Βασικές χαρακτηριστικές παράμετροι οπτικού σήματοςφωτοανιχνευτές:
Πριν από την εξέταση διαφόρων μορφών φωτοανιχνευτών, οι χαρακτηριστικές παράμετροι της λειτουργικής απόδοσης τωνφωτοανιχνευτές οπτικού σήματοςσυνοψίζονται. Αυτά τα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν την απόκριση, τη φασματική απόκριση, την ισοδύναμη ισχύ θορύβου (NEP), την ειδική ανιχνευσιμότητα και την ειδική ανιχνευσιμότητα. D*), την κβαντική απόδοση και τον χρόνο απόκρισης.
1. Η απόκριση Rd χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό της ευαισθησίας απόκρισης της συσκευής στην ενέργεια οπτικής ακτινοβολίας. Αναπαρίσταται από την αναλογία του σήματος εξόδου προς το προσπίπτον σήμα. Αυτό το χαρακτηριστικό δεν αντικατοπτρίζει τα χαρακτηριστικά θορύβου της συσκευής, αλλά μόνο την απόδοση μετατροπής της ενέργειας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε ρεύμα ή τάση. Επομένως, μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτεινού σήματος. Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά απόκρισης ισχύος είναι επίσης συνάρτηση της εφαρμοζόμενης πόλωσης και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος.
2. Το χαρακτηριστικό φασματικής απόκρισης είναι μια παράμετρος που χαρακτηρίζει τη σχέση μεταξύ του χαρακτηριστικού απόκρισης ισχύος του ανιχνευτή οπτικού σήματος και της συνάρτησης μήκους κύματος του προσπίπτοντος οπτικού σήματος. Τα χαρακτηριστικά φασματικής απόκρισης των φωτοανιχνευτών οπτικού σήματος σε διαφορετικά μήκη κύματος περιγράφονται συνήθως ποσοτικά από την «καμπύλη φασματικής απόκρισης». Πρέπει να σημειωθεί ότι μόνο τα υψηλότερα χαρακτηριστικά φασματικής απόκρισης στην καμπύλη βαθμονομούνται με απόλυτη τιμή και τα άλλα χαρακτηριστικά φασματικής απόκρισης σε διαφορετικά μήκη κύματος εκφράζονται με κανονικοποιημένες σχετικές τιμές που βασίζονται στην υψηλότερη τιμή των χαρακτηριστικών φασματικής απόκρισης.
3. Η ισχύς ισοδύναμου θορύβου είναι η ισχύς του σήματος προσπίπτοντος φωτός που απαιτείται όταν η τάση σήματος εξόδου που παράγεται από τον ανιχνευτή οπτικού σήματος είναι ίση με την εγγενή στάθμη τάσης θορύβου της ίδιας της συσκευής. Είναι ο κύριος παράγοντας που καθορίζει την ελάχιστη ένταση οπτικού σήματος που μπορεί να μετρηθεί από τον ανιχνευτή οπτικού σήματος, δηλαδή την ευαισθησία ανίχνευσης.
4. Η ειδική ευαισθησία ανίχνευσης είναι μια χαρακτηριστική παράμετρος που χαρακτηρίζει τα εγγενή χαρακτηριστικά του φωτοευαίσθητου υλικού του ανιχνευτή. Αντιπροσωπεύει τη χαμηλότερη πυκνότητα ρεύματος προσπίπτοντος φωτονίου που μπορεί να μετρηθεί από έναν ανιχνευτή οπτικού σήματος. Η τιμή της μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του ανιχνευτή μήκους κύματος του μετρούμενου φωτεινού σήματος (όπως η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η εφαρμοζόμενη πόλωση κ.λπ.). Όσο μεγαλύτερο είναι το εύρος ζώνης του ανιχνευτή, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή του ανιχνευτή οπτικού σήματος, τόσο μικρότερη είναι η ισχύς NEP ισοδύναμου θορύβου και τόσο υψηλότερη είναι η ειδική ευαισθησία ανίχνευσης. Η υψηλότερη ειδική ευαισθησία ανίχνευσης του ανιχνευτή σημαίνει ότι είναι κατάλληλος για την ανίχνευση πολύ ασθενέστερων οπτικών σημάτων.
