English
Поиск по сайту
Новости AKTAKOM(535)
Новости Anritsu(115)
Новости Fluke(134)
Новости Keithley(78)
Новости Keysight Technologies(618)
Новости Metrel(22)
Новости National Instruments(265)
Новости NIST(0)
Новости Pendulum(20)
Новости Rigol(85)
Новости Rohde & Schwarz(521)
Новости Tektronix(210)
Новости Texas Instruments(21)
Новости Yokogawa(105)
Новости Росстандарта(139)
АКТАКОМ
Anritsu
FLUKE
Keithley Instruments
Keysight Technologies
METREL
NI
NIST
RIGOL
Rohde & Schwarz
Spectracom
Tektronix
Texas Instruments
Yokogawa
Росстандарт
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Зарегистрироваться
Реклама на сайте

Измерения в электронике

Об Энциклопедии измерений
Поиск:  

ИЗМЕРЕНИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ, последовательность экспериментальных и вычислит. операций, осуществляемых с помощью различных контрольно-измерит. средств при создании изделий электронной техники и охватывающих определение параметров и технич. характеристик исходных материалов, технологич. режимов, технологич. сред и самих изделий на всех этапах их разработки, производства, испытаний и эксплуатации, включая настройку, регулировку и диагностику. Цель И. в э.: на основе полученных результатов выработать научно-техн. и организац. решения по достижению заданного техн. уровня ИЭТ, обеспечению надёжного их функционирования. Рост сложности ИЭТ, прецизионность их технологии, частое обновление номенклатуры изделий и др. факторы привели к тому, что трудоёмкость контрольно-измерит. операций только при произ-ве ИЭТ достигает 30—50% (начиная с 1970 кол-во измерений растёт по экспоненциальному закону).

В основе операций измерения, контроля и испытаний лежит сравнение св-ва или состояния, характеризующих исследуемый объект (физ. явление, материал, технологич. процесс, ИЭТ), с мерой — техн. устр-вом (в случае физ. эксперимента) или моделью (в случае машинного эксперимента), воспроизводящими физ. величину или ф-цию физ. величин, с к-рыми производится сравнение. Различие между операциями измерения, контроля и испытания обусловливается процедурой эксперимента и формой представления результатов: при измерении определяется числовое значение физ. величины в определ. единицах; при контроле — вероятность нахождения физ. величины в пределах допуска; при испытании в условиях воздействия дестабилизирующих факторов и изменения режимов работы объекта — степень соответствия (или отклонения) параметров и характеристик исследуемого объекта заданной модели, удовлетворяющей требованиям потребителей. Задача единства и точности всех видов измерит. операций решается метрологическим обеспечением. Для каждого класса, вида и типа ИЭТ имеется определ. совокупность параметров и характеристик, подлежащих измерениям. В СССР она регламентируется техн. заданиями на разработку, картами технологич. маршрутов, общими и частными условиями на поставку, гос. и отраслевыми стандартами.

Для И. в э. широко используют электрические измерения, радиоизмерения, магнитные измерения, разл. методы спектрометрии (см. Спектральный анализ, Спектроскопия) и др. Объектами измерений и контроля в электронике являются практически все известные физ. величины, характеризующие состав, св-ва исходных в-в и материалов, параметры электронных приборов и устр-в, характеристики разл. физ. явлений и технологич. процессов (табл. 1). Особое место занимают высокоточные измерения электрич. величин, определение энергетич. параметров и частотно-фазовых характеристик в СВЧ и оптич. диапазонах волн, малых уровней электрич. шумов, подвижности и концентрации носителей зарядов, весьма малых примесей в материалах, линейных размеров в нанометровом и субмикронном диапазонах и др.

