Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Якушенков Ю.Г. -> "Теория и расчет оптико-электронных приборов" -> 141

Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.

Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов — М.: Логос, 1999. — 480 c.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка): teoriyairaschetelektronnihpriborov1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 188 >> Следующая


Если в качестве приемника используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), то каждый отдельный фотоэлектрон вызывает на аноде лавину электронов, число которых определяется коэффициентом усиления ФЭУ и которые заряжают его распределенную выходную емкость С (обычно С = 4... 20 пФ). Если С успевает разрядиться через нагрузку R до прихода следующей лавины электронов, то регистрируются неперекрывающиеся одноэлектронные импульсы, соответствующие приходу на фотокатод отдельных квантов излучения. Устанавливая определенный уровень срабатывания следующей за приемником электронной схемы, можно подавить значительную часть шумовых импульсов, возникающих вне фотокатода.

Число регистрируемых в единицу времени квантов (скорость счета квантов) 1 Jn = п1 задается неравенством п1 > RC. При п1 < RC импульсы перекрываются и на выходе регистрируется интегральный фототок, т.е. приемник работает в «токовом» режиме (прямой метод приема).

Если достигнуто разрешение всех импульсов во времени, то вероятность появления п импульсов в единицу времени описывается законом Пуассона (число п флуктуирует около Пс):

р(п,пс) = (пс)п exp(wtc)/n!

При этом отношение сигнал /шум

(ясТс) Jilxc

цп = -V-L-=-

[^(Яс + Яш)тс]

Tlc + Tlm

где тс — время измерения (длительность сигнала); пш — среднее число фотоэлектронов, возникающих вследствие внутренних шумов и воздействия внешнего фона на приемник.

Если для срабатывания ОЭП необходимо, чтобы число электронов пс превысило некоторый порог пп, то вероятность срабатывания определяется как

oo

р{п>Пп,Пс)= ^ (яс)"ехр(-яс)/я! .

л=лп

13 Якушенков Ю.Г. 385 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов

Из последнего выражения можно получить число Пстіп, соответствующее заданной по техническим условиям вероятности р(п,пс). Подставив Ticmin в формулу (12.4), можно найти значение потока, соответствующее заданной вероятности, и вести дальнейший энергетический расчет по обычной методике.

Достоинством этого метода является то, что при счете импульсов используется вся энергия сигналов, в то время как при прямом и гетеродинном методах, осуществляемых с модуляцией сигнала, часть его энергии теряется. Дискретная регистрация каждого импульса позволяет исключить влияние шума, обусловленного умножительной системой фотоприемника.

Однако при увеличении уровня полезного сигнала эффективность метода счета уменьшается вследствие увеличения вероятности наложения одного импульса на другой, что может произойти, если при длительности импульса тс наблюдается соотношение пс тс > 1.

По этой причине метод счета используется для приема слабых оптических сигналов.

Перспективным направлением применения метода счета импульсов является оптическая локация, где интервал времени регистрации, в течение которого может появиться группа пришедших от излучателя (отражателя) фотонов, мал по сравнению со средним интервалом времени между двумя одноэлектронными импульсами фона.

Очевидно, что уменьшить вероятность наложения импульсов друг на друга можно путем применения весьма малоинерционного приемника. Обычно для счета импульсов используют ФЭУ, что в режиме счета теоретически позволяет существенно снизить порог чувствительности. Однако реальные свойства фотоумножителей заметно ухудшают ожидаемый теоретический выигрыш, а иногда приводят и к проигрышу в чувствительности. Это объясняется тем, что не все ФЭУ обеспечивают достаточно большое усиление, необходимое для того, чтобы все одноэлектронные импульсы превышали уровень шумов. Для распространённых катодов типа Cl, С 11 и С20 число темновых отсчетов, вызванных термоэмиссией при 25° С и ограничивающих порог разрешения, составляет соответственно IO5-IO6, IO2...IO3, IO1-IO2 импульсов в секунду с 1 см2 площади фотокатода. Повышение усиления за счет увеличения нагрузки приводит к росту постоянной времени цепи приемника, что ухудшает временное разрешение импульсов. Повысить чувствительность ФЭУ, увеличивая питающее напряжение, также обычно не удается, так как при этом возрастает уровень шумов схемы.

Другими причинами, ограничивающими временное разрешение счетчика, являются флуктуации времени пролета электронов, кру-

386 Глава 12. Краткая классификация основных методов приема оптических сигналов

тизны фронта и формы импульсов. Разброс времени пролета в ФЭУ со скрещенными полями и в микроканальных ФЭУ составляет десятки пикосекунд.

Контрольные вопросы

1. При каких видах демодуляции можно осуществить гетеродинный метод приема?

2. В каких звеньях ОЭП можно реализовать гетеродинирование?

3. Перечислите основные условия осуществления гетеродинного метода приема.

4. Что нужно сделать, чтобы обеспечить гомодинный прием?

5. Где в практике ОЭП используется гомодинный прием?

6. Что ограничивает чувствительность и максимальное значение отношения сигнал/шум при гетеродинном методе приема? Как оценить количественно эти ограничения?

7. Каковы достоинства и недостатки основных методов приема сигналов, применяемых в ОЭП (прямого, гетеродинного, динамического)? Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 188 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed