Источники и приёмники Излучения (1059978), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Это отношение обозначают х и называют к о э ф ф и ц и е н т о м и спользования потока излучения данным ПИ (параметр ПИ), или спектральным КПД ПИ. Из выражения (3.1) при известных 5ю 5 (Х) и Ф,ь (Х) можно определить 5тк „= 5у/х. Спектральный КПД ПИ вЂ” очень важный параметр, и его можно найти в таблицах или определить графоаналитически. построив трек (Л) = Феь (Х)/Фж и 5 (Х) (рис.
3.1): ~ е (Х) Феа (Х) ~Х ~ ~ (Х) тек (Х) сХ о о е ее ~ Ф~ь (Х) 8Х ~ отса (Х) 4Х о о Если для ПИ известны интегральная чувствительность 5„„„х по какому-либо излучателю и 5 (Х), то можно определить и его спектральную абсолютную чувствительность 5ннт = 5ь х' 5 (Л) = 5абс (Л)/5е.мах ее бЛ фф = ~ феь (Л) 5 (Л) бЛ. о ее ~ Ф„(Х) дХ о ~ (Л)бЛ саман о откуда 5„,(Л) =(5.../.)5(Л) о пТе 4310 /" Лефф.
непа = = — мкм. аТа Т схЛафф и /аХвфф, дйвфф ~Хафф. тена Рис. 8.1. Спектральный КП/1 приемника и эффективная полоса его чувствительности В расчетах часто используют спектральной чувствительностью, такой параметр, связанный со как эффективная ширина полосы чувствительности ПИ ЛЛ,фф (см. рис. 3.1). Эффективной шириной полосы чувствительности ПИ называют ширину диапазона спектра, в которой был бы сосредоточен весь эффективный для данного ПИ поток излучения, при условии что в этом интервале спектра функция, спектральной плотности потока излучения постоянна и равна своему максимальному значению, т.
е. Или, переходя к относительным единицам путем деления числителя и знаменателя на Ф,ь, получим Сравнивая выражения для х и Ы,фф, можно заметить, что они взаимосвязаны: Феи (Х) 8Х ЬЛафф х ф х 1 оэеь (Л) с(Л х Фе еа1вах Ф тьма~ Для тепловых приемников 5ь 1, поэтому и х = 1. Следовательно, для тепловых приемников Если для теплового приемника в качестве источника используется абсолютно черное тело при температуре Т, для которого о известны значение М, = оул и максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости М,ь = аТ', Вт/м' мкм (а ж 1,315 10 'х Вт/м' К' мкм), то Коэффициент х можно выразить через ~ Ю (Х) Феа (Х) дХ 8~ Я (Х) Феь (Х) дХ о е ) Фек(Х) ЙХ Феь ~ ~рек (Х) ЙХ о о Вольтовые характеристики приемников излучения. В о л ь тамперной характеристикой ПИ /()/) называют зависимость электрического тока ПИ от напряжения питания, приложенного к нему при фиксированном потоке излучения.
Она определяет электрические свойства ПИ, его схему включения и выбор рабочего интервала. Вольтовые характеристики выражают зависимость от напряжения питания чувствительности 5 ()г) (при постоянном потоке излучения), среднего квадратического значения тока шума 1 (Р), среднего квадратического значения напряжения шума 1' (Р), порогового потока Ф, (У) и удельной обнаружительной способности Оо (Р). Характеристики зависимости параметров приемников излучения от мощности излучения. К ним относятся люкс-омическая характеристика фоторезисторов — зависимость светового сопротивления фоторезистора от освещенности Р (Ег), энергетическая характеристика фототока ПИ вЂ” зависимость фототока от потока излучения, падающего на ПИ, 1э (Ф,), энергетическая характеристика напряжения фотосигнала ПЙ вЂ” зависимость напряжения сигнала от потока излучения 1', (Ф,), световые характеристики ФЭ н ФЭУ вЂ” зависимости их анодного фототока от светового ' потока 1, (Ф„) и т.
д, По этим характеристикам можно определять интегральную вольтовую и токовую чувствительности, так как онн являются крутизнои зависимостей Уо = 1(Ф,) и 1э = 1 (Ф,). У большинства ПИ их чувствительность с увеличением потока излучения падает, поэтому при расчетах надо вводить поправки на ее падение при заданном спектральном составе излучения по энергетическим характеристикам. Фоновые характеристики приемников излучения, Фоновые характеристики — это зависимости, определяющие изменение сопротивления ПИ Р (Фэ), изменение чувствительности 5 (Фэ), тока шума 1 (Фэ), напряжения шума 1~ (Фэ), удельного порогового потока Ф„" (Фэ) нли удельной обнаружительной способности 17о (Ф ) от немодулированного потока излучения фона.
