Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Классификация приемников излучения по тем областям спектра, где они наиболее чувствительны и находят наибольшее применение, является достаточно условной, так как многие приемники используются в различных участках спектра. В ряде случаев такая классификация представляется оправданной, удобной и не исключает определения некоторых приемников как двух- и многодиапазонныхесли это необходимо.
В принципе возможны любые температуры чувствительного слоя приемника, однако наиболее часто для неохлаждаемых приемников указываются значения «комнатной» температуры 293 К или 300 К, а для приемников охлаждаемых называются точки кипения различных веществ, используемых для охлаждения:
16
л 7 К___твердой углекислоты или сухого льда; 77,4 К —
1 л кого азота; 27,3 К — жидкого неона; 20,5 К — жидкого Ж ^пода; 4,3 К- жидкого гелия. В последних трех случаях, когда температура ниже 30 К, приемники называют глубокоох-
Лй При комнатной температуре работает большинство тепловых емников излучения, фотоэмиссионные приемники, фотопла-Тинки, фосфоры, сернисто-свинцовые фоторезисторы, фоторезисторы из сурьмянистого индия и некоторые другие приемники.
Рис. 4. Классификация приемников излучения
При температуре сухого льда — фоторезисторы из сернистого свинца, а также некоторые тепловые приемники (термоэлементы и болометры). При температуре жидкого азота — фоторезисторы из сернистого, селенистого и теллуристого свинца, сурьмянистого индия, германия, легированного золотом, фотогальванические и фотомагнитные приемники из сурьмянистого индия, фоторезисторы на основе тройных соединений, тепловые приемники. При сверхнизких температурах — фоторезисторы из германия, легированного ртутью или цинком, а также тепловые приемники — сверхпроводящие и германиевые болометры.
Классификация приемников излучения по различным признакам представлена на рис. 4.
3.4. Усилитель и другие элементы электронного тракта
Сигнал, вырабатываемый приемником излучения, обычно невелик: он составляет несколько единиц или десятков микровольт. Для того чтобы извлечь из него и использовать информацию, Необходимо усилить сигнал. В качестве усилителей сигнала боль-еи частью используются различного рода усилители перемен-0г° тока, так как сигнал в оптико-электронном приборе обычно
17
модулируется механическими, оптическими или электронными средствами. В зависимости от схемы и задач, решаемых конкретным оптико-электронным прибором, форма модулирования сигнала, поступающего на вход усилителя, может быть различной. Иногда это периодический сигнал, форма которого близка к синусоидальной, однако часто встречаются и непериодические последовательности импульсов различной формы. Выходной сигнал приемника излучения обычно поступает на вход усилителя не непосредственно, а через согласующую схему, называемую входной цепью.
Выбор элементов входной цепи является достаточно важной задачей, решать которую приходится самому разработчику оптико-электронного прибора, в то время как усилитель сигнала может быть в большинстве случаев выбран им из готовых или по его техническому заданию разработан специалистом в области радиоэлектроники. Основные требования, предъявляемые к усилителю, относятся к следующим его параметрам и характеристикам: коэффициенту усиления, динамическому диапа-
зону, полосе пропускания и уровню собственного шума. Кроме того, иногда оговаривается форма частотной и фазовой характеристики усилителя, его габариты, вес и потребляемая мощность.
Обычно усилитель сигнала конструктивно разделяется на две части, одна из которых (предусилитель) монтируется в непосредственной близости от приемника излучения и служит для предварительного усиления сигнала до уровня, достаточного для последующей передачи сигнала по длинному кабелю в условиях действия окружающих нестационарных электрических и магнитных полей, а другая (главный усилитель) содержит необходимые элементы регулировки усиления, полосы пропускания и других параметров. Коэффициент усиления предусилителя обычно находится в пределах 10—103, а общий коэффициент усиления может достигать 106.
На выходе приемника излучения существует сигнал, несущий информацию об объекте наблюдения, и шум. Для выделения и обработки полезного сигнала из смеси сигнала и шума в усилителе и в электрических цепях, следующих за усилителем, содерч жатся линейные и нелинейные элементы — устройства формирования и декодирования, схемы совпадения, обратные связи и т. д., осуществляющие необходимые логические операции. В простейшем случае операция выделения сигнала из шума заключается в частотном анализе смеси сигнала и шума с помощью узкополосных электрических фильтров, а операция обработки сигнала — в его детектировании. Однако обычно требуются более сложные решения.
Для регистрации обработанного сигнала применяются различные визуальные, звуковые, фотографические, осциллографи-ческие индикаторы и автоматические системы.
18
Таким ибразом, обобщенная схема электрической части тракта ико-электронного прибора может быть представлена в виде, Сраженном на рис. 5. В каждом конкретном случае структурная
