Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Основними характеристиками приймачів випромінювання, зокрема, можна рахувати вагу, габарити, напругу живлення і величину її споживання, а головне — інерційність або швидкість реакції на зміну світлового потоку. Реакція фотоприймачів на потік випроміню­вання записується рядом параметрів, що обумовлені в стандартах і технічних умовах на фотоприймачі.

Інтегральна чутливість визначається відношенням фотоструму (Іф) до інтенсивності збуджуючого потоку (Е).

1-І І

S, = — св~т = — J-, (мкА / лк),

де Іф — різниця між світловим (загальним) Ісд і темновим Іт струмами при відомій

напрузі живлення на фотоприймачі. Темновий струм визначає поріг спрацювання прийма­ча. Спектральна чутливість визначає залежність чутливості фотоприймача від довжини хвилі X, яка падає на чутливу площину випромінювання, що визначає область застосу­вання фотоприймача. Максимум спектральної чутливості — довжина хвилі випромінюван­ня, що відповідає максимуму чутливості фотоприймача.

В залежності від схеми включення приймача користуються поняттями “чутливість по струму” або “чутливість по напрузі” (струмова або вольтова чутливість). Струмова чутли­вість визначається реакцією фотоприймача на одиничний потік випромінювання. Вольто­ва чутливість характеризує значення сигналу в вольтах віднесене до одиниці падаючого потоку випромінювання. Частотна чутливість визначає залежність чутливості від частоти модуляції падаючого на площадку приймача світлового потоку. Частотна чутливість зв’я­зана з постійною часу фотоприймача виразом

(2.36)

де: S0 — чутливість приймача при частоті модуляції близькій до f = 0 ; тп — постійна часу приймача, яка визначається із співвідношення

(2.37)

де Afe<p — ефективна смуга пропускання фотоприймача.

Енергетична (світлова) чутливість відбиває залежність інтегральної S = f(E) або вольтово!’ S = f(<$>) чутливості від опромінювання.

Температурні характеристики приймачів випромінювання визначають залежність різ­них параметрів при зміні температури його чутливої площадки. Порогові характеристики відбивають можливість фотоприймача реагувати на світлові сигнали слабкої інтенсивнос­ті. Ці характеристики в значній мірі визначаються власними шумами фотоприймачів, що представляють собою флуктуацію струму, який проходить через нього в відсутності засві­чування або при дії немодульованого світлового потоку. Іншими словами, шуми приймача проявляються на його виході, де крім корисного сигналу має місце хаотичний сигнал з ви­падковими амплітудою і частотою. Джерела шуму можуть бути як внутрішніми, так і зов­нішніми по відношенню до приладу в цілому. Розробники оптико-електронних приладів прагнуть звести шум до мінімуму, і він часто визначається шумом самого приймача випро­мінювання. Шуми — процес випадковий, його описують звичайно середнім квадратичним значенням. Основними видами шумів є дробовий, тепловий, вібраційний, струмовий, ра­діаційний і фоновий. Частіше всього шум може з’явитися через зміну температури. Типова залежність для напівпровідникових фотоприймачів напруги шуму від частоти модуляції падаючого світлового потоку представлена на рис. 2.32.

Від 0 до /) спектр шуму підкоряєть­ся закону [5], де звично межа = 1000 Гц. В області ^ — f2 основну роль грає генераційно-рекомбінаційний шум (дробовий), який визначається флук­туацією концентрації і часом життя носіїв заряду як потоку дискретних часток.

Електричний струм для опору наван­таження RH створює напругу, дисперсія якого дорівнює

П2ш = 2ei0R2HAf, (2.38)

де: е — заряд електрону;

і0 — середнє значення струму;

Af — смуга частот.

В області більше f2 (десятки кГц) переважаючим видом шуму є тепловий шум.

