Приёмники оптического излучения

Теоретические положения

Коэффициент использования излучения источника приёмником оптического излучения [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.1)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - относительное спектральное распределение потока излучения источ­ника; приёмники оптического излучения - student2.ru - относительная спектральная характеристика чувствительности ПОИ.

Связь интегральной чувствительности ПОИ к потоку излучения со спектральной [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.2)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - максимальная спектральная чувствительность ПОИ к потоку излучения.

Максимальная спектральная чувствительность кремниевых ФЭПП к потоку излучения:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.3)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - квантовая эффективность на длине волны приёмники оптического излучения - student2.ru (см. табл. 1[13]); приёмники оптического излучения - student2.ru - длина волны, на которой спектральная чувствительность ПОИ максимальна, мкм.

Относительная спектральная чувствительность ПОИ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.4)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - абсолютная спектральная чувствительность ПОИ; приёмники оптического излучения - student2.ru - относительная спектральная чувствительность ПОИ.

Порог чувствительности ПОИ в заданной полосе частот [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.5)

где приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru - ток и напряжение шума; приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru - токовая и вольтовая интегральные чувствительности ПОИ.

Удельный порог чувствительности ПОИ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.6)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - порог чувствительности ПОИ в единичной полосе частот; А - площадь ФЧЭ ПОИ; Df - полоса частот усилительного тракта.

Рекомендуемая полоса частот измерительного тракта при паспортизации ПОИ [6]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.7)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - частота модуляции излучения при паспортизации.

Удельная обнаружительная способность ПОИ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.8)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - удельный порог чувствительности ПОИ.

Пересчёт спектральной чувствительности селективного ПОИ к световому пото­ку в спектральную чувствительность к потоку излучения:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.9)

где приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru - спектральная чувствительность к потоку излуче­ния и к световому потоку; приёмники оптического излучения - student2.ru - максимальная спектральная свето­вая эффективность монохроматического излучения для дневного зре­ния (см. табл. 1); приёмники оптического излучения - student2.ru - относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения (см. табл. 2).

Пересчёт параметров селективного ПОИ, заданных в световых ФМВ, в парамет­ры в энергетических ФМВ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru ; (4.10)

приёмники оптического излучения - student2.ru , Вт , (4.11)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - интегральная чувствительность ПОИ к свето­вому потоку и потоку излучения; приёмники оптического излучения - student2.ru - коэффициент использования излучения источника глазом; приёмники оптического излучения - student2.ru,приёмники оптического излучения - student2.ru- пороги чувствительности ПОИ в заданной полосе частот в энергетических и световых ФМВ.

Пересчёт параметров селективного ПОИ, заданных в энергетических ФМВ для излучения одного источника, в параметры в энергетических ФМВ для излучения другого источника [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru ; (4.12)

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.13)

где приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru - интегральные чувствительности ПОИ к потоку излучения для излучения первого и второго источников; приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru - коэффициенты использования ПОИ излучения первого и второго источников; приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru - пороги чувствительности ПОИ в заданной полосе частот в энергетических ФМВ для излучения первого и второго ис­точников.

Порог чувствительности матричного ФПЗС по паспортным данным для реального источника в световых ФМВ при реальном времени накопления [9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , лк;(4.14)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - пороговая освещённость ФПЗС паспортным источником в световых ФМВ при стандартном времени накопления; приёмники оптического излучения - student2.ru - стандарт­ное время накопления; приёмники оптического излучения - student2.ru - реальное время накопления; приёмники оптического излучения - student2.ru - коэффициенты использования излучения первого и второго источников глазом.

Реальное время накопления в ФПЗС при наблюдении движущегося объекта [15]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.15)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - допустимый "смаз" изображения в долях элемента ФПЗС; приёмники оптического излучения - student2.ru - размер элемента в направлении перемещения объекта; b - линейное увеличение оптической системы телекамеры; V - скорость пе­ремещения объекта.

Линейное увеличение оптической системы при расстоянии до объекта, большем пятикратного фокусного расстояния [7]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.16)

где l - расстояние от оптической системы до объекта; приёмники оптического излучения - student2.ru - фокусное расстояние оптической системы.

