Файл: Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.07.2024
Просмотров: 139
Скачиваний: 0
7-1392 |
97 |
элемента с более высоким потенциальным возможным значением
обиаружительной |
способности. |
|
|
|
W (X) та (X) - 0 (X) |
|||||||
Для упрощения |
изображения зависимость |
|||||||||||
проградуирована |
и |
разбита |
на поддиапазоны Д |
A k, |
Д т, |
внутри |
||||||
которых |
величина |
|
W та т0 считается постоянной. |
Такую |
обнару- |
|||||||
жительную способность ИК |
чувствительного |
элемента легче реа |
||||||||||
лизовать. В частном случае, |
когда |
величина |
117 т0 та не зависит от |
|||||||||
длины волны принимаемого |
ИК излучения |
нужного |
диапазона |
|||||||||
1— 6 |
мк, |
оптимальная |
обнаружительная |
способность |
будет равна |
|||||||
|
|
|
D* = |
| D,, |
при |
X, < |
X< |
X, |
|
|
(5.45) |
|
|
|
|
{ |
при |
X, > |
X> |
X., |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
X, = |
1 мк: |
|
§ |
мк. |
распределения |
по диапазону |
мощно |
||||
В случае неравномерного |
||||||||||||
сти шума оптимальная обнаружительная способность чувствитель ного элемента будет пропорциональна распределению отношения мощностей сигнал/шум, отнесенных на вход чувствительного эле мента, т. е. будет в общем случае иметь вид
D,* |
при |
X] 1 XjgH. )|; |
|
||
|
F |
при |
Х|к < X< XjK; |
|
|
D * —— |
|
||||
|
J /у |
|
|
|
|
D*— { |
....................................... • |
• |
(5.46) |
||
1 |
F |
“р” X,m< X cX ,m; |
|
||
|
|
|
|||
О |
при |
XФ £ Д X, (J Д |
U Д Хт , |
|
|
где F — отношение сигнал/шум, отнесенное ко входу чувствитель ного элемента для данного отрезка спектра принимаемого ИК из лучения.
В приведенном уравнении должно выполняться условие
|
Д > F-к д> ■• ■> |
(5.47) |
|||
§ 5.3. |
ТРЕБОВАНИЯ |
К ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ |
|
|
|
|
ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО |
ЭЛЕМЕНТА |
•• |
^ |
|
|
|
|
• |
||
На выходе |
эквивалентной |
схемы |
чувствительного |
элемента |
|
(рис. 5 .3 ) мы получаем как бы продетектированный амплитудномодулированн^тй входной сигнал. Поэтому для анализа необходи мого значения постоянной времени чувствительного элемента можно с некоторыми допущениями анализировать чувствительный эле мент как импульсный детектор радиосигналов.
98
При произвольной величине с погрешностью менее 5% для ли нейного детектора и дальнейшего узкополосного низкочастотного тракга справедливо соотношение
1 |
1 |
|
1 _ |
^ |
|
|
|
|
2 А Д ф |
(5.48) |
|||
Твых |
т f |
А Лф |
2 Т2 |
Л (0,5Т2) f |
||
|
||||||
|
|
|
I* (0,5 т2) |
|
||
|
|
|
^ |
|
и* . 2 и ш'
Uz — амплитуда сигнала на входе амплитудного детектора: Um — средне-квадратичное значение шума на входе ампли
тудного детектора;
т— коэффициент модуляции;
А/%ф — эффективная полоса пропускания тракта усиления ви деосигнала;
А/эф — эффективная полоса пропускания тракта усиления ра
диосигнала. |
) |
|
|
В нашем случае |
|
||
|
'TP-JD ’ P 'K P - K W * » .; |
(5.49) |
|
|
т — \\ |
|
|
ЛлЛ |
I, |
|
|
•> f w W D * (>0 (х) "о W cl I. |
(5.50) |
||
Т = 17iT#=- |
Поэтому в случае применения ИК чувствительного элемента со отношение сигнал/шум на его выходе с учетом амплитудного де тектирования можно записать в виде
|
|
2 А F3<b |
|
|
А/Чф |
|
1 |
1 |
1+ |
|
2 А/эф |
(5.51) |
|
7вых |
Т |
А/эф |
|
Л (0,5 т2) |
||
|
2 т2 |
I2 |
||||
|
|
|
|
/о (0,5 т2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где 10 — модифицированная |
функция Бесселя нулевого порядка; |
|||||
В — модифицированная |
функция Бесселя первого порядка. |
|||||
При т > 1 |
второй радикал практически равен единице и |
|||||
|
|
1 |
|
2 А/7эф |
|
(5.52) |
|
|
Твых |
|
А / э ф |
|
|
|
|
|
|
|
||
7* |
99 |
При |
у/Д ; / 0 (0,5 г ) |
1; |
/ |
(0,5 у2) =^0,25 у2, а выражение |
(5.51) |
||||||||
можно |
записать |
в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•; |
т2 |
I / |
|
|
эФ__ |
- / |
2 Д / эф |
|
(5.53) |
||
|
|
". Т Г |
|
2 Д Д эф | |
2 Д / Эф — Д /"эф ‘ |
|
|
||||||
Откуда |
следует, |
что |
