3.4.2. Частотно-временные характеристики пи

Инерционные свойства ПИ характеризуются его постоянной времени или частотной характеристикой , которую по аналогии с терминологией, принятой при описании частотных свойств оптической системы и МАИ, будем называть временной передаточной функцией ПИ.

Под постоянной времени обычно понимают отрезок времени, в течение которого напряжение на выходе ПИ достигает своего максимального значения при освещении ПИ потоком излучения в виде единичного скачка. При этом принимают, что не зависит от спектрального состава излучения.

Модуляционная передаточная функция (МПФ) ПИ показывает зависимость интегральной чувствительности от временной частоты при синусоидальном законе модуляции облучающего потока. Обычно МПФ выражается в относительных единицах:

, (3.58)

где и соответственно значения интегральной вольтовой чувствительности на частотах и . При этом также принимают, что не зависит от спектрального состава падающего излучения.

При анализе частотных свойств ПИ его рассматривают как апериодическое звено с постоянной времени . В этом случае его временную ПФ определяют по формуле

, (3.59)

где ; — ФЧХ ПИ.

Шумы ПИ разделяются на:

1. внутренние, зависящие от собственных свойств приемника;

2. внешние, возникающие от флуктуаций излучения объектов и фона, а также от излучения элементов конструкции ОЭП, попадающих в его поле зрения.

Внутренние шумы характеризуются или энергетической спектральной плотностью или среднеквадратическим значением их амплитуды . Спектральная плотность шума и его среднеквадратичное значение связаны соотношением

. (*)

Уровень шума от фона на выходе ПИ определяется реакцией ПИ на случайный фоновый поток излучения.

3.4.3 Неоднородность чувствительности пи

Рассмотренные характеристики чувствительности соответствуют идеализированному ПИ, когда каждый элемент чувствительного слоя имеет одинаковую чувствительность, независимо от падающего на него потока. На самом деле любая площадка ПИ обладает неодинаковой чувствительностью в разных точках и зависимостью чувствительности от освещенности в данной точке. В этом случае каждая элементарная площадка с координатами центра будет характеризоваться соответствующей спектральной или интегральной вольтовой чувствительностью

,

где и – соответственно монохроматический и полихроматический потоки, падающие на элементарную площадку ПИ. Тогда для определения сигнала на выходе ПИ необходимо знать зависимость его спектральной или интегральной чувствительности от координат площадки с учетом потока излучения, приходящегося на каждую элементарную площадку . При измерениях характеристик ПИ указанные зависимости получить достаточно сложно. Поэтому принимают следующее допущение. Закон изменения чувствительности по координатам ПИ остается постоянным при различной освещенности. Это дает возможность характеризовать чувствительность по площадке ПИ двумя параметрами:

1. зависимостью чувствительности от потока излучения, падающего на площадку ПИ, т.е. от средней освещенности;

2. относительной чувствительностью по площадке.

В этом случае

, (3.60)

где – зависимость спектральной вольтовой чувствительности от монохроматического потока излучения, падающего на чувствительную площадку ПИ; – относительное распределение чувствительности по площадке ПИ.

На рис. 3.19 показана типичная кривая зависимости амплитуды напряжения, вырабатываемого ПИ, от падающего на ПИ потока излучения, которая имеет нелинейный характер. Участок кривой может считаться приближенно линейным. Соответствующая абсцисса равна . Однако, не смотря на нелинейный характер зависимости , где – редуцированный поток излучения ( числитель см. (3.55)), в большинстве случаев работы ОЭП указанную кривую можно линеаризировать.

Линеаризация возможна, так как в пеленгационных, тепловизионных, телевизионных и других ОЭП поток излучения от объекта во много раз меньше фонового потока, попадающего на ПИ. Поэтому приближенно можно считать, что поток от объекта не меняет интегральную чувствительности ПИ и она может выбираться равной значению, определяемому величиной фонового потока . Тогда интегральная вольтовая чувствительность при засветке фоновым потоком имеет вид

. (3.61)