Табл. 1.— Физические величины, подлежащие измерению в электронном приборостроении, и пределы их измерения

Физическая величина, единица измерения

Пределы измерения

Физическая величина, единица измерения

Пределы измерения

Длина, м

10-9 - 0,3

Индуктивность, Гн

10-9 - 10-1

Масса, кг

10-8 - 0,6

Частота, Гц

10-2 - 5•1015

Время, с

5 • 10-12 - 103

Температура, К

4 - 1,5•103

Сила тока, А

10-15 - 102

Давление, Па

10-10 - 103

Электрическое напряжение, В

10-7 - 105

Работа выхода, эВ

0,1 - 50

Мощность, Вт

10-15 - 108

Расход вещества, м3

10-3 - 10

Магнитная индукция, Тл

10-9 -1

Плотность, кг/м3

10-1 - 102

Электрическое сопротивление, Ом

10-3 -1013

Концентрация частиц, см-3

1013 - 1019

Электрическая ёмкость, Ф

10-15 - 10-5

Подвижность носителей заряда, см2/В с

102 - 104

Ускорить процесс измерения и уменьшить погрешность измерений позволяют информационно-измерит. системы, использующие блочно-модульный принцип построения на основе стандартных интерфейсов, мини- и микро-ЭВМ (рис. 1).

В основе классификации И. в э. могут лежать разл. признаки (методы и средства измерений, группы физ. величин, конкретные типы электронных приборов и т. д.). Наиболее удобным представляется рассмотрение И. в э. применительно к отд. классам электронных приборов, соответствующим трём осн. направлениям совр. электроники — вакуумной, твердотельной и квантовой.

Измерения в вакуумной электронике. Для ЭВП принципиальным является создание и поддержание в приборе высокого вакуума. Измерение вакуума производится вакуумметрами. Наиболее распространёнными в производстве ЭВП являются ионизац. вакуумметры, действие к-рых основано на измерении ионного тока (Ii), возникающего при прохождении вакуумного промежутка электронным током (Iе). Величина давления р определяется соотношением: р=АIi / Iе, где А — коэф. чувствительности, зависящий от конструкции электродов и способа собирания ионов. Диа­пазон измерения р большинства ионизац. вакуумметров лежит в пределах 1—5*10-6 Па (10-2—5*10-8 мм рт. ст.); уникальные вакуумметры обеспечивают измерение вакуума до 10-11 Па (10-13 мм рт. ст.). Для определения состава и измерения парциальных давлений остаточных газов в вакуумных системах применяются масс-спектрометры, разновидностью к-рых являются омегатроны. Принцип действия омегатронов основан на измерении зависимости циклотронной частоты ионов, движущихся по круговой траектории, от их массы. При наличии в ЭВП сеток и управляющих спец. электродов оценка вакуума производится по величине ионной составляющей тока. В мощных крупногабаритных ЭВП для поддержания вакуума используются встроенные насосы, снабжённые интегральными измерителями давления остаточных газов.

Для всех ЭВП характерно также наличие термоэлектронного или (реже) холодного катода, определяющих эмиссионный ток. Измерение осн. параметров катодов — рабочей темп-ры, мощности накала, эффективности (отношение тока эмиссии к мощности, затрачиваемой на нагрев катода), времени готовности, долговечности — осуществляется амперметрами, вольтметрами, пирометрами и измерителями времени; погрешность измерений составляет ±(1—10)% в зависимости от типа катода.

Для электронных ламп с сетками или управляющими электродами (напр., в виде стержней) важное значение имеют сеточные (управляющие) характеристики — графич. изображение зависимости анодного тока (анодно-сеточные характеристики) или тока к.-л. др. электрода от напряжения на управляющей сетке (управляющем электроде) при нек-рых пост. значениях напряжения на аноде и на всех др. электродах (статич. характеристики) либо при наличии сопротивления нагрузки в анодной цепи (динамич. характеристики). Из семейства статич. анодно-сеточных характеристик (рис. 2), измеренных с помощью вольтметров и амперметров, определяются осн. параметры электронных ламп: крутизна S — отношение приращения анодного тока (ΔIа) к вызвавшему его изменению напряжения на сетке (Δ Uc) при неизменном напряжении на аноде (Ua) и на др. электродах (S=Δ la/Δ Uc при Ua=const); коэф. усиления µ (или проницаемость D=1/µ) — величина, показывающая, во сколько раз изменение сеточного напряжения действует на анодный ток сильнее, чем изменение анодного напряжения (µ=—Δ Ua/Δ Uc при la=const, где Δ Uc и Δ Ua — соответственно такие изменения сеточного и анодного напряжения, к-рые компенсируются, т. е. вместе не вызывают изменения анодного тока Iа); внутр. сопротивление Ri— отношение приращения напряжения на аноде к приращению анодного тока (Ri=ΔUa / ΔIa). Погрешность измерения статич. характеристик ламп определяется классом точности используемых вольтметров и амперметров (класс 0,1—1). Приводимые в справочниках значения S, µ и Ri в рабочих точках электронных ламп представляют собой усреднённые (среднестатистич.) значения. Для наблюдения сеточных характеристик широко используются спец. измерит. приборы — характериографы, на экранах к-рых регистрируется всё семейство характеристик в откалибров. масштабе по напряжению и току. При исследовании работы сеточных электронных ламп в динамич. режиме, особенно на высоких частотах, учитывают реактивные сопротивления электродов, связанные с наличием межэлектродных ёмкостей (анод—сетка, сетка—катод, анод—катод и т. д.). Последние измеряют при помощи измерителей малых ёмкостей с погрешностью 5—10%.

К важным параметрам электронных ламп относятся также выходная мощность и уровень шумов в рабочем диапазоне частот. Измерение этих параметров производится стандартными измерителями мощности и измерителями шума с погрешностью 8—12% (оба эти параметра в значит. мере зависят от схемы включения лампы, режима её работы, качества настройки ВЧ контуров и степени согласования нагрузки). Для импульсных электронных ламп дополнительно производят измерения формы, длительности и частоты следования импульсов с помощью генераторов импульсов, осциллографов, делителей активных сопротивлений.

Для газоразрядных приборов, напр. тиратронов, особенности измерений состоят в определении пусковых характеристик (характеристик зажигания), представляемых в виде зависимости между анодным напряжением и напряжением зажигания. Для импульсных тиратронов важно также определение падения напряжения на аноде при импульсном разряде (при разряде оно составляет неск. сотен В, а в отсутствие разряда — неск. дес. кВ) и разрядных импульсных токов (напр., в мощных водородных тиратронах они достигают 2 •103—5 • 104 А).

Для импульсных магнетронов, рассчитанных на работу в СВЧ диапазоне (в отд. его точках, иногда с небольшой перестройкой по частоте), типичными параметрами, подлежащими измерению и контролю, являются: частота генерируемых колебаний; выходная мощность; длительность импульса; частота следования импульсов; ширина и форма спектра генерируемых колебаний; затягивание частоты, определяемое по изменению частоты при заданных значениях коэф. стоячей волны (КСВ) и полном изменении фазы отражённой волны; электронное смещение частоты, характеризуемое уходом частоты при изменении анодного тока в определённых пределах; темп-рный коэф. частоты; анодное напряжение в заданной рабочей точке по значению тока; напряжённость магн. поля (для приборов непакетир. конструкции); время готовности, определяемое по установлению стабильной работы и частоты генерируемых колебаний в заданных пределах. Для импульсных магнетронов, предназначенных для использования в радиолокац. аппаратуре с селекцией движущихся целей или имеющих кодовый режим работы, необходимы такие дополнит. измерения, как разброс по частоте от импульса к импульсу, разброс времени фронтов («дрожание»), динамич. сопротивление, число и длительность импульсов в пакете кода. Режим работы импульсных магнетронов, при к-ром измеряются параметры, характеризуется: напряжением и током накала; анодным током; крутизной фронта, скосом плоской части, выбросами на плоской части и спадом импульса; сопротивлением СВЧ нагрузки (КСВ и фазой отражённой волны);

темп-рой анодного блока; давлением окружающей среды. Импульсные магнетроны имеют области неустойчивой работы (за счёт перескоков и сдвигов видов колебаний, искрений и т. д.), к-рые контролируются при изменении анодного тока, КСВ и фазы отражённой волны. Наиболее полно св-ва магнетронов отражаются рабочими и нагрузочными характеристиками (рис. 3), позволяющими получить сведения о статич. и динамич. параметрах, областях устойчивой работы. Структурная схема типовой измерит, установки для контроля осн. параметров магнетронов показана на рис. 4.

