2.3. Чувствительность приборов
Чувствительностью называют способность прибора реагировать на изменение входной величины.
Чувствительность определяется отношением приращения выходной величины к вызывающему его приращению входной величины.
Если X – входная величина, а Y – выходная, то чувствительность определяется следующим образом:
.
Входная величина и выходная величина могут быть различными по своему физическому содержанию. Тогда отношение их приращений называют крутизной.
В фотоприемниках происходит преобразование энергии излучения в электрическую энергию.
Поэтому применительно к фотоприемникам чувствительностью называют крутизну преобразования.
Чувствительность по напряжению:
.
Чувствительность по току:
.
Применительно к электрическим цепям или усилителям говорят о коэффициенте усиления или передачи:
.
2.4. Статистические параметры сигналов в оэп
Случайные величины постоянно действуют во всех частях прибора и играют существенную роль при их обработке.
Явления называются случайными, если при многокраном воспроизведении одного и того же процесса оно протекает каждый раз несколько по иному. Случайность исхода наблюдения определяется недостаточностью знаний о всех условиях протекания процесса.
Наличие случайностей в результатах не означает отсутствие определенных закономерностей.
Средние результаты, найденные по большому числу наблюдений, устойчивы и не являются случайными.
Рис. 32. Реализация случайной величины: а) одиночная реализация;
б) совокупность реализаций
Среднее значение случайной функции
Первой характеристикой случайной функции является ее среднее значение (математическое ожидание).
Определение среднего значения случайной функции может быть произведено двумя способами:
- усреднением по совокупности реализаций;
- усреднением во времени.
Рис. 33. Разбиение времени реализации для определения
среднего значения случайной функции
Дисперсия случайной функции
Дисперсией случайной функции называется среднее значение квадрата отклонения случайной величины от ее среднего значения
Функция корреляции
Третьей усредняющей величиной, характеризующей случайные функции, является функция корреляции.
Функция корреляции определяется как среднее значение произведения двух случайных величин:
Рис. 34.
Спектр случайного процесса
Мощность шума, приходящаяся на частотный интервал 1 Гц, называется спектральной плотностью мощности шумов:
Рис. 35. Схема измерения спектрального распределения шума
Спектр случайного процесса представлен на рис. 36.
Рис. 36. Спектры шумов: а) с постоянной спектральной плотностью;
б) со спектральной плотностью, зависящей от частоты
2.5. Оптические шумы и помехи
Лучистый поток представляет собой среднее значение хаотически изменяющейся мощности, переносимой электромагнитными волнами.
При отсутствии специально созданного информационного потока, между фотоприемником и окружающей средой непрерывно происходит обмен электромагнитной энергией.
Поскольку этот процесс является стационарным случайным процессом, можно оценить действующее значение шумовых колебаний потока.
.