Афонин А.В., Ньюпорт Р.К., Поляков В.С. и др. Основы инфракрасной термографии

Подождите немного. Документ загружается.

101

Ïÿòíî èçîáðàæåíèÿ îïèñûâàåòñÿ â ôóíêöèè ïîëÿðíîé êîîðäèíàòû r

, (2.49)

ãäå z

è y

 îñè ñèñòåìû êîîðäèíàò, ñâÿçàííîé ñ èçîáðàæåíèåì. Îòíî-

ñèòåëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ýíåðãèè â ïÿòíå îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì

; (2.50)

, (2.51)

ãäå D

 äèàìåòð âõîäíîãî çðà÷êà îïòè÷åñêîé ñèñòåìû; f ¢  çàäíåå

ôîêóñíîå ðàññòîÿíèå; l  äëèíà âîëíû èçëó÷åíèÿ; J

(2prr)  ôóíêöèÿ

Áåññåëÿ ïåðâîãî ðîäà ïåðåìåííîé 2p rr. Ïðè âåëè÷èíå ïåðåìåííîé ðàâ-

íîé 3,83; 7,02; 10,17;  ôóíêöèÿ Áåññåëÿ îáðàùàåòñÿ â íóëü. Â öåíò-

ðàëüíîì ìàêñèìóìå çàêëþ÷åíà îñíîâíàÿ ÷àñòü èçëó÷åíèÿ. Ðàçìåð öåí-

òðàëüíîé ÷àñòè  öåíòðàëüíîãî ïÿòíà ðàññåÿíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèé

ïåðâîìó íóëþ ôóíêöèè Áåññåëÿ, ðàâåí

. (2.52)

Ðèñ. 2.10. Ðàñïðåäåëåíèå â äèôðàêöèîííîì ïÿòíå ðàññåÿíèÿ â èäåàëüíîé

îïòè÷åñêîé ñèñòåìå

102

Âåëè÷èíó îòíîøåíèÿ ðàçìåðà âõîäíîãî çðà÷êà ê çàäàííîìó ôî-

êóñíîìó ðàññòîÿíèþ íàçûâàþò îòíîñèòåëüíûì îòâåðñòèåì èëè ÷èñ-

ëîâîé àïåðòóðîé îïòè÷åñêîé ñèñòåìû

, (2.53)

è îáîçíà÷àþò, íàïðèìåð, êàê 1:2 èëè f/2, åñëè ôîêóñíîå ðàññòîÿíèå â

äâà ðàçà áîëüøå äèàìåòðà âõîäíîãî çðà÷êà. Ñëåäîâàòåëüíî, ðàçìåð

êðóæêà Ýðè òåì ìåíüøå, ÷åì áîëüøå îòíîñèòåëüíîå îòâåðñòèå ñèñòå-

ìû è ÷åì ìåíüøå äëèíà âîëíû. Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ñîçäàâàòü îáúåê-

òèâû ñ áîëüøèì îòíîñèòåëüíûì îòâåðñòèåì çíà÷èòåëüíî ñëîæíåå èç-

çà áîëüøèõ ãåîìåòðè÷åñêèõ àáåððàöèé.

Îöåíèì âåëè÷èíó êðóæêà ðàññåÿíèÿ r

äëÿ äëèí âîëí 4,5 è 10 ìêì.

Äëÿ îáúåêòèâà ñ îòíîñèòåëüíûì îòâåðñòèåì 1:1  r

(4,5)=1,22 × 4,5=

=5,5 ìêì; r

(10)=1,22 × 10=12,2 ìêì. Äëÿ îáúåêòèâà ñ îòíîñèòåëüíûì

îòâåðñòèåì 1: 2 êðóæêè ðàññåÿíèÿ óâåëè÷èâàþòñÿ â äâà ðàçà è ñòàíî-

âÿòñÿ ñîèçìåðèìûìè ñ ÷óâñòâèòåëüíûìè ïëîùàäêàìè ïðèåìíèêîâ èç-

ëó÷åíèÿ.

