Преобразователи электронно-оптические. Методы измерения отношения сигнал-шум

£ /Л & /9 -9 <

СОЮЗА ССР

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ—ШУМ

ГОСТ 21815.19-90

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ

КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москв
а

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ

Методы измерения отношения сигнал—шум
Image intensifier and image converter tubes.
Methods of measuring the signal-to-noise ratio
ОКП es 4930
Дата введения 01.01.93
Нестоящий стандарт распространяется на электронно-оптичес­кие преобразователи (далее—ЭОП), предназначенные для приме­нения в приборах видения, и устанавливает методы измерения отношения сигнал—шум (С/Ш):
с анализирующей диафрагмой, расположенной перед фото­приемным устройством;
с анализирующей диафрагмой, расположенной перед входом ЭОП.
Общие требования к проведению измерений и требования бе­зопасности по ГОСТ 21815.0.
Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их поясне­ния приведены в приложении 1 настоящего стандарта и ГОСТ 19803.
Требования настоящего стандарта являются обязательными.

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ—ШУМ

С АНАЛИЗИРУЮЩЕЙ ДИАФРАГМОЙ ПЕРЕД

ФОТОПРИЕМНЫМ УСТРОЙСТВОМ

1. ГПринцип измерения
Принцип измерения отношения сигнал—шум с анализирующей диафрагмой, расположенной перед фотоприемным устройством, заключается в измерении значений среднего (СИГНАЛ) и сред­него квадратического отклонения (ШУМ) электрического сигнала фотоприемника, пропорционального световому потоку на выходе ЭОП, с последующим вычислением их отношения при заданных
Издание официальное
Издательство стандартов, 1991
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен,
тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР
£
значениях освещенности на входе ЭОП и площади анализируемо­го участка входа ЭОП.
1.2. Измерительная аппаратура
1.2.1. В установке для измерения С/Ш следует применять изме­рительные приборы и вспомогательные устройства в соответствии с черт. 1 и приложением 2.
1.2.2. Рабочий источник света должен работать в режиме источ­ника света с цветовой температурой 2856 К по ГОСТ 7721 и обес­печивать на входе ЭОП заданную освещенность. Значение осве­щенности устанавливают в стандартах или технических условиях на ЭОП конкретного типа. Предельная погрешность установления освещенности должна находиться в интервале ±15 %. Закон рас­пределения—нормальный.
1.2.3. Анализирующая диафрагма должна иметь черную мато­вую поверхность и калиброванное отверстие, изготовленное с по­лем допуска НИ. Диаметр калиброванного отверстия, приведен­ный ко входу ЭОП (da.пр ), в миллиметрах вычисляют по форму­ле
^=74-, (о
* э' б.П
диаметр калиброванного отверстия анализирующей диаф-
рагмы, мм;
Гэ —электронно-оптическое увеличение ЭОП, крат; Гб.п —увеличение блока переноса изображения, крат.

Черт. 1
Диаметр калиброванного отверстия анализирующей диафраг­мы, приведенный ко входу ЭОП, должен быть не более 0,25 мм. Предельная погрешность определения диаметра da.np должна на­ходиться в интервале ±5 %. Закон распределения—нормальный.
Непрозрачный диск должен иметь черную матовую по­верхность
.
1.2.4.
Диаметр непрозрачного диска (£>д ) должен быть больше диа­метра, при этом должно выполняться условие
(2)
1.2.5. Держатель ЭОП должен удовлетворять требованиям ГОСТ 21815.0.
1.2.6. Фотоприемное устройство должно иметь линейную свето­вую характеристику в рабочем диапазоне. Предельная случайная составляющая погрешности измерений светового сигнала, вносимая фотоприемным устройством, должна находиться в интервале ±6 %. Закон распределения равномерный.
1.2.7. Блок переноса изображения должен передавать изобра­жение с выхода ЭОП в плоскость анализирующей диафрагмы и иметь линейное поле, обеспечивающее заполнение светом всего от­

Предельная суммарная погрешность, вносимая измерительным блоком в измеряемое отношение сигнал—шум, должна находить­ся в интервале ±10 %. Закон распределения—нормальный.
1.2.9. Вспомогательный источник света с ненормируемым спек­тром должен обеспечивать в плоскости анализирующей диафрагмы освещенность, вызывающую в фотоприемном устройстве электри­ческий ток, равный значению тока, полученного при измерении СИГНАЛА при засветке входа ЭОП.
1.3. Подготовка к измерениям
1.3.1. Испытуемый ЭОП устанавливают в держатель, соединяют
с источником питания.
1.3.2. На входе ЭОП устанавливают освещенность, указанную в стандартах или технических условиях на ЭОП конкретного типа.
На ЭОП подают напряжения, указанные в стандартах или технических условиях на ЭОП конкретного типа.
1.3.3.
1.3.4. Центр непрозрачного диска совмещают с центром входа ЭОП.
1.3.5. Центр отверстия анализирующей диафрагмы совмещают с центром изображения непрозрачного диска на выходе ЭОП.
1.3.6. Выводят из светового пучка непрозрачный диск.
1.3.7. Фотоприемное устройство устанавливают в положении, соответствующем максимальному уровню тока в режиме измере­ния ШУМА.
1.4. Проведение измерений
1.4.1. Многократно (не менее 10 раз) измеряют значения ШУ­МА (t/щ.с ) при освещенном входе ЭОП.
1.4.2. Измеряют один раз значение СИГНАЛА (Uc ).
1.4.3. Устанавливают перед входом ЭОП непрозрачный диск.
1.4.4. Измеряют один раз значение СИГНАЛА (£/т ) с тене­вого изображения непрозрачного диска на выходе ЭОП.
1.4.5. Выключают ЭОП.
1.4.6. Свет от вспомогательного источника света направляют на анализирующую диафрагму. В плоскости анализирующей диафрагмы создают освещенность, вызывающую в фотоприемном устройстве электрический ток, равный значению тока, полученно­го при измерении СИГНАЛА по п. 1.4.2.
1.4.7. Многократно (не менее 10 раз) измеряют значения ап­паратурного ШУМА (і/ш.а.) электронного тракта «Фотоприем­ное устройство — измерительный блок».
1.5. Обработка результатов
1.5.Г Отношение сигнал—шум (фв), приведенное к площадке диаметром 0,2 мм на входе ЭОП и к освещенности, равной 10-4 лк, вычисляют по формуле
где Кш—коэффициент усиления измерительного блока при изме­среднее значение СИГНАЛА с фотоприемного устройст-
ва при освещенном входе ЭОП, В;
среднее значение сигнала с фотоприемного
при затемненном непрозрачным диском входе ЭОП, В;
Ас — коэффициент усиления измерительного блока при изме-
рении СИГНАЛА;
Uhi.c —среднее значение ШУМА при освещенном входе ЭОП, В; ^ш.а—среднее значение аппаратурного ШУМА при выключен­ном ЭОП, В;
А — площадь калиброванного отверстия анализирующей диафрагмы, приведенная ко входу ЭОП, мм2;
Е —освещенность, установленная на входе ЭОП, лк.
Среднее значение ШУМА при освещенном входе ЭОП (С/Ш;С)

