Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства. Энергетический расчет пирометра (фотометра)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
о через ПОИ и называемого фототоком:
(15)
где - токовая чувствительность ПОИ.
Фототок складывается с темновым током ПОИ , а обе эти составляющие образуют общий ток ПОИ:
(16)
При синусоидальной модуляции потока излучения
(17)
Темновой ток и постоянная составляющая фототока образуют постоянную составляющую тока:
(27)
Амплитуды переменных составляющих фототока и напряжения фотосигнала:
; (18)
где - вольтовая чувствительность ПОИ;
- сопротивление нагрузки ПОИ.
ПОИ ФР1-3 выпускается на нагрузку 47 кОм, 68 кОм, 100 кОм, 150 кОм, 220 кОм и 330 кОм.
Для =100 кОм:
Темновой ток в паспортных данных не определен =0
=214,62 (В/Вт)
(А)
(А)
Амплитуда переменной составляющей тока равна постоянной составляющей тока, потому что излучение фона отсутствует или пренебрежимо мало, а глубина модуляции исследуемого излучения составляет 100% .
Амплитуда переменной составляющей сигнала (напряжения или тока) определяется только излучением ИИ, а величина постоянной составляющей общего тока зависит от множества внешних факторов: изменения уровня фона, изменений темнового тока, которые могут быть обусловены изменением температуры ПОИ и т.д. Исходя из изложенного, для передачи информации в ОЭП используются, как правило, только модулированные потоки излучения, либо осуществляется модуляция исследуемых потоков излучения.
10. Расчет напряжения и тока шума ПОИ в заданной полосе частот электронного тракта
Кроме переменной составляющей фототока на выходе ПОИ всегда присутствуют флуктуации общего тока, называемые шумами. Шумы существуют как при наличии, так и при отсутствии фотосигнала так как они обусловлены физическими процессами, происходящими в ПОИ.
Наличие шумов затрудняет обнаружение слабых сигналов, а также приводит к погрешности измерения параметров сигнала: амплитуды, частоты, фазы, времени появления импульсов излучения.
Шумы характеризуются средними квадратическими значениями флуктуации общего тока ПОИ в заданной полосе частот или средними квадратическими значениями флуктуации напряжения на заданной нагрузке в цепи ПОИ в заданной полосе частот.
В справочной литературе и в паспортах ПОИ приводится один из следующих параметров, характеризующих шумы ПОИ: порог чувствительности ; порог чувствительности в единичной полосе частот ; удельный порог чувствительности ; обнаружительную способность ; удельную обнаружительную способность .
Из определений перечисленных параметров следует, что среднее квадратическое значение напряжения или тока шума ПОИ в заданной полосе частот электронного тракта на частоте , на которой производилась аттестация ПОИ, может быть найдено с помощью следующих выражений:
(19)
(20)
где - эффективная шумовая полоса частот электронного тракта разрабатываемого прибора;
- эффективная шумовая полоса частот электронного тракта установки, на которой производилась аттестация ПОИ;
- геометрическая светочувствительная площадь ПОИ.
Стандарты рекомендуют производить аттестацию ПОИ на внутреннем фотоэффекте при частоте модуляции сигнала =800 Гц, а ОПИ на внешнем фотоэффекте - при =1000 Гц. Рекомендуется выбирать =0,2. Эти рекомендации действуют в тех случаях, когда ТУ на конкретные типы ПОИ не предусматривают иных значений и .
При использовании выражений (19) и (20) следует подставлять значения интегральной вольтовой и токовой чувствительности, а также шумовых параметров ПОИ по отношению к излучению одного, например, паспортного ИИ.
Для ФР1-3 удельная обнаружительную способность [1], =18=8 мм2=0,08 см2 (рисунок 7). Тогда напряжение и ток шума
(В)
(А)
Рисунок 7 - Фоторезистор ФР1-3
11. Расчет порога чувствительности и обнаружительной способности ПОИ по отношению к излучению заданного ИИ
Шумовые параметры ПОИ приводятся в паспортах и справочниках, по отношению к излучению того же ИИ, что и чувствительность.
Величины порога чувствительности или обнаружительной способности заданного ПОИ к излучению заданного ИИ в энергетических величинах (Вт, Вт-1) равны
; ;(21)
;
где и - порог чувствительности ПОИ к излучению паспортного ИИ в световых (лм) и энергетических (Вт) величинах соответственно;
и - обнаружительная способность ПОИ к излучению паспортного ИИ в световых (лм-1) и энергетических (Вт-1) величинах соответственно.
Аналогично выглядят формулы для расчета порога чувствительности в единичной полосе частот (Вт•Гц-1/2), а также удельной обнаружительной способности ( Вт•Гц-1/2•см).
Порог чувствительности ПОИ по отношению к излучению заданного ИИ в заданной полосе частот электронного тракта может быть найден из соотношений
(22)
Для ФР1-3 в паспортных данных задана только удельная обнаружительную способность [1]. Тогда удельная обнаружительная способность ПОИ к излучению паспортного ИИ
12. Расчет основных составляющих шумовой погрешности ОЭП и отношения сигнал/шум в заданной полосе частот электронного тракта
В справочниках отсутствуют сведения о шумовых параметрах некоторых ПОИ. Приблизительную их оценку можно получить, воспользовавшись известными теоретическими формулами для расчета составляющих шумов соответствующих типов ПОИ.
Основными составляющими шумов фоторезисторов являются токовый, генерацион?/p>