увых < |
у |
ПРИ 7 С •• |
Это |
является |
результа |
|||||
том подавления |
полезного |
сигнала |
шумом в детекторе. |
Точнее, |
|||||||||
этот эффект подавления |
сигнала шумом |
будет |
наблюдаться |
при |
|||||||||
|
V ' 2~у |
Д/зф |
/ |
___ 2 ДУ/эф |
< 1 , |
|
(5.54) |
||||||
|
2 Д /"Эф ' |
2Д //эф |
|
|
|||||||||
откуда |
|
|
Д ДЭ | ) |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Д Дэф |
, / |
2 Д /э Ф |
Д /"эф |
|
(5.55) |
||||
|
V |
|
I |
Д/эф г |
|
2Д/эф |
|
||||||
|
т < |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из выражений (5.51) и (5.55) следует, что чем меньше будет |
|||||||||||||
отношение ■Д /"эф |
тем оольше оудет на выходе отношение сиг- |
||||||||||||
|
Д/эф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
вы |
|
нал/шум. Это в свою очередь означает, что спектр сигнала |
|||||||||||||
ходе эквивалентного |
амплитудного |
детектора |
должен |
быть |
как |
||||||||
можно уже. |
|
|
у > |
|
1 отношение |
сигнал/шум |
на |
выходе |
|||||
Для того чтобы при |
|
||||||||||||
детектора и низкочастотной части приемного устройства не ухуд
шался, необходимо иметь |
> |
Д ДЭф '=5 * / эф |
(5.56) |
Для эффективной полосы пропускания низкочастотного тракта
необходимо выполнение условия |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
/ |
Д /эф |
/ |
|
2 Д /э Ф |
1 |
, |
(5.57) |
|
|
* 1 1- |
2 Д Дэф |
|
2 Д/,эф |
Д Дэф |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д Дэф2 - |
2 Д /эф Д ДэФ- |
2 у Д/эФ2 < 0. |
|
|
|
||||
Из |
последнего^ неравенства |
вытекает |
ограничивающее |
условие |
||||||
для |
Д ДэФ при у < |
1: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДДэф < Д /( У |
1 г 2т -- |
1). |
|
|
(5.58) |
|||
|
Из неравенства |
(5.58) находим, |
что чувствительный |
элемент |
||||||
ИК диапазона может выделить сигнал из шумов только при усло вии
1 / д ^ + 1у _ | . |
(5.59) |
Т > 2 U / . ф |
|
100
Для неискаженного приема сигнала необходимо, чтобы через приемник проходила основная часть его спектра, который можно определить из выражения
|
S ( j ш) — | |
пс (/) е->"л dt. |
|
(5.60) |
||||
|
Данный спектр определяет |
минимальное |
значение эффектив |
|||||
ной полосы пропускания |
ДДэфшш, |
а значит, |
и максимальное зна |
|||||
чение постоянной времени. |
|
|
|
|
|
|
||
Так как чувствительность ИК чувствительного элемента связа |
||||||||
на |
с постоянной времени |
уравнением |
|
|
|
|
||
|
|
|
4 Т- f |
-2)'= |
|
(5.61) |
||
|
R0 — чувствительность |
| “ |
J max |
|
/ |
|
|
|
где |
приемника |
при |
постоянном, |
не ме |
||||
|
няющемся во |
времени |
сигнале; |
|
видео |
|||
|
/шах — максимальная частота |
пропускаемого спектра |
||||||
|
сигнала, |
|
|
|
|
выполнение условия |
||
то для того, чтобы А?>0,9 /?0, необходимо |
||||||||
|
|
X< |
0,21 |
|
|
|
(5.62) |
|
|
|
Эъ f |
|
|
|
|||
|
|
|
- “ У max |
|
|
|
|
|
Выражение (5.62) определяет величину, ограничивающую свер ху допустимое значение постоянной времени чувствительного эле мента.
Максимально возможную частоту пропускаемого спектра ви деосигнала можно определить из условия /~*х = Л F3,\„ если на входе сигнал не модулирован и
|
/ |
* : * = / „ + ^ |
, |
(5.63) |
где Л Дэф определяется |
из условия |
(5.56) при |
у > 1 или из усло |
|
вия (5.58), если у < |
1. |
А /эф, |
так как частотный |
|
Обычно для ИК приемников А |
||||
спектр сигналов на |
выходе чувствительного элемента значитель |
|||
но уже принимаемого спектра электромагнитных колебаний. Поэ тому / ,nint является не чем иным, как максимальной частотой спектра видеосигнала на выходе чувствительного элемента, кото
рой достаточно для |
передачи |
видеосигнала |
с заданными искаже |
||
ниями. |
|
|
|
|
|
Нижний предел постоянной времени чувствительного.элемента |
|||||
определяется условием (5.56) |
при у ;> 1 |
или условием |
(5.58) при |
||
у < 1 , а в общем |
случае из |
выражения |
|
|
|
|
|
А Д3ф |
|
|
|
|
|
2 Д f эф |
1 . |
(5.63 а) |
|
|
|
|
|
||
|
|
Л |
( 0 . 5 |
Т 8) I 2 |
|
|
|
/ о |
( 0 , 5 |
у 2) |
|
101
