Принцип действия. Излученное телом инфракрасное излучение фокусируется обьективом прибора (тепловизора), при этом изображение (в инфракрасном излучении) проецируется на матрицу болометров (термоприемников) из вышеописанного материала, а каждый болометр имеет малые размеры (порядка 25 мкм х 25 мкм). Преимущество такого метода – в его температурной «неприхотливости», так как болометр может использоваться при обычной температуре, без охлаждения. Недостаток – не очень высокая чувствительность, и мешающие атмосферные и техногенные факторы (туман, пыль)
Тепловое преобразование основано на зависимости электрического сопротивления от температуры. Так как охлаждения не требуется, то матрица (размером 640х480 пикселей), представляющая собой набор миниатюрных болометров, может работать в широком диапазоне температур (от –30ОС до +30ОС).
2. Внешний фотоэффект существует в некоторых материалах под воздействием инфракрасного излучения в диапазоне длин волн 3мкм – 7 мкм. Устройство тепловизора такое же, как и в предыдущем случае, но в качестве матрицы приемников инфракрасного (ИК) излучения используется матрица фотоприемников, которые охлаждаются жидким азотом. Применение такого охлаждения для уменьшения всех шумов фотоприемников, и увеличения чувствительности тепловизора. Как результат, чувствительность таких тепловизоров более высокая, чем предыдущего типа, и обладает большей помехоустойчивостью по отношению к пыли и туману. Основные недостатки – охлаждение жидким азотом, и необходимость использования длиннофокусных обьективов, что влечет за собой увеличение размеров обьектива, и как следствие, резкое удорожание обьектива (до 20 – 30 тыс. $). Таким образом, эти тепловизоры в несколько раз дороже тепловизоров предыдущего типа.
ИК-фотоны, попадая на поверхность узкозонного полупроводника (HgCdTe, InSb), переводят носители заряда из связанного состояния в свободное. Их количество пропорционально интенсивности теплового излучения объекта. Матрица фотоэлектрических детекторов, установленная в тепловизоре, обязательно должна охлаждаться до –200 C, иначе собственные тепловые колебания решетки полупроводника вызывают столь интенсивное высвобождение носителей заряда, что на его фоне генерация носителей ИК-излучения становится просто незаметной. Размер фотоэлектрических матриц не производит впечатления на людей, привыкших к мегапиксельным камерам: самые большие из них – 640х480 пикселей.
Каждая из двух упомянутых технологий имеет свои достоинства и недостатки. Самое главное достоинство охлаждаемых фотоэлектрических матриц – высочайшая чувствительность (в особенности в коротковолновом ИК диапазоне). Минусы камер с охлаждаемыми матрицами – большое энергопотребление и короткий срок службы криогенной системы (несколько тысяч часов), дороговизна, а также то, что охлаждение матрицы до рабочей температуры занимает обычно несколько минут.
31. Волоконно – оптические датчики (ВОД) физических величин (компоненты волоконной оптики и ВОД, классификация ВОД, частотные датчики на основе волоконных Бреговских решеток, области применения ВОД).
Оптоэлектроника – область науки, появившаяся на стыке оптики и электроники. Первый изобретенный прибор в этой области, сочетающий электронику и оптику – это оптрон, который часто используется для того, чтобы обеспечить электрическую развязку в электронных цепях. В настоящее время оптоэлектроника превратилась в огромную область науки и техники, соизмеримую с электроникой. Более того, сейчас вместо СБИСов начинают развиваться гибридные приборы, в которых преобразование сигналов происходит с помощью электроники, а передача сигналов – с помощью оптики. Такой гибрид позволяет ускорить обработку сигналов, и будет применяться, в первую очередь, для компьютеров нового поколения.
Основными элементами для оптоэлектроники являются :
· Излучатель (полупроводниковый лазер или светодиод),
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.