4.Определение пропускания атмосферы методом Эльзассера.

Эффективная толщина поглощающего слоя воды определяется как

4.1

, где – абсолютная влажность на высоте уровня моря,в свою очередь, – влажность насыщенного воздуха, – относительная влажность воздуха, – плотность воды, - угол наклона трассы.

Эффективная приведенная длина трассы по поглощению на молекулах углекислого газа вычисляется согласно формуле

4.2

Также стоит учесть рассеяние на молекулах воды по толщине слоя осажденного водяного пара

4.3

Точность всех наших выкладок ограничена точностью задания значений спектральных коэффициентов пропускания оптической системы, а значит чрезмерное разбиение рабочего интервала в методе Эльзассера несильно улучшит результат. Поэтому шаг возьмем .

Апроксимируя на отрезках функцию пропускания атмосферы по поглощению на H2O и CO2 линейной функцией, определяем её(функцию пропускания) более полно

4.4

, определяются по справочным материалам в приложении метода Эльзассера для соответствующих и соответственно.

5.Обоснование электронной схемы.

Предполагается, что ОЭП уже снабжен модулятором, поэтому в электронном блоке отсеять фоновую составляющую потока не составит труда.

5.1.Определение .

Для начала вспомним некоторые параметры приемников.

И первый из них будет коэффициент использования

5.1

В формуле 5.1 - энергетическая интегральная чувствительность по некоему электрическому параметру u, – максимум характеристики монохроматической чувствительности приемника, – нормированная на характеристика монохроматической чувствительности приемника, – нормированная спектральная плотность энергетического потока излучения(можно и ненормированную ставить).

5.2

5.3

В выше написанных выражениях 5.2 и 5.3 – амплитуда некоторого электрического параметра, – коэффициент использования излучения источника глазом. 5.3 выражает связь между энергетическими и световыми величинами. Это дает нам возможность перейти к энергетической чувствительности источника

5.4

Вспомнив, что коэффициент использования – нормированная величина, учтем

В итоге

5.5

Принцип работы фотосопротивления – уменьшение сопротивления засчет увеличения числа неравновесных носителей заряда, обусловленного явлением фотогенерации электронов и дырок в полупроводнике. Измерение токовой чувствительности для паспортизации ведется по левой части схемы(делитель напряжения), в которой . Темновое сопротивление для ФС-А0 . В отсутствие потока ток в цепи определяется как

При ненулевом потоке

– тангенс наклона линейной части омической характеристики фоторезистора. Выразим изменение тока

Примем к сведению, что . Тогда

5.6

Уже в паспорте фоторезистора приведена удельная чувствительность – токовая чувствительность, нормированная на напряжение питания, при котором и проводилось измерение последней.

5.7

Ясно видна следующая зависимость от удельной токовой чувствительности.

5.8

По паспорту ФС-А0 приведена в световых единицах. Но мы тоже не пальцем деланы, и, используя ранее приведенные формулы 5.5 и 5.4 переходим к нужным нам энергетическим величинам, также вспомнив, что подобные приемники излучения аттестуют источниками, соответствующими АЧТ с температурой 500|573 К.

Теперь мы можем определить максимум омической монохроматической чувствительности.

*Предположил, что паспортизация велась по эталонному источнику с цветовой температурой 500 К.

Осталось учесть инерционность приемника в его передаточной функции

5.9

В 5.9 – постоянная времени полупроводника, – частота модуляции принимаемого потока. Паспортизация проводилась при , поэтому переход от паспортных данных к рабочим осуществим посредством введения коэффициентов «инерционности»

5.10

и модуляции . Коэффициент модуляции учитывает потерю потока в зависимости от закона модуляции.

5.11

Из 5.11, применив всю ту же квадратурную формулу Ньютона-Котеса, находим смещение на фоторезисторе, обусловленное постоянным фоновым потоком.

Поэтому мы ставим в противовес фотосопротивлению два последовательно соединенных резистора на 0.4 МОм и на 162 Ом и обзовем их .