Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Сомножитель в скобках характеризует изменение амплитуды выходного сигнала в зависимости от частоты модуляции потока излучения /. При / = 0 амплитуда имеет максимальное значение
/о = ®0*Sj0> $10 = /0/Ф0-
Отсюда относительное изменение токовой чувствительности ПИ в зависимости от частоты модуляции потока излучения /
S,f/Sl0 = lly 1 + (2я/т)2.
Если считать допустимой частотой модуляции потока излучения такую /гр, когда STf за счет инерционных свойств приемника уменьшается в два раза, то можно найти соотношение между т И / гр:
1/2 = 1/У 1 + (2я/грт)2,
откуда 4 = 1+ 4я2/2рт2 или <с/гр <; ]/3/2я ^ 0,28.
Для этих же условий падения SIf для прямоугольной формы модуляции потока излучения т/гр 1,1/я ^ 0,32.
Общим условием выбора граничной частоты модуляции в зависимости от постоянной времени приемника будет /гр 0,3/т.
Однако на практике существуют и используются различные требования на допустимое падение чувствительности из-за модуляции. Так, встречаются требования [98]
S (/гр) = 0.16S (0) при /гр = 1/т;
S (/гр) = 0,715 (0) при /гр = 1/2ят.
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~> <м*+ф) и равна tg ср = —сот.
Частотной характеристикой удельной обнаружительной способности ПИ называется зависимость его удельной обнаружительной способности от частоты модуляции потока излучения D* = ср (/).
Важными характеристиками ПИ являются спектральные распределения плотности среднего квадратического значения тока
91
шума /ш (/) и напряжения шума по частотам (спектр мощности шума). Они позволяют правильно выбрать частоту модуляции сигнала и полосу пропускания электронного тракта так, чтобы уменьшить влияние собственных шумов ПИ. У фоторезисторов до частоты 1000 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.
Температурные характеристики определяют изменение различных параметров ПИ в зависимости от изменения температуры его чувствительной площадки R (Т); I (Т); S (Т); /ш (7); Уш (ТУ, D* (Т) и т. д.
К временными пространственным характеристикам ПИ относят угловую характеристику чувствительности 5 (в), где 0 — у гол падения излучения на ПИ; зависимость чувствительности от положения светового зонда на светочувствительном элементе — зонную характеристику S (х у)', для координатных приемников — координатные характеристики Уцыг (х)> Увых (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. Для неселективных ПИ, у которых спектральная чувствительность постоянна (SA (X) = 1), сигнал на выходе пропорционален потоку излучения независимо от его спектрального состава. Если же ПИ селективен, то такие его параметры по паспорту, как SaнТ, Sy, S/, Фп, ФП1, Ф?, ?>*, зависящие от спектрального распределения излучения источника, надо пересчитывать для реального излучения объекта.
Пересчет параметров ПИ, заданных в световых величинах, в энергетические по одному и тому же источнику излучения
Интегральная чувствительность. Дано SnHT (А/лм). Определить S„HT е (А/Вт).
Сигнал от ПИ при освещении заданным паспортным источником
/ = <5интФр,
92
где SHHT — интегральная токовая чувствительность ПИ по паспортному источнику, А/лм; Фу — световой поток паспортного источника, падающий на ПИ, лм.
По тому же паспортному источнику этот же сигнал от потока излучения Фе (Вт) через интегральную чувствительность ПИ 5Инт е (А/Вт) I = Shht еФв. Поток излучения и световой поток связаны между собой так:
Фу = 683хгФе,
где иг — коэффициент использования глазом потока излучения. Из условия равенства сигналов
5иц-г еФе = 5Ин j-Фу = 683хгФе5ш1х,
откуда
5ИНт е = SHHT683xp. (3.2)
Пороговый поток и обнаружительная способность. Дано Фпу, Dv. Определить Фпе, De.
Запишем выражение .для тока шума через 5интвФпе и SHHT, причем оно постоянно, так как записано для одного и того же ПИ,
/ш = Фцу^ивт = Фце^ивт в•
Отсюда
Фпе = Фпу*5инт/SHHT ег а в учетом выражения (3.2)
Фпе = ФП1//683кг
или для обнаружительной способности
De = Dy683xr.
