Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Частотные характеристики. Зависимость чувствительности ПИ от частоты модуляции падающего на него потока излучения называется частотной характеристикой чувствительности ПИ. Эта характеристика связана с постоянной времени приемника т. Максимально допустимая (граничная) частота модуляции / зависит именно от значения т.
Граничную частоту модуляции определяют по-разному, в зависимости от допуска на падение чувствительности s. Так, при s(/rp) = = 0,16 s(0) частота Zrp = 1/т, а при s (Zrp) = 0,71s(0) Zrp= 1/(2тгс). Часто принимают Zrp = 1/(Зт).
Зависимость D от частоты модуляции потока излучения называется частотной характеристикой удельной обнаружительной способности.
Иногда к частотным характеристикам относят спектральные ^отнести тока или напряжения шума ПИ — распределения плотности срш дисперсии тока или напряжения шума приемника по частотам. Эти зависимости называют также спектром мощности шума. Типичная зависимость такого рода для полупроводниковых ПИ приведена на рис. 6.2.
143 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
В области «избыточного» шума, обусловленного главным образом контактными явлениями и флуктуациями скорости рекомбинации носителей (на частотах 0.. .fj), спектр шумапод-чиняется закону 1//S причем Обычно граница этой области fj не превышает 1000 Гц.
В области частот fr..f2, где практически имеет место равномерное распределение, основным является генерационно-рекомбинационный шум, а в области выше f2 (десятки и более килогерц) — тепловой.
Зная подобные характеристики для конкретных приемников, можно выбрать частоту модуляции сигнала и полосу пропускания системы так, чтобы по возможности уменьшить влияние собственных шумов ПИ на чувствительность прибора. С точки зрения уменьшения дисперсии шума в заданной полосе Af
fo+Af/2
Dni-C2m= J va(f)df
fo-bf/2
целесообразно увеличивать рабочую частоту модуляции fg и уменьшать полосу пропускания Af системы.
Температурные характеристики. Это — зависимости, определяющие изменение различных параметров ПИ, например, тока и напряжения шума, сопротивления и чувствительности, при изменении температуры его чувствительного слоя.
Фоновые характеристики. Это — зависимости параметров (сопротивления, чувствительности, тока и напряжения шумов, удельной обнаружительной способности) от немодулированного потока излучения фона.
Временные и пространственные характеристики. К ним обычно относят: переходные характеристики, описывающие изменение сигнала на выходе ПИ при внезапном облучении или затемнении его чувствительного слоя; зонную характеристику —распределение чувствительности по площадке приемника; угловую характеристику чувствительности — ее зависимость от угла падения лучей на чувствительный слой ПИ, а для координатных ПИ — координатную харак-
Рис. 6.2. Типичный спектр мощности шума ПИ
144 Глава 6. Приемник излучения как звено оптико-электронного прибора
теристику, определяющую зависимость сигнала на выходе ПИ от координаты изображения (пятна) на чувствительном слое, и временной дрейф нулевой точки координатного ПИ — смещение нулевой точки координатной характеристики при постоянной температуре в течение заданного интервала времени.
К временным характеристикам можно отнести также зависимости изменения параметров приемника во времени, характеризующие их стабильность.
6.4. Паспортизация приемников. Пересчет их параметров
Так как параметры и характеристики ПИ существенно зависят от условий их эксплуатации, спектрального состава и других параметров потока, необходимо четко оговорить некоторые стандартные (нормальные) условия, в которых следует проводить их измерения (паспортизацию). Кроме того, параметры и характеристики ПИ разных типов и назначения резко различаются между собой, поэтому ограничиться для всех ПИ одними и теми же стандартными условиями не представляется возможным.
Приемники, работающие в средней части ИК спектра, т.е. в диапазоне 1,5...20 мкм (обычно это охлаждаемые ПИ), калибруют по излучателю — черному телу с температурой 373 К. Неохлаждаемые фоторезисторы, работающие в первом, а иногда и во втором атмосферных окнах, калибруют по черному телу с температурой 573 К. Параметры ПИ, работающих в видимом диапазоне, определяют по лампам накаливания — источникам А с цветовой температурой вольфрамовой нити Тц = 2856 К, источникам В (Тц = 4800 К) и С (Тц = 6500 К).
В зависимости от инерционности ПИ и спектра шумов устанавливаются различные частоты модуляции и полосы пропускания при их паспортизации. Чувствительность многих фоторезисторов определяется при частотах модуляции 400 и 500 Гц и полосе пропускания измерительной установки в несколько десятков герц. Весьма инерционные тепловые ПИ паспортизуются при частотах модуляции потока в несколько герц, а малоинерционные ПИ — при частотах 900...1000Гц.
Должны быть оговорены также температура окружающей среды, влажность, давление и такие конструктивные параметры измерительной установки, как входное сопротивление Rbx (обычно Rbx > Rt) и Уровень шума Vmy, приведенный к выходу ПИ (обычно уровень шума ^my установки должен быть не менее чем в 2 раза меньше уровня шумов исследуемого ПИ).