Для отражат. клистронов, используемых в качестве маломощных СВЧ генераторов и гетеродинов приёмных устр-в, к числу контролируемых параметров и характеристик относятся: пределы перестройки частоты генерируемых колебаний, отдаваемая мощность в разл. зонах генерации, диапазон электронной перестройки частоты в пределах половинного значения мощности в зоне генерации, уровень шумов, затягивание частоты при изменении КСВ и фазы отражённой волны, гистерезис электронной настройки частоты (см. Гистерезисные явления). Режим работы отражат. клистронов, в к-ром определяются параметры, характеризуется напряжением накала, напряжениями на резонаторе (ускоряющее напряжение) и отражателе, сопротивлением СВЧ нагрузки (КСВ и фазой отражённой волны), темп-рой баллона (корпуса) и давлением окружающей среды. По результатам измерений и испытаний оцениваются крутизна электронной настройки частоты, темп-рный и баро-метрич. коэф. частоты, форма областей генерации, выбег (уход) частоты и установление мощности при разогреве катода и резонатора после включения источников питания (время готовности). Рабочая характеристика отражат. клистрона приведена на рис. 5. Нагрузочная характеристика отражат. клистронов качественно имеет вид, близкий к нагрузочной характеристике магнетронных приборов (рис. 3, б). Погрешности измерения параметров клистронов определяются точностными характеристиками используемых измерит. средств.

Для ЛБВ, используемых в качестве входных устр-в СВЧ приёмников, контролируемыми параметрами и характеристиками являются: коэф. шума и усиления в рабочем диапазоне частот, коэф. затухания замедляющей системы; КСВ СВЧ входа и выхода лампы, амплитудная характеристика (зависимость выходной мощности от мощности на входе), частотная характеристика (зависимость шума или выходной мощности в полосе пропускания частот при пост, уровне мощности на входе), нестабильность фазы выходного сигнала, устойчивость работы (отсутствие самовозбуждения), напряжённость фокусирующего магн. поля (для ламп с магн. фокусировкой) и напряжение на фокусирующих электродах (для ламп с электростатич. фокусировкой). Для контроля характеристик СВЧ приборов используются автоматизир. панорамные измерители, на информац. экранах к-рых наблюдают кривые зависимости мощности от частоты, мощности и частоты от КСВ и фазы отражённой волны и др. Существенные особенности измерений параметров СВЧ приборов возникают в случае мощных и сверхмощных магнетронов, ЛБВ, пролётных клистронов и приборов, использующих релятивистские эффекты (см. Релятивистская высокочастотная электроника). Для всех этих приборов техника измерений связана с большими значениями выходной мощности (до неск. ГВт в импульсе), ускоряющих напряжений (сотни и тыс. кВ), весьма короткими длительностями импульсов (до десятков нс), а также с изучением и учётом нестационарных процессов, пробойных характеристик диэлектрич. элементов и воздушных промежутков.

Своеобразны измерения параметров и характеристик резонансных СВЧ разрядников, выполняющих ф-ции защиты приёмников (РЗП) и блокировки передатчика (РБП) при работе импульсных устр-в на одну антенну (что типично, напр., для радиолокаторов). Для РЗП контролируют пост. напряжение, ток и сопротивление в цепи вспомогат. электрода, а также (в случае импульсного питания) амплитуду, длительность и опережение импульса питания (рис. 6). Параметры РЗП измеряются в режиме высокого уровня мощности передатчика (энергия просачивающегося СВЧ импульса и полная просачивающаяся мощность, воздействующая на приёмное устр-во) и в режиме приёма (потери в заданном диапазоне частот). При определении энергии пика просачивающихся СВЧ импульсов (рис. 7) отражат. фильтр настраивается на несущую частоту СВЧ генератора (по мин. показанию индикатора измерителя мощности). Энергия пика определяется по ф-ле: W~10kPизм/Fи (эрг), где Ризм — измеренное ср. значение мощности (мкВт); Fи — частота следования импульсов (Гц); к — переходное затухание направленного ответвителя (в абс. единицах). Полная просачивающаяся мощность определяется при расстроенном отражат. фильтре по ф-ле: Рпр~1000kРизм/ Fи τи (мВт), где τи — длительность импульсов (мкс). Погрешность измерения W и Рпр ок. 15—20%. Определение эффективности РПБ (рис. 8) производится в типовом антенном переключателе, к передающей линии к-рого вместо антенны подключается генератор стандартных сигналов, а вместо передатчика — отрезок короткозамкнутой линии передачи (показано для волновода). Меняя положение плунжера короткозамыкателя в пределах четверти длины волны СВЧ колебаний, определяют мин. (Iмин) и макс. (Iмакc) значения тока и затем рассчитывают коэф. эффективности ПО ф-ле: η = (IмаксIмин) 100% / (Iмакс+Iмин). Коэф. эффективности считается приемлемым, если η≤10—15% в полосе перестройки частоты передатчика.