Порог чувствительности ФПЗС при реальных условиях работы [13]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.17)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - СКЗ количества шумовых зарядов на выходе ФПЗС, генерированное одним элементом; приёмники оптического излучения - student2.ru - заряд электрона (см. табл. 1); приёмники оптического излучения - student2.ru - интегральная токовая чувствительность ФПЗС к световому потоку; приёмники оптического излучения - student2.ru - площадь элемента ФПЗС.

Дисперсия количества шумовых зарядов на выходе ФПЗС, генери­рованных одним элементом [13]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.18)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия шума ФПЗС, обусловленного зарядовым пакетом, генерированным потоком излучения; приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия шума ФПЗС с поверхностным каналом, обусловленного внутренними фактора­ми.

Дисперсия шума ФПЗС, обусловленного зарядовым пакетом, гене­рированным потоком излучения [9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.19)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия генерационного шума; приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия шума пе­реноса.

Дисперсия генерационного шума ФПЗС при его пуассоновском распределении [9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.20)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - среднее количество зарядов сигнала, генерируемых в одном элементе ФПЗС.

Дисперсия шума переноса ФПЗС [15]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.21)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - среднее количество переносов зарядового пакета в ФПЗС; x - коэффициент неэффективности переноса зарядового пакета в ФПЗС (см. табл. 1).

Среднее количество переносов в ФПЗС с секциями накопления и хранения:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.22)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - число строк элементов в секции накопления; приёмники оптического излучения - student2.ru - число столбцов элемен­тов в секциях; p - количество фаз управляющего напряжения.

Среднее количество зарядов сигнала, генерируемое в одном элементе ФПЗС [9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru э , (4.23)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - освещённость элемента ФПЗС.

Дисперсия шума ФПЗС с поверхностным каналом, обусловленного внутренними факторами [15]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.24)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия шума темнового тока; приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия шума поверхностных состояний; приёмники оптического излучения - student2.ru - дисперсия шума выходного усилителя ФПЗС, выполненного на одном кристалле с выходным регистром.

Дисперсия шума темнового тока [9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.25)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - средняя плотность темнового тока ФПЗС.

Дисперсия шума поверхностных состояний [15]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.26)

где:k - постоянная Больцмана (см. табл. 1); T - термодинамическая температура ФПЗС; NSS- плотность поверхностных состояний.

Дисперсия шума выходного усилителя ФПЗС [15]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.27)

где C - ёмкость выходной цепи усилителя ФПЗС.

Длинноволновая граница спектральной чувствительности ПОИ на внутреннем фотоэффекте [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.28)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - ширина запрещённой зоны.

Напряжение теплового шума фоторезистора [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.29)

где T - термодинамическая температура фоторезистора; Rт - темновое сопротивление фоторезис­тора; Df - полоса частот усилительного тракта.

Ток теплового шума нагрузочного сопротивления [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.30)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - сопротивление нагрузки.

Ток дробового шума ПОИ [1,5,9] :

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.31)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - ток, протекающий через ПОИ.

Ток дробового шума фотоумножителя [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.32)

где В - множитель, учитывающий влияние дробового эффекта динодов (см. табл. 1); приёмники оптического излучения - student2.ru - суммарный ток фотокатода; M - коэффициент усиления по току.

Суммарный ток шума фотоумножителя [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru . (4.33)

Максимально допустимое сопротивление нагрузки по постоянному току фотоэлемента и фотодиода в фотодиодном режиме [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.34)

где: Uр - рабочее напряжение ПОИ; Iт - темновой ток ПОИ; SI - то­ковая чувствительность; приёмники оптического излучения - student2.ru - максимальный поток, падающий на ПОИ; приёмники оптического излучения - student2.ru - максимальный фототок.

Максимально допустимое сопротивление нагрузки по переменному току фотодиода в фотодиодном режиме [1]:

приёмники оптического излучения - student2.ru . (4.35)

Максимальная вольтовая чувствительность фотодиода в фотогальваническом режиме [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru при Iт < Iф ; (4.36)

приёмники оптического излучения - student2.ru при Iт > Iф , (4.37)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - сопротивление p-n-перехода при нулевом напряжении.

Постоянная времени схемной релаксации ПОИ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.38)

где C - ёмкость ПОИ.

Связь между вольтовой и токовой чувствительностью ПОИ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.39)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - сопротивление нагрузки.

Фототок в ПОИ [1,5,9] :

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.40)

где SI - токовая чувствительность ПОИ.

Напряжение фотосигнала ПОИ [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.41)

где SU - вольтовая чувствительность ПОИ.

Коэффициент усиления фотоумножителя по току [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.42)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - световая анодная чувствительность; приёмники оптического излучения - student2.ru - световая чувствительность фотокатода; Iт - темновой ток в цепи анода; Iт.к - темновой ток фотокатода.

Суммарный ток фотокатода ПОИ на внешнем фотоэффекте [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.43)

где Iф - фототок фотокатода.

Коэффициент преобразования потока излучения ЭОП [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru ,(4.44)

где приёмники оптического излучения - student2.ru - световая отдача экрана, лм/Вт; приёмники оптического излучения - student2.ru - напряжение питания; приёмники оптического излучения - student2.ru - интегральная чувствительность к световому потоку.

Коэффициент усиления яркости ЭОП [1,5,9]:

приёмники оптического излучения - student2.ru , (4.45)

где Гэ - электронно-оптическое увеличение ЭОП; приёмники оптического излучения - student2.ru - световая отдача экрана, кд/Вт.

Примеры решения задач

Задача 4.2.1

Пересчитать интегральную чувствительность и пороговый поток кремниевого фотодиода ФД-24К из световых ФМВ в энергетические по паспортному источнику типа "А" (ЧТ с температурой 2856 К).

приёмники оптического излучения - student2.ru
Дано: ТЧТ = 2856 К,

Определить: Sе. инт , Фе.п .

Решение:

По табл. 11 для фотодиода ФД-24К определяем:

1) интегральную чувствительность приёмники оптического излучения - student2.ru ;

2) пороговый поток приёмники оптического излучения - student2.ru .

По формуле (4.10) пересчитаем интегральную чувствительность фотодиода в энергетических ФМВ:

приёмники оптического излучения - student2.ru ,

где по табл. 3 определяем приёмники оптического излучения - student2.ru для ЧТ с температурой приёмники оптического излучения - student2.ru .

По формуле (2.9) пересчитаем пороговый поток фотодиода:

приёмники оптического излучения - student2.ru .

Ответ: интегральная чувствительность фотодиода ФД-24К равна приёмники оптического излучения - student2.ru , а его пороговый поток равен приёмники оптического излучения - student2.ru .


Задача 4.2.2

Определить коэффициент яркости ЭОП ЭП-15, если световая отдача экрана приёмники оптического излучения - student2.ru .

Дано: ЭОП ЭП-15, приёмники оптического излучения - student2.ru .

Определить: приёмники оптического излучения - student2.ru .

Решение:

По табл. 11 определяем параметры ЭОП ЭП-15:

приёмники оптического излучения - student2.ru = 1 x; приёмники оптического излучения - student2.ru ; приёмники оптического излучения - student2.ru .

по формуле (4.45) определяем:

приёмники оптического излучения - student2.ru .

приёмники оптического излучения - student2.ru
Ответ: Коэффициент яркости ЭОП: приёмники оптического излучения - student2.ru .


Задача 4.2.2

Фотоумножитель ФЭУ-28 с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом паспортизовался по источнику типа "А" с температурой 2856 К.

Найти удельный порог чувствительности фотоумножителя для излучения ЧТ с температурой 2360 К в световых и энергетичес­ких ФМВ.

Дано: T1 = 2856 К , T2 = 2360 К.

Определить: приёмники оптического излучения - student2.ru , приёмники оптического излучения - student2.ru

Решение:

1) По табл. 11 найдем удельный порог чувствительности ФЭУ для излучения ЧТ с температурой 2856 К приёмники оптического излучения - student2.ru и по табл. 10 для ФЭУ-28 определим приёмники оптического излучения - student2.ru и приёмники оптического излучения - student2.ru для 2856 К и 2360 К соответственно.

2) По формуле (4.11) получим удельный порог чувствительности ФЭУ для излучения ЧТ с температурой 2360 К в световых ФМВ:

приёмники оптического излучения - student2.ru .

3) По формуле (4.12) удельный порог чувствительности ФЭУ для излучения ЧТ с температурой 2360 К в энергетических ФМВ равен при условии, что по табл. 3 пределен : приёмники оптического излучения - student2.ru

приёмники оптического излучения - student2.ru

Ответ: удельный порог чувствительности ФЭУ-28 для излучения ЧТ с температурой 2360 К в световых и энергетичес­ких ФМВ соответственно равны: приёмники оптического излучения - student2.ru и приёмники оптического излучения - student2.ru .

ЗАДАЧИ

4.3.1. Для кремниевого фотодиода ФД-28КП: 1) пересчитать спектральную чувствительность в энергетические ФМВ; 2) рассчитать максимальную спектральную чувствительность фотодиода.

4.3.2. Определить коэффициенты использования излучения лампы накаливания с вольфрамовой нитью, имеющей истинную температуру 3500 К, считая её реальным излучателем: 1) глазом; 2) кремниевым фоточувствительным прибором с зарядовой связью (ФПЗС).

4.3.3. Определить коэффициент использования излучения источни­ка типа "А" (ЧТ с температурой 2856 К) кремниевым ФПЗС 1200ЦМ1.

4.3.4. Рассчитать токовую чувствительность матричного ФПЗС 1200ЦМ1 к потоку излучения и к световому потоку лампы накалива­ния, если квантовая эффективность материала ФПЗС составля­ет 0,6, а коэффициенты использования излучения лампы матричным ФПЗС и глазом равны, соответственно, 0,36 и 0,082.

4.3.5. Рассчитать интегральную чувствительность кремниевого фотодиода ФД-28КП к потоку излучения ЧТ с температурой 2856 К.

Указание. Спектральная чувствительность фотодиода приведена в табл. 11 приложения.

4.3.6. Германиевый фотодиод ФД-4Г паспортизовался по источнику типа "А" с температурой 2856 К. Пересчитать интегральную чувствительность и порог чувствительности в заданной полосе частот из световых ФМВ в энергетические.

4.3.7. Пересчитать интегральную чувствительность и удельную обнаружительную способность фоторезистора ФР1-4 на основе сульфи­да свинца из энергетических ФМВ в световые, если он паспортизо­вался по ЧТ с температурой 573 К. Прокомментировать результаты.

4.3.8. Пересчитать интегральную чувствительность и удельную обнаружительную способность фоторезистора СФ4-1А на основе селе­нида свинца из энергетических ФМВ в световые, если он паспортизо­вался по ЧТ с температурой 573 К. Прокомментировать результаты.

4.3.9. Пересчитать интегральную чувствительность и порог чувствительности в заданной полосе частот германиевого фотодио­да ФД-4Г из световых ФМВ для излучения паспортного источника (ЧТ с температурой 2856 К) в световые ФМВ для излучения ЧТ с темпера­турой 2360 К.

4.3.10. Пересчитать интегральную чувствительность и порог чувствительности в единичной полосе частот кремниевого фотодиода ФД-24К из световых ФМВ для излучения паспортного источника (ЧТ с температурой 2856 К) в световые ФМВ для излучения ЧТ с темпера­турой 2360 К.

4.3.11. Пересчитать интегральную чувствительность фотоэлемента Ф-5 с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом из световых ФМВ для излучения паспортного источника (ЧТ с температурой 2856 К) в световые ФМВ для излучения ЧТ с температурой 2360 К.

4.3.12. Пересчитать интегральную чувствительность и удельную обнаружительную способность фоторезистора ФР1-4 на основе сульфи­да свинца из энергетических ФМВ для излучения паспортного источ­ника (ЧТ с температурой 573 К) в энергетические ФМВ для излучения ЧТ с температурой 2856 К.

4.3.13. Пересчитать интегральную чувствительность и удельную обнаружительную способность фоторезистора СФ4-1А на основе суль­фида свинца из энергетических ФМВ для излучения паспортного ис­точника (ЧТ с температурой 573 К) в энергетические ФМВ для излу­чения ЧТ с температурой 2360 К.

4.3.14. Пересчитать интегральную чувствительность кремниевого фотодиода ФД-24К из световых ФМВ для излучения паспортного источ­ника (ЧТ с температурой 2856 К) в энергетические ФМВ для излуче­ния ЧТ с температурой 573 К.

4.3.15. Пересчитать интегральную чувствительность и порог чувствительности в заданной полосе частот германиевого фотодио­да ФД-4Г из световых ФМВ для излучения паспортного источника (ЧТ с температурой 2856 К) в энергетические ФМВ для излучения ЧТ с температурой 2360 К.