Вільні електрони в кожному провіднику, в тому числі і в приймачі випромінювання, знаходяться в стані хаотичного теплового руху. В довільний момент часу, число електро­нів, які рухаються уздовж провідника в зустрічних напрямках, буде різним. В результаті цього руху на зажимах провідника виникає флуктуаційна електрорухома сила (ЕРС), дис­персія якої в інтервалі робочих частот f(fk —f,) визначається по відомій формулі Найк­виста

U2 =4kT)R(f)df,

де: k = 1,3 -10 2(дж град 1) — постійна Больцмана;

Т — температура провідника;

R(f)- функція, що описує залежність опору від частоти.

До важливих параметрів фотоприймачів також відносяться наступні:

— робоча напруга фотоприймача Up. Це постійна напруга, що прикладена до фото­приймача, при якій забезпечуються номінальні параметри при довгій роботі в заданих екс­плуатаційних умовах. Її вибирають з запасом по відношенню до пробивної напруги;

— максимально допустима напруга Umgx. Це значення постійної напруги, при якій від­хилення параметрів приладу від номінальних значень не перевищує встановлених меж. При роботі в імпульсному режимі Umax може бути збільшена;

— потужність розсіювання, яка виділяється при проходженні фотоструму і визначає розігрівання фотоприймача;

— темновий опір RT. Це опір фотоприймача при відсутності падаючого на нього ви­промінювання в діапазоні його спектральної чутливості;

— диференціальний опір RB. Це відношення малих приростків напруги і струму на фотоприймачі;

— короткохвильова (довгохвильова) межа спектральної чутливості. Це найменша (найбільша) довжина хвилі монохроматичного випромінювання при якій монохроматична чутливість фотоприймача дорівнює 0,1 її максимального значення;

— динамічний діапазон лінійності. Він характеризує область значень променевого по­току для якої енергетична чутливість лінійна;

— питома виявляюча спроможність 0(смГц1/2Вт~1). Вона характеризує можливість використання приймачів для виявлення і реєстрації гранично малих сигналів

D* =иф^Ш/ишФ, (2.40)

де: иф — напруга фотосигналу, в ;

Af — смуга пропускання частот, Гц;

S — площа чутливої площадки фотоприймача, см2; иш — напруга шуму на фотоприймачі, е;

Ф — променевий потік, Вт.

— порогова чутливість — Рпор. Порогом чутливості приймача буде мінімальний проме­невий потік на вході, який на виході приймача викличе сигнал, що дорівнює шуму або пе­ревищує його. Поріг чутливості суттєво впливає на точність приладу. Порогова чутливість і виявляюча спроможність пов’язані простим співвідношенням

Pn0p=4s/D (2.41)

— інерційність фотоприймача. Вона характеризується постійними часу зростання тзр і

спаду тсп фотовідповіді при імпульсному засвіченні. Цими параметрами визначаються

граничні робочі частоти модуляції світла при яких ще не відбувається помітного зменшен­ня фотовідповіді;

— ефективна фоточутлива площа 8еф. Це площа фоточутливого елемента, еквіва­лентного по фотосигналу фотоприймача, чутливість якого рівномірно розподілена по фо­точутливому елементу. Вона дорівнює максимальному значенню локальної чутливості Smax даного фотоприймача і визначається співвідношенням

Seqb = [S max(х, у)]~1 jjsfх, y)dxdy, (2 42)

s

fle:S(x, yJ — чутливість до потоку при опромінюванні фоточутливого елемента точечною плямою з координатами (х, у) ;

S — площа фоточутливого елемента;

— ефективне поле зору фотоприймача — ҐЗеф. Це тілесний кут, який визначається співвідношенням

&еФ =— J jS'(0,<p)sin0coseded(p, (2-43)

6=0 (р=0

де: S’ — чутливість фотоприймача;

в — кут між напрямком падаючого випромінювання і нормаллю до фоточутливого елемента;

(р — азимутальний кут;

— коефіцієнт фотоелектричного зв’язку багатоелементного фотоприймача Кф. з. Він визначається відношенням напруги сигналу з неопромінюваного елемента в багатоеле­ментному фотоприймачі до напруги фотосигналу з сусіднього опромінюваного елемента. Відношення визначається на лінійній ділянці енергетичної характеристики на всіх елемен­тах.

Комментарии запрещены.