Спектральні параметри і характеристики та характеристики чутливості і їх вимірювання

А. Параметри чутливості ПВ і їх вимірювання

Чутливістю ПВ називають відношення зміни вимірюваної електричної величини до зміни потоку випромінювання, що падає на ПВ.

В залежності від спектрального складу випромінювання джерела розрізняють:

- інтегральну(вольтову або струмову) чутливість, ,

- монохроматична(вольтову або струмову) чутливість, ,

Інтегральна чутливість це чутливість до немонохроматичного потоку заданого спектрального складу, яка складає

для фотодіода:

, , (3.1)

, , (3.2)

для фоторезистора:

, , (3.3)

і пов’язані між собою співвідношенням:

, (3.4)

де - опір навантаження.

В якості джерела при вимірюванні використовують:

- світловимірювальну лампу розжарювання при колірній температурі (джерело типу А) для ПВ, чутливих у видимій області спектру;

- повний випромінювач (чорне тіло) з температурою порожнини , для ПВ, чутливих в ІЧ-області спектру;

Під монохроматичною чутливістю розуміють чутливість ПВ до монохроматичного випромінювання.

, , (3.5)

, , (3.6)

При вимірюваннях розрізняють статичну чутливість, яку визначають відношенням постійних значень величин на вході і виході ПВ, і динамічну чутливість, яку визначають відношенням малих прирощень цих величин.

На практиці частіше вимірюють інтегральну чутливість. Її визначають за співвідношенням:

, (3.7)

, (3.8)

де , .

При визначенні чутливості до модульованого потоку задають певну частоту, форму і глибину модуляції згідно з ТУ на конкретні ПВ. Якщо таких вимог немає, то застосовують електромеханічний модулятор з сінусоідальною формою модуляції (), і 100% глибиною модуляції. Величина коефіцієнта b залежить від шпаруватості модулятора.

   

Шпаруватість, j1/j2	Коефіцієнт b
0.10	0.444
0.25	0.416
0.50	0.325

Імпульсною чутливістю називають відношення амплітудного значення фотоструму (або напруги сигналу), яке викликане імпульсним випромінюванням, до амплітудного значення потоку випромінювання.

Ефективною шириною смуги чутливості називають ширину ділянки спектру, де був би весь ефективний потік при умові, що на цій ділянці спектральна густина випромінювання постійна і дорівнює максимальному значенню (рис.3.1)

,

, (3.9)

Рис.3.1

Б. Спектральні параметри і характеристики ПВ та їх вимірювання

Абсолютною спектральною характеристикою чутливості називають залежність монохроматичної чутливості , виміряної в абсолютних одиницях, від довжини хвилі

. (3.10)

Вимірювання є досить важким, тому її визначають через інші величини

, (3.11)

де - максимальне значення монохроматичної чутливості,

- відносна спектральна характеристика чутливості.

Відносною спектральною характеристикою чутливості називають величину, що визначається відношенням абсолютної спектральної характеристики чутливості до максимального значення монохроматичної чутливості.

, (3.12)

Саме відносна спектральна характеристика чутливості вимірюється порівняно легко і практично не змінюється для ПВ одного типу, в той час як , , змінюються досить відчутно.

Відносну спектральну характеристику чутливості можна виміряти двома методами:

- за допомогою неселективного приймача,

- за допомогою селективного атестованого ПВ з відомою .

1) Вимірювання за допомогою неселективного приймача

Для визначення відносної спектральної характеристики чутливості використовують наступну схему вимірювань (рис.3.2).

Рис.3.2

БЖ – блок живлення,

ДВ – джерело випромінювання (СИ - 6-100, АЧТ),

МХ – монохроматор (УМ-2, МДР),

АПВ – атестований ПВ,

РПВ – робочий ПВ,

ВП – вимірювальний прилад (вольтметр, амперметр).

Спочатку розподіл спектральної густини випромінювання по спектру знімають атестованим ПВ (можна у відносних одиницях) – , а потім робочим приймачем – . Відносну спектральну характеристику чутливості визначають так

, (3.13)

де і – покази приладів на довжині хвилі , що відповідає максимальним показам робочого ПВ.

2) Вимірювання за допомогою селективного ПВ.

В цьому випадку такі ж схема та методика вимірювань, інша тільки розрахункова формула

, (3.14)

де - відносна спектральна характеристика чутливості атестованого джерела.

Після побудови графіку визначають спектральні параметри:

- довжину хвилі , що відповідає максимальній чутливості приймача,

- коротко- і довгохвильову границі чутливості , (за сигналом приймача, коли ). Іноді і визначають за значенням кривої .

Криву будують до рівня 0.1 від максимального значення.

Вимірювання поводять через рівні кроки по довжині хвиль; кількість кроків не менше 20, а в області чутливості 0.95÷1.0 – не менше 5.

Дата добавления: 2014-01-11