(4)
где ^ш.с. —значение ШУМА 1-го измерения при освещенном вхо­де ЭОП, В;
т— число измерений.
Среднее значение аппаратурного ШУМА (£7ш.а ). в вольтах вычисляют по формуле

где і/ш.ау —значение аппаратурного ШУМА /-го измерения, В;
п — число измерений.
Площадь калиброванного отверстия анализирующей диафраг­мы (А), приведенную ко входу ЭОП, в квадратных миллиметрах вычисляют по формуле
(6)
1.5.2. Относительная погрешность измерения отношения сигнал —шум (е<рв ) при соблюдении требований настоящего стандарта при доверительной вероятности Р=0,95 находится в интервале:
±11 % —для однокамерных ЭОП;
± 12 % —Для двухкамерных ЭОП;
±14 % —для трехкамерных ЭОП;
±20 % —для ЭОП с микроканальными пластинами.
Закон распределения—нормальный.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ-ШУМ

С АНАЛИЗИРУЮЩЕЙ ДИАФРАГМОЙ ПЕРЕД

2.1. Принцип измерения
Принцип измерения отношения сигнал—гшум с анализирующей диафрагмой перед входом ЭОП заключается в измерении зна­чений среднего (СИГНАЛ) и среднего квадратического отклоне­ния (ШУМ) электрического сигнала фотоприемника, пропорцио­нального световому потоку на выходе ЭОП, с последующим вы­числением их отношения при заданных значениях освещенности на входе ЭОП и площади анализируемого участка входа ЭОП.
2.2. Измерительная аппаратура
2.2.1. В установке для измерения отношения сигнал—шум еле-
дует применять измерительные приборы и вспомогательные уст­ройства в соответствии с черт. 2.
2.2.2. Анализирующая диафрагма должна иметь черную мато­вую поверхность и калиброванное отверстие. Диаметр калиброван­ного отверстия (da) должен удовлетворять условию
0,2 <da<0,25. (7)
Максимальная погрешность измерения диаметра da должна быть не более 3 %. Закон распределения — нормальный.
Анализирующая диафрагма должна устанавливаться на рас­стоянии от источника света. Для исключения погрешности из­мерений из-за влияния полутеней расстояние £д должно удовлет­ворять условию

где da —диаметр калиброванного отверстия анализирующей диафрагмы, мм;
ан — максимальный размер тела накала лампы или апер­турного отверстия источника света, мм;
/д —расстояние между калиброванным отверстием анализи­рующей диафрагмы и входом ЭОП, мм;
б —допуск на размер теневого изображения калиброванного отверстия (6 = 5 %).

Черт. 2
Расстояние между калиброванным отверстием анализирующей диафрагмы и входом ЭОП (/д ) в миллиметрах вычисляют по фор­
муле

где /і — расстояние между калиброванным отверстием анализи­рующей диафрагмы и катодным стеклом ЭОП или входной плоскостью стекловолоконного блока для ЭОП со стекловолоконным входом, мм;
ДС — толщина катодного стекла, мм (для ЭОП со стеклово­локонным входом ДС^О);
п —показатель преломления катодного стекла.
2.2.3. Блок переноса изображения должен передавать изобра­жение калиброванного отверстия анализирующей диафрагмы с выхода ЭОП в плоскость ограничивающей диафрагмы.
2.2.4. Ограничивающая диафрагма должна иметь черную мато­вую поверхность и калиброванное отверстие. Диаметр калиброван­ного отверстия ограничивающей диафрагмы, приведенный ко вхо­ду ЭОП (do.np ), должен удовлетворять условию
2da<donp<10da. (10)
Диаметр калиброванного отверстия ограничивающей диафраг­мы, приведенный ко входу ЭОП (d0.пр ), в миллиметрах вычис­ляют по формуле
do.nP= -Л > (И)
' б.п
где d0—диаметр калиброванного отверстия ограничивающей
диафрагмы, мм;
Гэ — электронно-оптическое увеличение ЭОП, крат;
^б.п —увеличение блока переноса изображения, крат.
Максимальная погрешность определения диаметра do.np долж­на быть не более 5 %. Закон распределения — нормальный.
2.2.5. Вспомогательный источник света с ненормируемым