2.1.3. ÎÑÂÅÙÅÍÍÎÑÒÜ ÈÇÎÁÐÀÆÅÍÈß

Èçâåñòíî, ÷òî îñâåùåííîñòü èçîáðàæåíèÿ îïòè÷åñêîé ñèñòåìû ðàâíà

, (2.54)

ãäå B  ÿðêîñòü îáúåêòà, e

 ïðîïóñêàíèå îïòè÷åñêîé ñèñòåìû,

à a¢  çàäàííûé àïåðòóðíûé óãîë, ïîêàçàííûé íà ðèñ. 2.11. Ïîñêîëü-

êó âåëè÷èíà çàäíåãî àïåðòóðíîãî óãëà íå ïîñòîÿííà è çàâèñèò îò ðàñ-

Ðèñ. 2.11. Îïðåäåëåíèå îñâåùåííîñòè èçîáðàæåíèÿ

103

ñòîÿíèÿ äî îáúåêòà, òî âûÿñíèì ýòó çàâèñèìîñòü. Â ñîîòâåòñòâèè ñ

ðèñ. 2.11 îáúåêò ðàçìåðîì c ´ b íàõîäèòñÿ íà ðàññòîÿíèè l äî àïåð-

òóðíîé äèàôðàãìû, ôîðìèðóþùåé âõîäíîé çðà÷îê ðàçìåðîì D

Â ñîïðÿæåííîé ïëîñêîñòè áóäåò íàõîäèòüñÿ èçîáðàæåíèå îáúåêòà ðàç-

ìåðîì c ¢´b¢, îñâåùåííîñòü êîòîðîãî ìîæíî îïðåäåëèòü èç ñëåäóþùèõ

ðàññóæäåíèé.

Íà âõîäíîé çðà÷îê îïòè÷åñêîé ñèñòåìû ïàäàåò ïîòîê èçëó÷åíèÿ,

êîòîðûé â ñîîòâåòñòâèè ñ îïðåäåëåíèåì ãåîìåòðè÷åñêîãî ôàêòîðà ðàâåí

. (2.55)

Ýòîò ïîòîê èçëó÷åíèÿ, îñëàáëåííûé ïðîïóñêàíèåì îïòèêè, â ñî-

îòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïàìè ãåîìåòðè÷åñêîé îïòèêè äîëæåí ïîïàñòü íà

èçîáðàæåíèå, òîãäà îñâåùåííîñòü èçîáðàæåíèÿ áóäåò ðàâíà

, (2.56)

ãäå

 óâåëè÷åíèå îïòè÷åñêîé ñèñòåìû. Ó÷èòûâàÿ ñâÿçü

ìåæäó ðàññòîÿíèÿìè a è a¢ ñ ôîêóñíûìè ðàññòîÿíèÿìè â ñîîòâåòñòâèè

ñ (2.14) è (2.15), ïðèìåì, ÷òî l @ a, à l¢@a¢, òîãäà

. (2.57)

Ïåðåïèøåì (2.57) ñ ó÷åòîì îòíîñèòåëüíîãî îòâåðñòèÿ (2.53) è çà-

âèñèìîñòè ëèíåéíîãî óâåëè÷åíèÿ îò ðàññòîÿíèÿ x (2.9)

, (2.58)

ãäå x  ðàññòîÿíèå îò îáúåêòà äî ïåðåäíåãî ôîêóñà îïòè÷åñêîé ñèñòå-

ìû, ïîäñòàâëåííîå â ôîðìóëó ñ ó÷åòîì åãî îòðèöàòåëüíîãî çíàêà.

104

Òàêèì îáðàçîì, îñâåùåííîñòü èçîáðàæåíèÿ â ñîïðÿæåííûõ ïëîñêî-

ñòÿõ çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ äî îáúåêòà è ïðè x =¥

. (2.59)

Îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå îñâåùåííîñòè èçîáðàæåíèé èëè ïî-

òîêà èçëó÷åíèÿ ïðè íàñòðîéêå îáúåêòèâà íà îáúåêò íà êîíå÷íîì ðàñ-

ñòîÿíèè

. (2.60)

Èç ñîïîñòàâëåíèÿ ôîðìóë (2.54) è (2.58) âèäíî, ÷òî

. (2.61)

Ïðè ïîäñòàíîâêå â ôîðìóëû x = a+ f ¢ ïîëó÷èì îñâåùåííîñòü â çà-

âèñèìîñòè îò ðàññòîÿíèÿ äî ãëàâíîé ïëîñêîñòè îïòè÷åñêîé ñèñòåìû

, (2.62)

ãäå ðàññòîÿíèå a òàêæå èìååò îòðèöàòåëüíûé çíàê.

Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ýòè âûâîäû ñïðàâåäëèâû äëÿ ñîîòíîøåíèÿ

ðàññòîÿíèÿ äî îáúåêòà è ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ îáúåêòèâà, ïðè êîòî-

ðûõ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü èçìåíåíèåì ðàçìåðà è ïîëîæåíèÿ âõîäíîãî

çðà÷êà, ÷òî, êàê ïðàâèëî, âûïîëíÿåòñÿ äëÿ óñëîâèé ïðèìåíåíèÿ òåï-

ëîâèçèîííûõ ïðèáîðîâ.

Ñïðàâåäëèâîñòü âûøåïðèâåäåííûõ ôîðìóë ìîæåò áûòü ïîäòâåðæ-

äåíà ñ ïîìîùüþ èçâåñòíîãî â îïòèêå èíâàðèàíòà  çàêîíà ñèíóñîâ Àááå

. (2.63)

105

Ïîäñòàâèâ â ôîðìóëó

è , ïîëó÷èì

. (2.64)

Ïîñêîëüêó n=n¢, à f =-f ¢, òî

, (2.65)

÷òî ñîîòâåòñòâóåò ôîðìóëå (2.61).

Êðîìå èçìåíåíèÿ îñâåùåííîñòè èçîáðàæåíèÿ ïðè íàâåäåíèè íà

îáúåêò, íàõîäÿùåìñÿ íà áëèçêîì ðàññòîÿíèè, èçìåíÿåòñÿ ïîëå çðåíèÿ. Äëÿ

ìãíîâåííîãî ãåîìåòðè÷åñêîãî óãëà ïîëÿ çðåíèÿ, ñâÿçàííîãî ñ ðàçìåðîì ïëî-

ùàäêè ïðèåìíèêà c¢,

, (2.66)

ãäå w

 ãåîìåòðè÷åñêîå ìãíîâåííîå ïîëå çðåíèÿ äëÿ ïðèåìíèêà â

ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè.

2.2. Õàðàêòåðèñòèêè ñðåäñòâ ïðîñòðàíñòâåííîãî

àíàëèçà èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ

Ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ ïðåîáðàçóåò ïîñòóïàþùèé íà íåãî îïòè÷åñ-

êèé ñèãíàë â ýëåêòðè÷åñêèé. Ïðèåìíèêè äàþò ðåàêöèþ, êîòîðàÿ îòðà-

æàåò èçìåíåíèÿ âî âðåìåíè ïàäàþùåãî íà ïðèåìíèê ïîòîêà èçëó÷å-

íèÿ. Êîãäà ýòè èçìåíåíèÿ îòðàæàþò ïåðåìåùåíèå ìãíîâåííîãî ïîëÿ

çðåíèÿ, îïðåäåëÿåìîãî îäíîé ÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêîé, ðå÷ü èäåò î

ïîëó÷åíèè òåëåâèçèîííîãî èëè òåïëîâèçèîííîãî èçîáðàæåíèé ñ ïîìî-

ùüþ ñêàíèðóþùèõ îïòèêî-ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ.

Ïðîöåññ ïðåîáðàçîâàíèÿ îïòè÷åñêîãî ñèãíàëà â ýëåêòðè÷åñêèé

ìîæåò ñîäåðæàòü íåñêîëüêî ýòàïîâ â çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðèåìíèêà.

106

áîëîìåòðå èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ïðèåìíîé ïëîùàäêè ïîä âîç-

äåéñòâèåì ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ âûçûâàåò èçìåíåíèå ýëåêòðè÷åñêî-

ãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðîâîäíèêà èëè ïîëóïðîâîäíèêà. Â

äèýëåêòðè÷åñ-

êîì ïðèåìíèêå èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû âûçûâàåò èçìåíåíèå

äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè äèýëåêòðèêà êîíäåíñàòîðà. Ïðè ýòîì

ðåãèñòðèðóåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåå èçìåíåíèå åìêîñòè. Ðàçíîâèäíîñ-

òüþ äèýëåêòðè÷åñêîãî ÿâëÿåòñÿ

ïèðîýëåêòðè÷åñêèé ïðèåìíèê èçëó-

÷åíèÿ, â êîòîðîì äèýëåêòðèêîì êîíäåíñàòîðà ÿâëÿåòñÿ ñåãíåòîý-

ëåêòðèê, íà ïîâåðõíîñòè êîòîðîãî ïîÿâëÿåòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä

ïðè ìåõàíè÷åñêèõ äåôîðìàöèÿõ. Íåðàâíîìåðíûé íàãðåâ êîíäåíñà-

òîðà ïðèâîäèò ê äåôîðìàöèè, íà îáêëàäêàõ êîíäåíñàòîðà âîçíèêàþò

çàðÿäû, êîòîðûå ðåãèñòðèðóþòñÿ.

ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ (ôîòîííûõ) ïðèåìíèêàõ ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ

ïðåîáðàçóåòñÿ â ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ ýëåêòðîíîâ, èñïóñêàåìûõ îá-

ëó÷àåìûì âåùåñòâîì. Åñëè ýëåêòðîíû, îñâîáîæäåííûå êâàíòàìè èç-

ëó÷åíèÿ, ïîêèäàþò âåùåñòâî, èç àòîìîâ êîòîðîãî îíè âûðâàíû, òî

ÿâëåíèå íîñèò

íàçâàíèå âíåøíåãî ôîòîýôôåêòà, åñëè æå ýëåêòðîíû

îñòàþòñÿ â âåùåñòâå, òî ÿâëåíèå íàçûâàåòñÿ

âíóòðåííèì ôîòîýôôåêòîì.

Â ÈÊ îáëàñòè ñïåêòðà èç-çà ìàëîé ýíåðãèè ôîòîíîâ èñïîëüçóþò-

ñÿ ïðèåìíèêè íà îñíîâå âíóòðåííåãî ôîòîýôôåêòà. Ïðèåìíèêè ñ âíóò-

ðåííèì ôîòîýôôåêòîì, â êîòîðûõ èñïîëüçóåòñÿ ÿâëåíèå èçìåíåíèÿ

ýëåêòðîïðîâîäíîñòè âåùåñòâà, íàçûâàþòñÿ

ôîòîðåçèñòîðàìè èëè

ôîòîñîïðîòèâëåíèÿìè. Ïðèåìíèêè, â êîòîðûõ èñïîëüçóåòñÿ ÿâëåíèå

âîçíèêíîâåíèÿ ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëû, íàçûâàþòñÿ

ôîòîãàëüâàíè÷åñ-

êèìè èëè ôîòîýëåìåíòàìè ñ çàïîðíûì ñëîåì. Åñëè ê ÷óâñòâèòåëüíî-

ìó ýëåìåíòó ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ ñ çàïîðíûì ñëîåì ïðèëîæèòü íà-

ïðÿæåíèå òàê, ÷òî îíî ïðåïÿòñòâóåò âîçíèêíîâåíèþ òîêà âî âíåøíåé

öåïè ïðèåìíèêà ïðè îñâåùåíèè, òî èçìåíåíèå âåëè÷èíû ïîòåíöè-

àëüíîãî áàðüåðà ïîä äåéñòâèåì èçëó÷åíèÿ ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ñî-

ïðîòèâëåíèÿ è ïàäåíèþ íàïðÿæåíèÿ íà ïðèåìíèêå. Ýòîò ðåæèì ðà-

áîòû íàçûâàþò

ôîòîäèîäíûì.

Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ïðèåìíèêà èç-

ëó÷åíèÿ ÿâëÿþòñÿ:

àìïëèòóäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, äàþùàÿ çàâèñèìîñòü

ñèãíàëà îò âåëè÷èíû ïîòîêà èçëó÷åíèÿ, ïàäàþùåãî íà ïðèåìíèê;

÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, îïðåäåëÿþùàÿ èíåðöèîííûå ñâîéñòâà ïðè-

åìíèêà â âèäå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà îò ÷àñòîòû ìîäóëÿöèè ïîòîêà èç-

ëó÷åíèÿ;

øóìîâàÿ õàðàêòåðèñòèêà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé çàâèñè-

ìîñòü ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè øóìà ïðèåìíèêà îò ÷àñòîòû.

107

Ñâîéñòâî ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ âûðàáàòûâàòü ýëåêòðè÷åñêèé ñèã-

íàë îïðåäåëåííîé âåëè÷èíû ïîä âîçäåéñòâèåì ïàäàþùåãî íà íåãî

ïîòîêà èçëó÷åíèÿ îïèñûâàåòñÿ ïîëíîé àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêîé

ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ V=f(F), ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2.12. Ïîä âåëè÷è-

íîé ñèãíàëà V ïîíèìàåòñÿ íàïðÿæåíèå èëè òîê íà âûõîäå ïðèåìíèêà.

