Схемы включения болометров.

Существует несколько типов схем включения болометров. Выбор типа схемы включения осуществляется по различным факторам:

Уровень фоновой засветки (УФЗ) –уровень магнитного излучения, который не несет полезной информации

УФЗ – зависит от внешних источников электромагнитного излучения, которые не зависят от объекта регулирования, и не несут в себе полезной информации. При высоком УФЗ используют дифференциальную схему включения фотоприемника с целью минимизации влияния синфазной помехи на информационный сигнал. Для этого можно использовать и мостовую схему включения фотоприемника. Положительным эффектом от мостовой схемы является включение в диагональ моста высокочувствительного измерительного прибора, так как компенсация ФЗ осуществляется балансировкой плеч моста.

Схема деления напряжения.

Если поток нулевой (Ф=0), то получаем темновой ток.

Значение тока подбирается по R_Н, т. к. ток задан и R_Т – тоже, то выбирают R_Н так, чтобы J_Т не превышал заданного (по справочнику) значения. При определенных напряжениях питания наступает сначала электрический, а затем тепловой пробой.

Определим условия, при которых происходит максимальная передача полезного сигнала на вход предварительного усилителя. Это условие должно удовлетворять максимуму интегральной чувствительности фотоприемника, которая определяется выражением:

Ф() – определяется спектральной излучательной способностью источника излучения S() – спектральная чувствительность фотоприемника

При изучении полезного сигнала используется та часть S(), которая коррелирует с Ф() по длине волны. S - максимальная интегральная чувствительность.

Максимальная интегральная чувствительность будет определять максимальную передачу полезного сигнала. Продифференцировав S определим, что данное условие выполняется при: R_Н=R_Ном, где R_НОМ – номинальное значение сопротивления фотоприбора при номинальном световом потоке. Номинальный световой поток определяется нормальными условиями работы объекта управления.

U_пит подбирают исходя из условия применимости данного напряжения для питания других интегральных микросхем.

R₂ (входное сопротивление) рекомендуют (для каждого операционного усилителя индивидуально) не менее 2 кОм.

Коэффициент усиления ОУ. с отрицательной обратной связью не рекомендуют брать более 100, так как увеличение К_УС влечет за собой сужение полосы усиливаемых частот полезного сигнала, а это приводит к искажению полезной информации.

Выбор ОУ:

В качестве предварительного усилителя обычно выбирают прецизионные малошумящие ОУ.

При R_Н, превышающем 1 МОм (обычно для пьезодатчиков) выбирают ОУ, чтобы его входное сопротивление было более 10 ГОМ.

На высоких частотах необходимо учитывать паразитные емкости и индуктивности фотоприемника. В этом случае эквивалентной схемой замещения фотоприемника и ОУ является следующая схема:

Сд – паразитная емкость диода Сн - паразитная емкость нагрузки и проводников Свх – паразитная емкость входного сопротивления ОУ

На высоких частотах, в силу малости Хс (емкостного сопротивления), происходит шунтирование нагрузки по полезному сигналу.

Достоинством данной схемы является ее простота.

Недостаток – повышение погрешности измерений при увеличении динамического диапазона изменения светового потока.