многих типов приемников сопротивление зависит от окружающей температуры, материала фотослоя и формы чувствительной площадки. Из всех параметров приемников наименее стабильным является сопротивление, величина которого зависит от многих факторов.

Рассмотрим теперь важнейшие характеристики приемников.

Спектральная характеристика. Зависимость чувствительности приемника к монохроматическому излучению от длины волны называется спектральной характеристикой приемника. Эта характеристика является одной из главных, так как она определяет эффективность приема излучения от цели с заданным распределением мощности излучения по спектру.

Спектральные характеристики фотонных приемников излучения имеют вид плавных кривых с одним максимумом. При выборе приемника следует стремиться к тому, чтобы положение этого максимума по шкале длин волн было близко к длине волны Х. соответствующей максимальному значению спектральной плотности излучения цели, так как в этом случае максимально используется принимаемое излучение.

Спектральные характеристики идеальных тепловых приемников имеют вид прямых, параллельных оси длин волн. Реальные характеристики этих приемников отличаются от прямых вследствие зависимости коэффициента поглощения чувствительного слоя и коэффициента пропускания входного окна от длины волны.

У подавляющей части фоторезисторов длинноволновая граница и максимальное значение чувствительности увеличиваются с понижением температуры, что вызывает необходимость применения специальных устройств для глубокого охлаждения чувствительного слоя.

С помощью спектральных характеристик приемника определяется коэффициент использования принимаемого излучения и производится пересчет чувствительности при переходе с одних условий работы на другие.

Коэффициентом использования приемника называют отношение

К К

1 Ч-ГктЧХ 5 rjd%, (6.2)

где Tj - зависимость коэффициента пропускания среды, в которой работает приемник, от длины волны г^ ~~ спектральная плотность излучения цели; iH Х.2 - коротковолновая и длинноволновая границы чувствительности приемника.

При различных температурах цели изменяется не только величина, но и спектральный состав потока, что вызывает изменение сигнала, снимаемого с приемника. Этим объясняется необходимость ввода параметра к.

Иногда коэффициент использования приемника относят к.черному телу с заданной температурой, а также принимают пределы интегрирования от О до оо, а Tjj = 1; в .этом случае

оо оо 00

Так как функции Sj, и обычно задают графически, то коэффициент к по формуле (6.2) рассчитывают графоаналитическим путем.

Предположим теперь, что имеется приемник с вольтовой чувствитель. ностью 8щ к излучению со спектральной интенсивностью платности излу. чения Г1 (X, Т). Требуется определить его чувствительность s/j к излучателю с другой температурой, имеющему функцию Га {X, Т). При измерении чувствительности syi приемник работает в среде со спектральным пропусканием т^ а при работе по излучателю с функцией {X, Т) - в среде со спектраль-

иым пропусканием Tjg. Границы чувствительности приемника - ... Xg. Выражение для вольтовой чувствительности в общем виде можно записать так:

с/ = лм I >}.. т^ 1ч % т (6.3)

где s;j,m - абсолютное значение спектральной чувствительности в максимуме спектральной характеристики приемника; S) - относительная спектраль-

ная чувствительность. Очевидно,

К I К

откуда находим

или

Иногда требуется определить абсолютную чувствительность Sjg. для монохроматического излучения с длиной волны X по известным спектральной характеристике S}, построенной в относительных единицах, и значению абсолютной чувствительности sj, измеренной в диапазоне Х±...Х2, включающем X, по излучателю известного спектрального состава г (X, Т). На основании равенств

К IК

7.1 4\Tdxllrj.dX; s=s3g /s .

находим

\К

*абС Sj; 5 Г^ J. dX к Sffjj. dl.

к I к

Величина для диапазона длин волн от О до оо приводится в паспорте рйемника (интегральная чувствительность).

Частотная характеристика. Зависимость чувствительности приемника от частоты модуляции падающего на него потока называется частотной характеристикой приемника. Вид этой характеристики определяется постоянной времени приемника Тд и видом модуляции. Если обозначить s (0) чувствительность приемника при частоте модуляции, близкой к нулю, а s (/) - чувствительность при частоте модуляции /м. то для приемников, имеющих экспоненциальную зависимость выходного сигнала от времени, имеем:

- при синусоидальной форме импульсов падающего лучистого потока

-угрет-

- при прямоугольной форме импульсов

1 -ехр

s(/) =-2kln . (6.5)

1-f ехр-

Зная зависимость s (/), можно найти эффективную полосу пропускания приемника, которая без учета спектра шумов выражается следующей зависимостью:

Из формул (6.4) и (6.5) следует, что о увеличением частоты модуляции воспринимаемого лучистого потока чувствительность приемника падает. Допустимую частоту модуляции берут из условия < 1/ЗТп,

Энергетическая характеристика. Эта характеристика представляет собой зависимость выходного напряжения в цепи приемника Ь^вых от величины лучистого потока-f, падающего на его чувствительную площадку (при постоянном напряжении питания цепи приемника). По энергетической характеристике может быть определена интегральная (вольтовая) чувствительность приемника, которая является крутизной зависимости 6вых = Ь'вых (Р)-

Для приемников, имеющих нелинейную энергетическую характеристику, вольтовая чувствительность должна определяться при заданной энергетической освещенности рабочей площадки или, что практически то же самое, при заданной температуре излучателя-абсолютно черного тела. При других об-лученностях величина чувствительности будет другой, что может быть учтено при помощи энергетической характеристики приемника.

Вольтовые характеристики. Они выражают зависимости интегральной, вольтовой и пороговой чувствительности, а также уровня шумов от величины напряжения, питающего приемник излучения. С увеличением питающего напряжения вольтовая чувствительность приемника увеличивается, но одновременно увеличивается и напряжение шумов, поэтому вольтовые характеристики используют для оптимизации отношения сигнал/шум.

Спектр мощности шума. Кривая, описывающая распределение дисперсии шума по частотам, называется спектром мощности шума. На основании этой характеристики выбирают частоту модуляции сигнала и полосу пропускания схемы усиления так, чтобы отношение сигнал/шум было наибольшим.

Существует ряд других характеристик приемников излучения, выражающих зависимости их параметров от времени, температуры, механических, радиационных и климатических вогдействий, угла падения лучистого потока на чувствительную площадку и т. д. Эти характеристики менее распространены на практике и в данном справочнике не рассматриваются.

6.2. ТЕПЛОВЫЕ ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ

Термоэлементы. Принцип действия термоэлемента основан на эффекте Зеебека, заключающемся в возникновении электродвижущей силы в цепи, состоящей из двух разнородных материалов при нагревании места их спая. Эффект Зеебека наблюдается как в металлах, так и в полупроводниках, причем термоэлектродвижущая сила, возникающая при единичном перепаде температуры, у металлических термоэлементов находится в пределах от единиц