4.3.16. Фотодиод ФД-4Г из германия паспортизовался по ЧТ с температурой 2856 К при частоте модуляции потока излуче­ния 1000 Гц. Фотодиод предназначен для работы с ПИД марки АЛ107Б. Найти: 1) коэффициент исполь­зования излучения ПИД фотодиодом; 2) удельный порог чувствитель­ности фотодиода в световых и энергетических ФМВ для излучения паспортного источника; 3) удельный порог чувствительности и интегральную токовую чувствительность в энергетических ФМВ для из­лучения ПИД.

4.3.17. Фотоумножитель ФЭУ-28 с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом паспортизовался по источнику типа "А" с температурой 2856 К. Найти удельный порог чувствительности фотоумножителя для излучения ЧТ с температурой 2360 К в световых и энергетичес­ких ФМВ.

4.3.18. Фотоэлемент Ф-5 с кислородно-серебряно-цезиевым фото­катодом паспортизовался по источнику типа "А" с температу­рой 2856 К при полосе пропускания усилительного трак­та 160 Гц.

Найти: 1) порог чувствительности фотоэлемента в задан­ной полосе частот для излучения паспортного источника в свето­вых ФМВ;

2) интегральную чувствительность к потоку излучения ЧТ с температурой 2360 К.

Указание. Считать преобладающим дробовой шум.

4.3.19. Рассчитать по паспортным данным порог чувствительности матричного ФПЗС 1200ЦМ1 со стандартным временем накопле­ния 20 мс, паспортизованного по источнику типа "А" с температурой 2856 К, при освещении его лампой накаливания с истинной температурой нити накала 3500 К, если коэффициенты использования из­лучения лампы глазом и ФПЗС равны соответственно 0,082 и 0,36, а коэффициент использования излучения источника типа "А" ФПЗС со­ставляет 0,22. ФПЗС используется в телекамере с фокусным расстоя­нием объектива 58 мм и расстоянием до движущегося со скоро­стью 0,1 м/с объекта 810 мм. Допустимый "смаз" изображения ра­вен 1/4 элемента ФПЗС.

4.3.20. Найти дисперсию шума матричного ФПЗС, обусловлен­ного зарядовым пакетом, генерированным потоком излучения, если освещённость ФПЗС равна 850 лк, токовая чувствительность составляет 0,14 А/Вт, время накопления равно 0,7 мс, число строк элементов в секции накопления составляет 144, а число столбцов элементов в каждой из секций накопления и хранения - 232, не-эффек­тивность переноса равна 10-3, количество фаз управления - 3.

4.3.21. Найти дисперсию шума матричного ФПЗС, обусловлен­ного внутренними факторами, если средняя плотность темнового тока равна 40 нА/см2, время накопления составляет 0,7 мс, среднее количество переносов зарядового пакета равно 996, температура окружающей среды составляет 293 К, плотность поверхностных состо­яний равна 671031 Дж-1×м-2, ёмкость выходной цепи усилителя ФПЗС, выполненного на одном кристалле с выходным регистром ФПЗС, составляет 0,2 пФ.

4.3.22. Найти порог чувствительности матричного ФПЗС, если дисперсия шума, обусловленного зарядовым пакетом, генерированным потоком излучения, составляет 14,64×106, а дисперсия шума, обусловленного внутренними факторами ФПЗС, - 5×104, время накопления равно 0,7 мс, токовая чувствительность ФПЗС к потоку излучения составляет 2,5×10-3 А/лм.

4.3.23. Определить длинноволновую границу спектральной чувствительности ПОИ на внутреннем фотоэффекте при температуре 300 К, выполненных: 1) из германия (ширина запрещённой зоны - 0,68 э×В); 2) из кремния (ширина запрещённой зоны - 1,12 э×В).

4.3.24. Определить тепловой шум фоторезистора СФ4-1А при температуре 300 К, если полоса частот равна 400 Гц.

4.3.25. Вычислить напряжение дробового шума ПОИ, если сила тока, протекающего в цепи, равна 1 мА, полоса частот - 100 Гц, а сопротивление составляет 0,5 МОм.

4.3.26. Определить максимальную вольтовую чувствительность и постоянную времени схемной релаксации для фотоэлемента Ф-5, у ко­торого межэлектродная ёмкость равна 50 пФ, если на фотоэлемент падает максимальный световой поток 0,4 лм.

