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光輻射信息探測(cè)器件是光輻射信息的接收器,它是利用物質(zhì)的光電與熱電效應(yīng)把光輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。這種對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換的電信號(hào),經(jīng)放大與模/數(shù)轉(zhuǎn)換等,就可供后續(xù)的計(jì)算機(jī)處理。因此,光輻射信息探測(cè)器件的性能,對(duì)光電系統(tǒng)與安防監(jiān)控系統(tǒng)的性能影響很大,如縮小系統(tǒng)的體積、減輕系統(tǒng)的重量、增大系統(tǒng)的作用距離等。它在軍事上、空間技術(shù)、公共安全和其他的科學(xué)技術(shù)以及工農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)上,都得到了廣泛的應(yīng)用。顯然,光輻射信息探測(cè)器件對(duì)光電信息系統(tǒng)與安防監(jiān)控系統(tǒng)都是必不可少而且非常重要的。
光輻射信息探測(cè)器件的類(lèi)型和特點(diǎn)根據(jù)光輻射信息探測(cè)器件對(duì)輻射作用方式的不同(或說(shuō)工作機(jī)理的不同),一般可分為光電探測(cè)器件(或光敏器件)和熱電探測(cè)器件(或熱敏器件)兩大類(lèi)。
1.光電探測(cè)器件(1)光電探測(cè)器件的類(lèi)型。
(2)光電探測(cè)器件的特點(diǎn)。
(1)熱電探測(cè)器件的類(lèi)型。
(2)熱電探測(cè)器件的特點(diǎn)。
各種光輻射信息探測(cè)器件,由于它們的工作原理及結(jié)構(gòu)各不相同,因此需用多個(gè)參數(shù)來(lái)說(shuō)明其特性。本節(jié)將討論這些器件共有的常用參數(shù),以便于后面具體介紹器件。
1.有關(guān)響應(yīng)方面的特性參數(shù)(1)響應(yīng)度(或稱(chēng)為靈敏度)。響應(yīng)度(或稱(chēng)靈敏度)是光輻射信息探測(cè)器件最重要的參數(shù),它是其輸出信號(hào)與輸入輻射功率之間關(guān)系的度量。描述的是光輻射信息探測(cè)器件的光-電轉(zhuǎn)換效能。定義為光輻射信息探測(cè)器件輸出電壓U。或輸出電流I0與入射光功率Pi(或通量Φ之比。即
式中,Sv和S分別稱(chēng)為電壓響應(yīng)度(或靈敏度)和電流響應(yīng)度(或靈敏度)。由于光輻射信息探測(cè)器件的響應(yīng)度(或靈敏度)隨入射光的波長(zhǎng)而變化,因此又有光譜響應(yīng)度和積分響應(yīng)度。
(2)光譜響應(yīng)度。光譜響應(yīng)度(或靈敏度)SGI)是光輻射信息探測(cè)器件的輸出電壓或輸岀電流與入射到檢測(cè)器件上的單色輻通量(或光通量)之比。即
式中,S(λ)為光譜響應(yīng)度,Φ(λ)為入射的單色輻通量或光通量。如果Φ(λ)為光通量,則S(λ)的單位為V/lm或A/lm。
光譜響應(yīng)度表述入射的單色通量或光通量所產(chǎn)生的探測(cè)器的輸出電壓(或電流)其值越大,則意味著探測(cè)器越靈敏,因而響應(yīng)度也稱(chēng)為靈敏度。
(3)積分響應(yīng)度。積分響應(yīng)度表示探測(cè)器對(duì)連續(xù)輻射通量的反應(yīng)程度,對(duì)包含有各種波長(zhǎng)的輻射光源,總光通量為
光電探測(cè)器輸岀的電流或電壓與入射總光通量之比稱(chēng)為積分響應(yīng)度。由于光輻射信息探測(cè)器輸出的光電流是由不同的波長(zhǎng)的光輻射引起的,所以輸出光電流應(yīng)為
由式(3-3)和式(3-4)可得積分響應(yīng)度為
式中,λ0、λ1分別為光輻射信息探測(cè)器的長(zhǎng)波限和短波限。由于釆用不同的輻射源,甚至具有不同色溫的同一輻射源,所發(fā)生的光譜通量分布也不相同,因此提供數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)指明采用的輻射源及其色溫。