5. Η κβαντική απόδοση Q είναι μια άλλη σημαντική χαρακτηριστική παράμετρος του ανιχνευτή οπτικού σήματος. Ορίζεται ως ο λόγος του αριθμού των ποσοτικοποιήσιμων «αποκρίσεων» που παράγονται από το φωτόνιο στον ανιχνευτή προς τον αριθμό των φωτονίων που προσπίπτουν στην επιφάνεια του φωτοευαίσθητου υλικού. Για παράδειγμα, για ανιχνευτές φωτεινού σήματος που λειτουργούν με εκπομπή φωτονίων, η κβαντική απόδοση είναι ο λόγος του αριθμού των φωτοηλεκτρονίων που εκπέμπονται από την επιφάνεια του φωτοευαίσθητου υλικού προς τον αριθμό των φωτονίων του μετρούμενου σήματος που προβάλλεται στην επιφάνεια. Σε έναν οπτικό ανιχνευτή σήματος που χρησιμοποιεί υλικό ημιαγωγού επαφής pn ως φωτοευαίσθητο υλικό, η κβαντική απόδοση του ανιχνευτή υπολογίζεται διαιρώντας τον αριθμό των ζευγών οπών ηλεκτρονίων που παράγονται από το μετρούμενο φωτεινό σήμα με τον αριθμό των φωτονίων προσπίπτοντος σήματος. Μια άλλη κοινή αναπαράσταση της κβαντικής απόδοσης ενός ανιχνευτή οπτικού σήματος είναι μέσω της απόκρισης Rd του ανιχνευτή.
6. Ο χρόνος απόκρισης είναι μια σημαντική παράμετρος για τον χαρακτηρισμό της ταχύτητας απόκρισης του ανιχνευτή οπτικού σήματος στην αλλαγή έντασης του μετρούμενου φωτεινού σήματος. Όταν το μετρούμενο φωτεινό σήμα διαμορφώνεται σε μορφή φωτεινού παλμού, η ένταση του ηλεκτρικού σήματος παλμού που παράγεται από την επίδρασή του στον ανιχνευτή πρέπει να «ανέβει» στην αντίστοιχη «κορυφή» μετά από έναν ορισμένο χρόνο απόκρισης και από την «κορυφή» στη συνέχεια να πέσει στην αρχική «μηδενική τιμή» που αντιστοιχεί στη δράση του φωτεινού παλμού. Για να περιγραφεί η απόκριση του ανιχνευτή στην αλλαγή έντασης του μετρούμενου φωτεινού σήματος, ο χρόνος κατά τον οποίο η ένταση του ηλεκτρικού σήματος που παράγεται από τον προσπίπτοντα φωτεινό παλμό αυξάνεται από την υψηλότερη τιμή του 10% στο 90% ονομάζεται «χρόνος ανόδου» και ο χρόνος κατά τον οποίο η κυματομορφή του ηλεκτρικού παλμού σήματος μειώνεται από την υψηλότερη τιμή του 90% στο 10% ονομάζεται «χρόνος πτώσης» ή «χρόνος αποσύνθεσης».
7. Η γραμμικότητα απόκρισης είναι μια άλλη σημαντική χαρακτηριστική παράμετρος που χαρακτηρίζει τη λειτουργική σχέση μεταξύ της απόκρισης του ανιχνευτή οπτικού σήματος και της έντασης του μετρούμενου φωτεινού σήματος που προσπίπτει. Απαιτεί την έξοδο τουοπτικός ανιχνευτής σήματοςνα είναι ανάλογη εντός ενός ορισμένου εύρους της έντασης του μετρούμενου οπτικού σήματος. Συνήθως ορίζεται ότι η ποσοστιαία απόκλιση από τη γραμμικότητα εισόδου-εξόδου εντός του καθορισμένου εύρους της έντασης του οπτικού σήματος εισόδου είναι η γραμμικότητα απόκρισης του ανιχνευτή οπτικού σήματος.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Αυγούστου 2024