Электронно-лучевые приборы характеризуются след. комплексом параметров: диаметр рабочей части экрана, цвет свечения экрана, чувствительность ЭЛП, напряжение и ток накала, ускоряющие и фокусирующие напряжения на электродах, напряжение на модуляторе. Измерение режимов работы и параметров ЭЛП осуществляется с помощью вольтметров, миллиамперметров, осциллографов, калибров. источников света, измерителей яркости, градации цветов, разрешающей способности, механич. напряжений в стеклянных оболочках и др. Погрешность измерения осн. параметров ЭЛП составляет 5—10%.

Измерения в твердотельной электронике. Наиболее обширную область измерений в твердотельной электронике охватывает измерение параметров и характеристик полупроводниковых диодов, транзисторов и интегральных схем.

Измерение параметров ПП диодов мн. разновидностей сводится к измерению на пост. токе (статич. параметры) и перем. токе, включая СВЧ (динамич. параметры). К измеряемым статич. параметрам относятся: выпрямленный ток при заданном напряжении; вольт-амперная характеристика, вид к-рой позволяет судить о выпрямительных, смесительных и генераторных (при наличии падающих участков на ВАХ) св-вах диодов. Подавая перем. напряжение пилообразной формы на диод и используя осциллограф, на экране последнего удобно наблюдать полную ВАХ диода. Сложнее и разнообразнее измерение параметров СВЧ диодов — смесительных, генераторных (диодов Ганна, лавинно-пролётных диодов, р — i — n-диодов и др.). Для высокочувствит. диодов, предназначенных для регистрации слабых сигналов (10-8 - 10-13 Вт) при мощности гетеродина доли и единицы мВт, существенны потери на преобразование, значение импеданса и шумы. Для генераторных СВЧ диодов важны выходная мощность, кпд и допустимый диапазон перестройки по частоте. Все эти параметры измеряются с помощью стандартных средств измерит. техники СВЧ при обязательном нормировании устр-в включения диода в СВЧ цепь (детекторная коаксиальная или волноводная камера должна быть согласована с общей передающей линией). При КСВ детекторной камеры менее 1,5 измерение осн. параметров ПП диодов достигается с погрешностью 10—15%.

Транзисторы, применяемые в усилит., генераторных и импульсных устр-вах, имеют разнообразную систему параметров и характеристик, определяемых функциональным назначением, схемо-технологич. базисом, используемыми ПП материалами. Св-ва транзисторов определяются прежде всего их входными и выходными ВАХ (рис. 9), к-рые обычно измеряются на характериографах, обеспечивающих погрешность измерения 5—10%. В справочниках и техн. условиях ВАХ транзисторов приводятся по результатам среднестатистич. измерений на больших партиях приборов данного типа. Выбор контролируемых параметров осуществляется на основе рассмотрения транзисторов в виде четырёхполюсников (способ «чёрного ящика») и физ. эквивалентных схем замещения (рис. 10). Для случая достаточно малого сигнала связь между параметрами транзистора определяется уравнениями: 