Êàê ïðàâèëî, ó àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè èìååòñÿ äîâîëüíî áîëü-

øîé ëèíåéíûé ó÷àñòîê è

íåëèíåéíûé ó÷àñòîê, ïåðå-

õîäÿùèé â îáëàñòü íàñû-

ùåíèÿ. Äëÿ îïèñàíèÿ àìï-

ëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè

ïîëüçóþòñÿ ïîíÿòèåì êðó-

òèçíû ïðåîáðàçîâàíèÿ èëè

àìïëèòóäíîé ÷óâñòâèòåëü-

íîñòè.

Ðàçëè÷àþò àìïëèòóä-

íóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

(êðóòèçíó) äëÿ íåìîäóëè-

ðîâàííîãî ñèãíàëà (ñòàòè-

÷åñêàÿ êðóòèçíà), êîòîðàÿ

äëÿ ëèíåéíîãî ó÷àñòêà àì-

ïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè

ðàâíà [3], ñîîòâåòñòâåííî

, (2.67)

äëÿ íåëèíåéíîãî ó÷àñòêà

. (2.68)

Êðóòèçíà äëÿ ìîäóëèðîâàííîãî ñèãíàëà èëè äèôôåðåíöèàëüíàÿ

àìïëèòóäíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ðàâíà äëÿ ëèíåéíîãî ó÷àñòêà è íåëè-

íåéíîãî ó÷àñòêà, ñîîòâåòñòâåííî

Ðèñ. 2.12. Àìïëèòóäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà

ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ

108

, (2.69)

, (2.70)

Íà ëèíåéíîì ó÷àñòêå àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè S

=S,

ò.å. ñòàòè÷åñêàÿ àìïëèòóäíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ðàâíà äèôôåðåíöè-

àëüíîé àìïëèòóäíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè. Ðàçìåðíîñòü àìïëèòóäíîé

÷óâñòâèòåëüíîñòè ðàâíà Â/Âò, À/Âò. Êàê ïðàâèëî, ðàäèîìåòðè÷åñ-

êèå ïðèáîðû ðàáîòàþò íà ëèíåéíîì ó÷àñòêå àìïëèòóäíîé õàðàêòåðè-

ñòèêè è âåëè÷èíà îòíîøåíèÿ

(2.71)

íàçûâàåòñÿ äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ. Â ñî-

âðåìåííûõ óñëîâèÿõ, åñëè â ñîñòàâ ïðèáîðà âõîäèò âûñîêîïðîèçâî-

äèòåëüíûé ìèêðîïðîöåññîð èëè ÏÝÂÌ äëÿ ðàñøèðåíèÿ èçìåðèòåëü-

íûõ âîçìîæíîñòåé, ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ êàëèáðîâî÷íûå äàííûå ñèãíàëà

â çàâèñèìîñòè îò ïîòîêà èçëó÷åíèÿ è íà íåëèíåéíûõ ó÷àñòêàõ.

Ïîñêîëüêó ðåàêöèÿ ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ â îáùåì ñëó÷àå çàâè-

ñèò îò äëèíû âîëíû, òî ââîäèòñÿ ïîíÿòèå ñïåêòðàëüíîé êðóòèçíû èëè

ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ

, (2.72)

ãäå F(l)  ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ïîòîêà èçëó÷åíèÿ, à d l  ñïåêò-

ðàëüíûé èíòåðâàë ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî ïîòîêà.

Íà ïðàêòèêå èñïîëüçóþò âåëè÷èíó îòíîñèòåëüíîé ñïåêòðàëüíîé

÷óâñòâèòåëüíîñòè

, (2.73)

êîòîðàÿ íîðìèðîâàíà íà âåëè÷èíó ìàêñèìàëüíîé ñïåêòðàëüíîé ÷óâ-

ñòâèòåëüíîñòè S(l

) (Â/Âò) ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ íà äëèíå âîëíû l

109

×àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêîé ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ íàçûâàþò çà-

âèñèìîñòü åãî äèôôåðåíöèàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè îò ÷àñòîòû ìî-

äóëÿöèè ïîòîêà èçëó÷åíèÿ. Îáû÷íî ÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà âûðà-

æàåòñÿ â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ

, (2.74)

ãäå S( f ) è S(0)  çíà÷åíèÿ äèôôåðåíöèàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà

÷àñòîòàõ ìîäóëÿöèè f è íîëü Ãö. (Äëÿ ïèðîýëåêòðè÷åñêèõ ïðèåìíèêîâ

íîðìèðîâàíèå ïðîèçâîäèòñÿ íà âåëè÷èíó ìàêñèìàëüíîé äèôôåðåíöè-

àëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðè f=f

, ïîñêîëüêó S(0)=0.)

