Контрольне завдання № 16

(завдання 16-20)

1. Максимальна частота вібрацій , яку здатен виміряти прилад, визначається сталою часу фотоприймача:

.

2. Максимальна амплітуда вібрацій визначається розміром фотоприймача. В залежності від напрямку переміщень зображення вона може розрахована за формулами:

або .

де  лінійне (поперечне) збільшення об’єктива.

3. Світловий потік, що надходить до фотоприймача, розраховується за формулою (без урахування втрат енергії):

.

4. При оптимальному по чутливості опорі навантаження інтегральна вольтова чутливість фотоприймача:

,

де

 напруга живлення фотоприймача;

 коефіцієнт лінійності характеристики ;

 темновий опір фоторезистора.

З іншого боку, ,

де  інтегральна токова чутливість фотоприймача.

Прирівнюючи праві частини двох останніх рівнянь, знаходимо

.

Тоді абсолютна зміна опору фоторезистора:

.

Якщо замість задано , то потрібно використати вираз , а якщо задано відносну токову чутливість (тобто чутливість, приведену до 1 В напруги живлення), то .

5. Залежність опору фоторезистора від відносного положення плями:

,

причому .

Вихідний електричний сигнал в схемі поділу напруги з оптимальним опором навантаження:

,

6. Середню чутливість вимірювача:

.

2. Характеристика перетворення (залежність електричного сигналу від амплітуди вібрацій) має вигляд:

3. Ескіз схеми включення фоторезистора:

Відповіді:

Параметр	Варіант
	16	17	18	19	20
, кГц	2,222	2,222	2	2	2,5
	-2	-1,8	-1,667	-1,5	-1,667
або , мм	0,5	0,556	0,6	2	2,4
, млм або мВт	0,393 мВт	0,53 мВт	3,142 мВт	0,628 мВт	0,123 млм
, МОм	1,257	1,697	0,2639	0,0528	0,245
, В	1,25	1,25	5	5	7,5
, В	1,4829	1,5864	6,4095	5,23	7,9903
, В	1,8226	2,1706	8,9257	5,4822	8,5491
S, В/мм	1,1452	1,657	6,5429	0,2411	0,4371

Контрольне завдання № 21

(завдання 21-25)

1. Максимальна спектральна чутливість фотоприймача:

,

де  інтегральна (паспортна) чутливість фотоприймача.

2. Оскільки заданий випромінювач (світлодіод) є практично монохроматичним джерелом випромінювання, то реальну інтегральну чутливість фотоприймача можна визначити за формулою:

.

де

 коефіцієнт використання фотоприймачем реального джерела випромінювання (світлодіода);

 значення відносної чутливості фотоприймача на довжині хвилі випромінювання реального джерела (світлодіода).

2. Корисний фотоелектричний сигнал (електричний струм):

,

де  світловий потік;  сила світла випромінювача;  тілесний кут випромінювання.

В свою чергу,

,

де  площа світлочутливої поверхні фотоприймача.

2. Шумовий компонент (СКВ) сигналу:

,

де

 дисперсія струму дробового шуму;

 дисперсія струму теплового шуму;

 заряд електрона;

 темновий струм фотоприймача;

 стала Стефана-Больцмана;

 опір фотоприймача (для фотодіода  опір бази);

 напруга живлення фотоприймача.

2. Порогова відстань виявлення випромінювача визначається із умови рівності значень фотоелектричного сигналу і СКВ шуму. Враховуючи вирази п. 1.3, можна отримати формулу:

.

2. Результати вибору оптимальної пари випромінювачфотоприймач за критеріями максимального корисного сигналу та максимальної порогової дальності виявлення приведені в останніх рядках таблиці результатів.

Відповіді:

Параметр	Варіант
	21	22	23	24	25
Для фотоприймача №1
	0,0417 А/лм	0,0506 А/лм	0,0278 А/лм	0,038 А/лм	2,532 А/Вт
	0,2	0,11	0,09	0,11	0,9
, мА/лм або мА/Вт	8,3333 мА/лм	5,57 мА/лм	2,506 мА/лм	4,177 мА/лм	2,279 А/Вт
, 10-6 стерадіан	3,5	0,5	3,125	34,9	0,029
, 10-9 лм або Вт	0,35 лм	0,4 лм	0,313 лм	27,93 лм	0,0034 Вт
, 10-12 А	2,9167	2,228	0,783	116,7	7,86
, МОм	0,2	0,2	20	10,8	1200
, 10-24 А	32	9,6	12,8	40	1600
, 10-26 А	33,12	2,40	3,257	7,794	64,4
,10-12 А	5,686	3,102	3,582	6,331	12,68
, м	0,716	1,695	0,374	6,438	15,75
Для фотоприймача №2
	0,0506 А/лм	0,038 А/лм	0,042 А/лм	0,042 А/лм	1,226 А/Вт
	0,09	0,11	0,2	0,22	0,55
, мА/лм або мА/Вт	4,557 мА/лм	4,177 мА/лм	8,333 мА/лм	9,167 мА/лм	0,674 А/Вт
, 10-6 стерадіан	2	19,64	5,469	3,156	0,05
, 10-9 лм або Вт	0,2 лм	15,71 лм	0,547 лм	2,524 лм	0,006 Вт
, 10-12 А	0,911	65,62	4,557	23,14	4,023
, МОм	20	10,8	0,5	50	100
, 10-24 А	3,2	24	128	320	640
, 10-26 А	0,828	4,447	130,3	168,4	77,28
,10-12 А	1,791	4,904	11,37	17,96	25,31
, м	0,713	7,316	0,507	1,704	7,973
Оптимальний ФП
За критерієм максимального корисного сигналу	№1	№2	№2	№1	№1
За критерієм максимальної порогової дальності виявлення	№1	№2	№2	№1	№1