где U1 и U2 — напряжения на входе и выходе четырехполюсника; h — параметры, характеризующие входное и выходное сопротивления, усиление, просачивание выходного напряжения на вход четырёхполюсника (т. н. h-параметры транзистора). Наряду с системой h-параметров вводятся системы у- и z-параметров, функционально связанные между собой (напр., y12=—h12/h11, z12=h12/h22, h22=1/z22). Условия измерения h-, у- и z-параметров зависят от режима работы транзистора (режим холостого хода по входу или по выходу, режим короткого замыкания на выходе и т. п.). Физ. эквивалентные схемы транзисторов позволяют произвести выбор измеряемых параметров с учётом частотного диапазона. По мере роста частоты физ. эквивалентные схемы усложняются в связи с необходимостью учёта фазовых сдвигов, зарядной и диффузионной ёмкостей, комплексного сопротивления электродов и др. Для измерения осн. параметров транзисторов выпускаются спец. приборы (их иногда наз. тестерами), обеспечивающие точность до 10%; имеются узкоспециализир. тестеры для контроля h-параметров, ёмкостей, коэф. шума, выходной мощности, коэф. усиления и т. д. В диапазоне СВЧ выходная мощность транзисторов, как и ЭВП, зависит от КСВ и фазы отражённой волны (рис. 11). В связи с этим измерение выходной мощности СВЧ транзисторов производят при согласов. нагрузке (КСВ не св. 1,5). При измерении параметров СВЧ транзисторов, особенно мощных и с высоким значением коэф. усиления, во избежание больших погрешностей измерения принимают меры, предотвращающие возбуждение паразитной генерации, перегрев прибора, строго соблюдают порядок включения питающих напряжений. Для малошумящих транзисторов, используемых во входных цепях усилителей, измеряют коэф. шума; в основе его измерения обычно лежит метод сравнения с калибров. шумовыми сигналами, создаваемыми резисторами, шумовыми диодами, газоразрядными трубками.

Весьма разнообразны методы измерения и контроля параметров и функционирования ИС (как цифровых, так и аналоговых). Фактически каждая вторая или третья технологич. операция при произ-ве ИС по пленарной технологии сопровождается контролем или измерением (рис. 12). Измеряемые величины и допустимые погрешности их измерения применительно к СБИС приведены в табл. 2.

Статич. параметры ИС определяют режимы (напряжения и токи) по всем входным и выходным выводам для разл. состояний микросхем (для цифровых ИС — логические «О» и «1»). Эти параметры характеризуют энергетич. состояние и тепловой режим ИС в условиях пост. сигналов. К числу измеряемых статич. параметров относятся входные напряжения и токи, ток короткого замыкания на выходе, выходные напряжения и токи. Для уменьшения погрешности измерения принимаются меры по выбору и согласованию сопротивлений в измеряемой цепи. Для массовых ИС применяются высокопроизводит, средства контроля с использованием ЭВМ (рис. 13). Обычно такие средства обеспечивают перекрытие диапазона по напряжению от 10-3 до 102 В и току от 10-9 до 2 А при погрешностях установления напряжений и токов 3—10%. Динамич. параметры ИС характеризуют быстродействие и частотный диапазон ИС, время переключений логич. состояний, продолжительность циклов работы сложных ИС. Система динамич. параметров включает в себя интервалы времени перехода из одного логич. состояния в другое, задержки сигналов, выборок, восстановления, сдвига сигналов, время хранения информации, длительность фронтов импульсов и др. Для измерения динамич. параметров применяются известные в радиотехнич. измерениях методы временных развёрток, старт-стопных преобразований, задержанных совпадений, стробоскопич. методы кольцевого генератора и т. д. Напр., широко распространённый метод кольцевого генератора, основанный на использовании калиброванного по длительности сигнала для сравнения с временем задержки измеряемого устр-ва, обеспечивает погрешность измерений до 8—10%; прецизионные измерители параметров импульсов при длительностях до 0,3 нс обладают погрешностью около 5—8%.

Функциональный контроль ИС обеспечивает проверку их работоспособности (в т. ч. правильность выполнения логич. ф-ций) путём формирования тестовой последовательности импульсов и регистрации функциональных тестов в определ. режимах работы ИС. С развитием микропроцессоров, СБИС запоминающих устр-в и однокристальных микро-ЭВМ он становится в микроэлектронике осн. видом контроля. Методы функционального контроля быстро совершенствуются. Рост степени интеграции ИС в условиях массового произ-ва приводит к необходимости создания средств функционального контроля высокой производительности и быстродействия (тактовые частоты до 100—400 МГц). Перспективным для повышения быстродействия считается метод эмуляции, основанный на использовании аппаратного процессора для формирования эталонных последовательностей сигналов. Начинают широко применяться универсальные информац.-измерит. системы, обеспечивающие функциональный и параметрич. контроль ИС.