Íàèáîëåå ïðîñòûì è ðàñïðîñòðàíåííûì ýêâèâàëåíòîì ïðèåìíèêà èç-

ëó÷åíèÿ ïî ÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå ÿâëÿåòñÿ àïåðèîäè÷åñêîå çâå-

íî, êîìïëåêñíûé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è àïåðèîäè÷åñêîãî çâåíà [3] ïî

íàïðÿæåíèþ ðàâåí

, (2.75)

ãäå t  ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè àïåðèîäè÷åñêîãî çâåíà. Êîìïëåêñíûé êî-

ýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ìîæåò áûòü çàïèñàí â âèäå

, (2.76)

ãäå

, à j(w) íàçûâàåòñÿ ôàçîâîé õàðàêòåðèñòèêîé. Àìï-

ëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ âû÷èñëÿåò-

ñÿ êàê ìîäóëü êîìïëåêñíîãî êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è

, (2.77)

à ôàçîâàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàâíà

, (2.78)

ãäå êðóãîâàÿ ÷àñòîòà ðàâíà

w=2pf. (2.79)

110

Ôàçîâàÿ õàðàêòåðèñòèêà îïðåäåëÿåò ñäâèã ôàç ñèíóñîèäàëüíûõ

ñîñòàâëÿþùèõ ñèãíàëà, ÷òî ïðèâîäèò ê àñèììåòðè÷íûì èñêàæåíèÿì

ôðîíòîâ ñèãíàëà ïðè âðåìåíàõ èõ íàðàñòàíèÿ ñîïîñòàâèìûõ ñ ïîñòî-

ÿííîé âðåìåíè.

Ïðè

, âåëè÷èíà . Òàêèì îáðàçîì, ñâîé-

ñòâà èíåðöèîííîñòè ïðèåìíèêîâ èçëó÷åíèÿ õàðàêòåðèçóþò ïîñòîÿí-

íîé âðåìåíè t

, îïðåäåëÿåìîé ïî ÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå èëè ïî

ðåàêöèè ïðèåìíèêà íà ïðÿìîóãîëüíîé ñâåòîâîå âîçäåéñòâèå, îïèñû-

âàåìîå óðàâíåíèåì

. (2.80)

Ïðè t=t

íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ïðèåìíèêà âîçðàñòàåò äî âåëè÷èíû

V(t)=1-e

-1

=0,63 îò ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû V

ïðè t³ 4t.

Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî òåïëîâûå áîëîìåòðè÷åñêèå ïðèåìíèêè èìåþò

ïîñòîÿííóþ âðåìåíè ïîðÿäêà ~10

-3

ñ, ôîòîðåçèñòîðû ~10

-5

ñ, à ôîòî-

äèîäû ~10

-6

ñ.

Øóìîâîé õàðàêòåðèñòèêîé ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñïåêòð

ìîùíîñòè øóìà, ò.å. çàâèñèìîñòü ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè øóìà îò ÷àñ-

òîòû. Íàèáîëåå òèïè÷íûé îáùèé õîä çàâèñèìîñòè åå ïðåäñòàâëåí íà ðèñ.

2.13. Íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ ñïåêòð ìîùíîñòè øóìà

ïðîïîðöèîíà-

ëåí 1/f, à íà ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ ñïåêòð ìîùíîñòè øóìà íå çàâèñèò îò ÷àñ-

òîòû è íàçûâàåòñÿ «áåëûì».

Íà âûñøèõ ÷àñòîòàõ ìîù-

íîñòü øóìà òàêæå óáûâàåò, íî

ýòî ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíèåì

÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèåìíèêà

è ïàðàçèòíûìè åìêîñòÿìè

ýëåêòðîííîé ñõåìû. Â îáëàñ-

òè íèçêèõ ÷àñòîò íåêîòîðîå

ñíèæåíèå ñïåêòðà ìîùíîñòè

ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ïó-

òåì óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà ïî-

âåðõíîñòè âåùåñòâà, ñîñòàâ-

ëÿþùåãî ÷óâñòâèòåëüíûé

Ðèñ. 2.13. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü

ìîùíîñòè øóìà ïðèåìíèêîâ

èçëó÷åíèÿ