Ф Эти зависимости также надо учитывать при расчете, Необходимо принимать меры к уменьшению фоновых засветок — устанавливать фильтры, пропускающие только рабочий спектральный интервал излучения. Частотные характеристики приемников излучения. Ч а с т о тн о й характеристикой ПИ называют зависимость какого-либо из его параметров (чаще чувствительности или обнаружительной способности) от частоты модуляции потока излучения ф. Оиа определяет, как и постоянная времени, динамические свойства ПИ и связана с постоянной времени ПИ т, так как последняя определяет допустимую (граничную) частоту модуляции 1„р потока излучения, когда сигнал падает в заданное число раз за счет инерционности ПИ.
Вид частотной характеристики зависит от формы модуляции, например, динамические свойства приемника, имеющего экспоненциальную зависимость изменения выходного сигнала во времени, при синусои- дальной форме модуляции потока излучения описываются следующим выражением: 1(1 р) Фо8г ~е — 1ьм+ч> гг+то-Р ~' — 1е— где Ф, — амплитуда потока излучения, Вт; 1 — частота модуляции потока излучения, Гц; ~р — сдвиг фазы гармонической составляющей выходного тока относительно фазы потока излучения; 5,— токовая чувствительность ПИ, А1Вт; т — постоянная времени ПИ, г с; 1 = 1 — 1; ы = 2я1 — угловая частота изменения потока, Гц.
Сомножитель в скобках характеризует изменение амплитуды выходного сигнала в зависимости от частоты модуляции потока излучения 1. При 1 = 0 амплитуда имеет максимальное значение 1о = Фо5го, 5го = 1о1Фо. Отсюда относительное изменение токовой чувствительности ПИ в зависимости от частоты модуляции потока излучения 1 я,гя„- о т~ (2 ог. Если считать допустимой частотой модуляции потока излучения такую 1„р, когда 5,г за счет инерционных свойств приемника уменьшается в два раза, то можно найти соотношение между т Гг = Г1 ТГ(2~ чо), откуда 4 — 1 + 4я 1„от или ч~„~ «< )г 312я ж 0,28. Для этих же условий падения 5ы для прямоугольной формы модуляции потока излучения т1„р «( 1,11я ан 0,32. Общим условием выбора граничной частоты модуляции в зависимости от постоянной времени приемника будет 1„р ен 0,31т, Однако на практике существуют и используются различные требования иа допустимое падение чувствительности из-за модуляции.
Так, встречаются требования (98) 5 Дгр) = 0 165 (0) при 1гр = 11т; 5 (1„р) = 0,7! 5 (О) прн ~,р — — ! 12ят, Зависимость сдвига фазы гармонической составляющей выходного тока (напряжения) относительно соответствующей ей гармонической составляющей потока излучения от частоты называется фазовой характеристикой. Фазовая характеристика в выражении для выходного сигнала при гармоническом воздействии определяется сомножителем е — ~ < '+оя и равна 1и ф = — гот. Частотной характеристикой удельной обнаружительной способности ПИ называется зависимость его удельной обнаружительной способности от частоты модуляции потока излучения 17о = Ч~ (1). Важными характеристиками ПИ являются спектральные распределения плотности среднего квадратического значения тока шума / (/) и напряжения шума по частотам (спектр мощности шума). Они позволяют правильно выбрать частоту модуляции сигнала и полосу проиускания электронного тракта так, чтобы уменьшить влияние собственных шумов ПИ.
У фоторезисторов до частоты ! 000 Гц преобладает токовый шум, от 1000 до 10 000 Гц генерационно-рекомбинационный, свыше 10 000 Гц действуют в основном тепловой и радиационный шумы. У фотодиодов в диапазоне от 20 до 100 Гц токовый шум значительно уменьшается. Т е м п е р а т у р н ы е х а р а к т е р и с т и к и определяют изменение различных параметров ПИ в зависимости от изменения температуры его чувствительной площадки И (Т); / (Т); 5 (Т); / (Т); »', (Т); Р' (Т) и т.
д. К временнйм и пространственным характ е р и с т и к а м ПИ относят угловую характеристику чувствительности Я (6), где 6 — угол падения излучения на ПИ; зависимость чувствительности от положения светового зонда на светочувствительном элементе — зонную характеристику Я (х у); для координатных приемников — координатные характеристики»',„, (х); »',, (у), определяющие зависимость выходного сигнала приемника от положения пятна на чувствительном слое; временной дрейф нулевой точки координатного приемника — смещение нулевой точки координатной характеристики при постоянной температуре в течение заданного интервала времени; зависимости изменения параметров ПИ во времени, характеризующие их стабильность. $ 3.3. Пересчет параметров приемников излучения В реальных условиях работы на ПИ падает поток излучения от объекта, отличающийся по своему спектральному составу от потока излучения, который использовался при измерении его паспортных данных, так как температура, спектральные коэффициенты теплового излучения и пути прохождения излучения в воздушной среде от объекта и паспортного источника различны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