Измерения в квантовой электронике. Среди приборов квантовой электроники особое место занимают лазеры. Специфика измерений их параметров и характеристик определяется прежде всего св-вами лазерного излучения (высокие концентрации энергии в малых телесных углах, пространств. и временная когерентность, его особенности в разл. диапазонах длин волн), а также использование в качестве активных сред в-в в разл. агрегатном состоянии: твёрдом, жидком и газообразном. Своеобразие измерений в лазерной технике связано также с гигантскими уровнями мощности в импульсном режиме (до 1012 Вт) при сверхкоротких импульсах (длительностью до неск. пс). Интенсивные исследования по созданию лазеров рентгеновского и гамма-излучения обусловливают необходимость измерений параметров и характеристик объектов ядерной физики (релятивистских электронных пучков, высокотемп-рной плазмы и др.).

К осн. параметрам лазеров относятся длина волны излучения, мощность или энергия, длительность и частота повторения импульсов (для импульсных лазеров), расходимость лазерного пучка, диаметр пучка, потребляемая мощность, кпд, ресурс, стабильность частоты. В ряде случаев возникает потребность измерения порогового тока, нестабильности по мощности, поляризации излучения, диапазона перестройки (для лазеров, перестраиваемых по частоте), давления рабочей смеси, плотности тока (для технологич. лазеров), ширины спектральной линии излучения и др. Измерение мощности лазерного излучения чаще всего производится калориметрами, обеспечивающими погрешность измерения 3—15%; всё шире используются методы, в основе к-рых лежат такие явления, как фотоэлектрические, оптоэлектронные. Для измерения энергетич. и временных параметров лазерного излучения применяют фотохронографич. методы и др. средства измерения быстропротекающих процессов. Фотохронографы с использованием электронно-оптич. преобразователей имеют весьма большие скорости развёртки (до 6*105 км/с), обеспечивают временное разрешение до 10-12 с. При длительностях импульсов св. 5—10 нс используются осциллографич. измерители, имеющие погрешности измерения параметров импульсов 4—10%. Для измерения энергии и макс. мощности одиночных импульсов находят применение фотометры (для энергий 10-3 —10 Дж и длительностей импульсов от 2,5 с до 50 мс), обеспечивающие погрешность измерения 20—25%. Для измерения пространственно-энергетич. характеристик лазерного излучения используют также пространств. анализаторы, допускающие автоматизацию измерений профилей распределения интенсивности излучения с погрешностью измерения 15—20%.

Тенденции развития методов и средств И. в э. характеризуются ростом информативности и точности, повышением производительности на основе использования ЭВМ, унификацией датчиков и блоков обработки информации, внедрением ВЧ средств измерений в технологию, совершенствованием метрологич. обеспечения. Идёт непрерывный процесс развития методов и средств измерений, контроля и испытаний для новых видов приборов: ультраболь­ших ИС, приборов интегральной оптики, волоконно-оптических элементов, приборов акустоэлектроники, жидкокристаллических индикаторов, высокостабильных лазеров, комплексир. приборов (действие к-рых основано на использовании разл. физ. принципов) и др. Непрерывно совершенствуются методы измерения и контроля качества исходных материалов, технологич. сред, технологич. и испытат. оборудования, а также операций входного и выходного контроля. Среди этих методов важное место занимают методы и средства техн. диагностики, спектроскопии, микроскопии и др. на всех этапах жизненного цикла ИЭТ. При этом каждый класс, вид и даже тип ИЭТ имеет свой набор осн. параметров, различающихся физ. величинами, диапазонами их измерений, допусками и погрешностями измерения.


Источник
Электроника. Энциклопедический словарь
Москва, «Советская энциклопедия», 1991 г.


Возврат к списку

Свежий номер
№ 4 Август 2020
КИПиС 2020 № 4
Тема номера:
Современная измерительная техника
Подписаться на журнал
WEB-приложение для подписчиков журнала
События из истории измерений
23.09.1987
Формальная дата основания
Конвертер единиц измерения