4.3.27. Определить максимально допустимые сопротивления на­грузки по постоянному и переменному току и максимальную вольтовую чувствительность по переменному току к световому потоку и потоку излучения фотодиода ФД-4Г при потоке засветки от источника типа "А" с температурой 2856 К, равном 0,03 лм.

4.3.28. Определить максимальную интегральную вольтовую чувствительность к световому потоку для германиевого фотодиода ФД-4Г в фотогальваническом режиме при температуре 20° С и постоянной засветке, создающей освещенность 6 клк.

4.3.29. Рассчитать: 1) поток излучения, падающий на фотодиод ФД-4Г в интервале спектра от 1,2 до 1,7 мкм от ЧТ с температу­рой 2898 К и площадью 1 см2, находящегося на расстоянии 10 м от фотодиода; 2) фототок в режиме короткого замыкания, если фотодиод паспортизовался по ЧТ с температурой 2856 К.Указание. Считать спектральную чувствительность фотодиода в этом диапазоне постоянной и равной максимальному значению.

4.3.30. Рассчитать фототок фотодиода ФД-28КП в режиме коротко­го замыкания, если излучение поступает от ЧТ диаметром 1 см с температурой 3000 К, находя­щегося на расстоянии 2 м от фотодиода, в спектральном диапазоне от 0,7 до 0,9 мкм.Указание. Считать спектральную чувствительность фотодиода в этом диапазоне постоянной и равной максимальному значению.

4.3.31. Найти фототок фотодиода ФД-24К в режиме короткого за­мыкания при наличии перед ним П-образного оптического фильтра со спектральным коэффициентом пропускания 0,5 в диапазоне от 0,75 до 0,95 мкм, если фотодиод паспортизовался по ЧТ с температурой 2856 К и нахо­дится на расстоянии 5 м от ЧТ диаметром 1 см с температу­рой 3500 К.Указание. Считать спектральную чувствительность фотодиода в этом диапазоне постоянной и равной максимальному значению.

4.3.32. Найти фототок фотодиода ФД-4Г в режиме короткого замы­кания при наличии перед ним П-образного оптического фильтра со спектральным коэффициентом пропускания 0,8 в диапазоне от 1,25 до 1,75 мкм, если фотодиод паспортизовался по ЧТ с температурой 2856 К и нахо­дится на расстоянии 0,5 м от ЧТ диаметром 0,5 см с температурой 2300 К.Указание. Считать спектральную чувствительность фотодиода в этом диапазоне постоянной и равной максимальному значению.

4.3.33. Фотодиод ФД-4Г паспортизовался по источнику типа "А" с температурой 2856 К. Фотодиод подключён к сопротивлению нагруз­ки 100 кОм. На фотодиод поступает от ЧТ с температурой 2500 К по­ток излучения 1 мкВт. Найти напряжение фотосигнала.

4.3.34. Определить порог чувствительности фотоумножителя ФЭУ-28 в реальных условиях при полосе частот усилительного тракта 1 Гц, сопротивлении нагрузки 104 Ом и температуре 300 К: 1) по темновому току; 2) при наличии фоновой засветки 10-6 лм.

4.3.35. Определить коэффициент преобразования потока излучения одно-камерного ЭОП ПИМ-3Ш со световой отдачей экрана 20 лм/Вт, если ЭОП паспортизовался по ЧТ с температурой 2856 К.

4.3.36. Определить коэффициент усиления яркости ЭОП ЭП-15, имеющего световую отдачу экрана 15 кд/Вт, если ЭОП паспортизовался по ЧТ с температурой 2856 К.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ишанин Г.Г., Козлов В.В. Источники излучения: Учебное пособие. - СПб: СПб ГУ ИТМО, 2005. - 395 с.

2. ГОСТ 26148-84. Фотометрия.

3. ГОСТ 8.332-78. Относительная спектральная световая эффек­тивность монохроматического излучения для дневного зрения.

4. ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обо­значения и определения основных величин.

5. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приемники излучения. Учебное пособие для вузов. - СПб.: Папирус, 2003. - 528 с.

6. Коротаев В.В., Мусяков В.Л. Методические указания к кур­совой работе по курсу «Источники и приёмники излучения». - Л.: ЛИТМО, 1991. - 26 с.

7. Справочник конструктора оптико-механических приборов / Кругер М. Я. и др.- Л.: Машиностроение, 1967. - 803 с.

