в рабочем диапазоне интенсивностей (т.е. диапазоне измерения выходной величины), то чувствительность ИГ оказывается постоянной. Это означает, что .9 = соп81 (или Кпр = сопзг). Однако идеально линейной характеристики не бывает, поэтому равенство 5 = соп81 следует воспринимать для реальных ИГ как 5 ~ соп81, а некоторая нелинейность характеристики является одним из источников неточности преобразования датчиком входной величины в выходную.

Об инерционности ИГ мы ранее говорили вполне достаточно. Необходимо не забыть еще об одной весьма важной характеристике ИГ, а точнее — о характеристике ее оптико-электрического датчика. Речь идет о так называемой зонной характеристике. Прежде всего, что означает слово «зонная»? Оказывается, что как бы тщательно ни конструировался и изготавливался приемник излучения, входящий в качестве оптико-электрического датчика в состав ИГ, его чувствительность к падающему потоку в разных «зонах», т.е. участках площади приемной поверхности, неодинакова. Это особенно неприятно, когда воспринимается узкий пучок излучения, поперечный размер которого меньше площади приемной поверхности, так как нельзя гарантировать его попадание каждый раз в одну и ту же «зону».

Поэтому путем «зондирования» приемной поверхности датчика предельно узким по отношению к ее площади пучком определяют распределение в декартовых координатах чувствительности приемника излучения и получают такую своеобразную «карту», именуемую зонной характеристикой. Важно, чтобы за все время эксплуатации ИГ зонная характеристика сохранялась практически неизменной, тогда и в целом чувствительность ИГ можно было бы считать постоянной (если, разумеется, на ее стабильность не влияют другие факторы!). Зонная характеристика служит своеобразной «записью в паспорте» ИГ наравне с ее характеристикой преобразования, спектральной и временной характеристиками. Таким образом, мы обрисовали основные, обычно нормируемые параметры и характеристики ИГ, считающиеся метрологическими, т.е. предопределяющими качество измерений, выполняемых с применением рассматриваемого датчика.