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基于电校准的激光功率计响应非线性测量技术研究

徐涛 赵亚如

徐涛,赵亚如. 基于电校准的激光功率计响应非线性测量技术研究[J]. 计量科学与技术,2021, 65(11): 29-34 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0169
引用本文: 徐涛,赵亚如. 基于电校准的激光功率计响应非线性测量技术研究[J]. 计量科学与技术,2021, 65(11): 29-34 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0169
XU Tao, ZHAO Yaru. An Electrical-Substitution Based Measurement Device for Nonlinearity of Laser Power Meters[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(11): 29-34. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0169
Citation: XU Tao, ZHAO Yaru. An Electrical-Substitution Based Measurement Device for Nonlinearity of Laser Power Meters[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(11): 29-34. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0169

基于电校准的激光功率计响应非线性测量技术研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0169
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2017YFF0205104)
详细信息
    作者简介:

    徐涛(1979-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:激光辐射度,邮箱:xutao@nim.ac.cn

An Electrical-Substitution Based Measurement Device for Nonlinearity of Laser Power Meters

  • 摘要: 响应非线性是热电型激光功率探测器的主要特性,表现为不同功率下探测器响应度的变化,对测量准确度具有重要影响。本文基于电校准方法,针对瓦级至百瓦级激光功率探测器的响应非线性测量技术展开研究。设计并建立了电校准装置,实现了不同功率下电校准响应度的自动测量。与常用的稳压或稳流模式不同,该装置具有稳功率输出模式,对于温度系数较大的电校准加热器可显著提高加载功率的稳定性。在研究中基于两种陶瓷加热器制备了2台电校准激光功率探测器,开展了电校准响应非线性测试。结果显示,对于具有较大温度系数的MCH陶瓷加热器,稳功率模式下加载功率不稳定度达到0.025%,远低于稳压模式下的2.0%。得益于较高的功率稳定性和测量过程的自动化,0.49~189 W功率范围电校准响应度的测量不确定度优于0.10%,提高了电校准响应非线性测量的准确度。
  • 图  1  用于响应非线性研究的电校准激光功率探测器原理图

    Figure  1.  Design of electrically calibrated laser power detectors for study on response nonlinearity

    图  2  激光功率电校准装置原理框图

    Figure  2.  Block diagram of the laser power electric calibration device

    图  3  1#激光功率探测器不同功率下电校准响应度

    Figure  3.  Electrical calibration responsivity of #1 laser power detector under different power

    图  4  1#激光功率探测器在106 W下电压、电流、功率及加热器电阻随时间变化曲线

    Figure  4.  Curves of voltage, current, power and heater resistance versus time under power of 106 W for #1 laser power detector

    图  5  2#激光功率探测器不同功率下电校准响应度

    Figure  5.  Electrical calibration of responsivity of #2 laser power detector under different power

    图  6  2#激光功率探测器在189 W功率条件下电压、电流、功率及加热器电阻随时间变化曲线

    Figure  6.  Curves of voltage, current, power and heater resistance versus time under power of 189 W for #2 laser power detector

    表  1  1#激光功率探测器不同功率下电校准响应度测试结果

    Table  1.   Measurement results of electrical calibration responsivity of #1 laser power detector under different power

    功率(W)响应度(mV/W)相对不确定度(k=2)归一化响应度
    0.490.329200.08%1.0000
    4.50.329140.02%0.9999
    180.329090.04%0.9997
    380.328960.02%0.9993
    500.328940.08%0.9992
    620.328860.10%0.9990
    750.328900.06%0.9991
    910.328800.02%0.9988
    1060.328840.02%0.9989
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  • 网络出版日期:  2021-09-15
  • 刊出日期:  2021-11-01

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