8. Павлов А.В., Черников А.И. Приемники излучения для автоматических оптико-электронных приборов. - М.: Энергия, 1972. - 180 с.

9. Ишанин Г. Г., Мальцева Н. К., Мусяков В. Л. Источники и приемники излучения / Методические указания к лабораторным работам. - СПб.: ИТМО, 2001. - 122 с.

10. Краткий физико - технический справочник / Под ред. Яковлева К. П. // Т.1 (Математика. Физика). - М.: Физматгиз, 1960. - с.

11. Балягин А. В., Верещагин С. Н., Долганин Ю. И. Исследова­ние харак-теристик телевизионных камер на серийных приборах с зарядовой связью типа К1200ЦМ1 и К1200ЦМ2 (К1200ЦМ7) // Электронная техника. Серия «Полупроводниковые приборы». - 1985. - Вып.1.

12. Аксененко М. Д., Бараночников М. Л. Приёмники оптического излучения: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - с.

13. Карасев В. И. и др. Фотоприёмные свойства преобразовате­лей изображения на ПЗС при низких уровнях освещенности // Электрон­ная промышленность. - 1982. - Вып. 7.

14. Юшин А.М. Оптоэлектронные приборы и их зарубежные аналоги: Справочник в 5-ти томах. Т.3. - М: Радио Софт, 2000. - 512 с.

15. Шайкевич Д. В. Расчёт отношения сигнал/шум в телевизион­ных камерах на ПЗС при заданных характеристиках источника излуче­ния // Техника средств связи. Серия «Техника телевидения». - 1984. - Вып.4.

16. Проектирование оптико-электронных приборов. Учебник. Под ред. Якушенкова Ю. Г. – М.: Логос, 2000. – 488 с.

17. Латыев С.М.. Конструирование точных (оптических) приборов / Учебное пособие Ч.3 - С.Пб.: СПб ГИТМО (ТУ), 2002. - 78 с.

18. Толстоба Н.Д., Цуканов А.А. Проектирование узлов оптических приборов. Учебное пособие. - СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2002. - 128 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ [1, 10]

Наименование Обозначение Значение
Постоянная Планка Постоянная Больцмана Постоянная Стефана-Больцмана Постоянная закона смещения (Вина) в спектре длин волн Постоянная закона смещения (Вина) в спектре частот Постоянная второго закона Вина Вторая постоянная закона Планка Скорость распространения электро- магнитного излучения в вакууме Заряд электрона Максимальная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневногозрения Квантовая эффективность матрич-ного ФПЗС на кремниевой основе на длине волны, соответствующей максимуму чувствительности Коэффициент неэффективности переноса зарядового пакета для ФПЗС с поверхностным каналом Множитель, учитывающий дробо-вый эффект динодов фотоумножи-теля с электростатической фокусировкой Удельное сопротивление вольфра-ма при нормальной температуре Температурный коэффициент сопротивления вольфрама h k s Сl   Cf   С'l С2 с   e Кmax       hmax     x     В   rм.0   aR 6,626×10-34 Дж×с 1,38×10-23 Дж/К 5,67×10-8 Вт/(м2×К4) 28,98×10-4 м×К   5,88×1010 Гц/К 1,315×10-5 Вт/(м3×К5) 1,44×10-2 м×К 2,998×108 м/с     1,6×10-19 Кл 683 лм/Вт   0,5...0,7     10-4...10-3     1,5   4,9×10-8 51×10-4  

Таблица 2.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ СВЕТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ДНЕВНОГО ЗРЕНИЯ [3]

l, нм
- - - - - - - - 0,000039 0,0004 0,323 0,631 0,0041 -

Таблица 3. КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЧТ ГЛАЗОМ[8]

Температура ЧТ, К Коэффициент использования излучения ЧТ глазом kг   Температура ЧТ, К Коэффициент использования излучения ЧТ глазом kг
6,10×10-6   5,57×10-2
2,00×10-5   6,82×10-2
5,60×10-5   8,10×10-2
1,42×10-4   9,24×10-2
2,82×10-4   1,03×10-1
4,77×10-4   1,11×10-1
6,00×10-4   1,19×10-1
1,58×10-3   1,25×10-1
2,45×10-3   1,30×10-1
3,63×10-3   1,34×10-1
5,16×10-3   1,36×10-1
7,03×10-3  

Наши рекомендации