Шумові та порогові параметри ПВ і їх вимірювання

Порогові можливості і відповідно параметри ПВ визначаються величиною шумів ПВ.

Під шумом розуміють некорисний хаотичний сигнал ПВ з випадковою амплітудою і частотою.

Є багато різних причин виникнення шумів. Вони бувають внутрішніми і зовнішніми, наприклад:

- фотонний характер власного випромінювання ДВ;

- теплові флуктуації як джерела, так і приймача;

- коливання струму джерела живлення ПВ;

- випадковий характер генерації носіїв струму в р-n - переході;

- дискретний характер самого струму, тощо.

Оскільки шуми є випадковими процесами, то їх описують випадковими характеристиками:

- середня величина шуму (математичне очікування),

- середнє квадратичне значення шуму (дисперсія).

При розрахунках загального шуму вважають, що різні шуми некорельовані, тому дисперсія загального струму (напруги) шуму

 

(3.15)

 

Таким чином,

- струмом шуму - - називають середнє квадратичне значення флуктуацій струму, що протікає через ПВ;

- напругою шуму - - називають середнє квадратичне значення флуктуацій напруги на опорі навантаження в колі ПВ.

Пороговим потоком ПВ називають середнє квадратичне значення діючого на ПВ сінусоідального модульованого потоку джерела (джерело типу А або повний випромінювач), при якому середньо квадратичне значення флуктуацій напруги (струму) фотосигналу дорівнює середньо квадратичному значенню флуктуацій напруги (струму) шуму.

Значення порогової чутливості визначають за співвідношеннями

 

(3.16)

 

де , – інтегральні чутливості за напругою та струмом (, ).

 

Пороговим потоком в одиничній смузі частот називають величину

 

, (3.17)

 

де – смуга пропускання випромінювальної установки (як правило, підсилювача).

Як правило, при розрахунках за приймають ефективну смугу пропускання підсилювача

, (3.18)

 

де – залежність коефіцієнта підсилення підсилювача від частоти сигналу (напруги);

– коефіцієнт підсилення на резонансній частоті (частоті модуляції потоку).

Питомим пороговим потоком називають величину

 

, (3.19)

 

де - площа чутливої поверхні ПВ.

Іноді користуються такою характеристикою як виявляюча здатність ПВ:

 

, (3.20)

 

тобто ця величина є оберненою до величини порогового потоку.

Для вимірювання шумових і порогових параметрів користуються такою схемою (рис.3.3).

 

 

Рис.3.3

 

БЖ1, БЖ2 – блоки живлення джерела і ПВ,

ДВ – джерело випромінювання (типу А або повний випромінювач, або інший згідно ТУ, наприклад, монохроматичний - СД, ЛСД),

МХ – монохроматор,

МД – модулятор,

ПВ – приймач випромінювання,

СЕП – селективний електричний підсилювач,

ВП – вимірювальний пристрій (вольтметр, амперметр).

Вимоги до апаратури і вимірювань:

1) джерело повинно бути термостатованим (),

2) модулятор повинен забеспечувати 100% сінусоідальну модуляцію,

3) частота модуляції (якщо не інша в ТУ),

4) ефективна смуга пропускання підсилювача не повинна перевищувати 20% від частоти модуляції сигналу ,

5) вхідний опір підсилювача повинен не менш ніж в десять разів перевищувати навантажувальний опір приймача .

Шумовий струм (напругу) вимірюють у відсутності потоку випромінювання й в умовах повного затемнення. Тому ці значення ще називають темновими

 

, . (3.21)

 

Як правило, вимірюють тільки темнову напругу, а темновий струм знаходять за співвідношенням

(3.32)

 

Методика вимірювань така. Спочатку вимірюють рівень власних шумів установки (при цьому напругу від блоку живлення на ПВ не подають) – . Потім подають напругу на ПВ і вимірюють повний шум – . Результуюче (паспортне) значення визначають так:

1) якщо , то ;

2) якщо , то .

 

1. Вимірювання постійної часу та частотної характеристики чутливості приймачів випромінювання.