Странични източници



Дата25.10.2018
Размер0.8 Mb.
#97840
-технически – създават се специално за излъчване на светлинен поток. Към тях се отнасят и т.нар. странични източници на излъчване, при които електромагнитното излъчване се явява като страничен продукт (напр. Двигателите на самолетите)
Естествени източници – Слънце
Слънцето е най-мощният енергиен източник – изпусканата от него енергия достига Земята. Представлява газово кълбо с диаметър 1,4.106, а разтоянието до Земята е средно 150 000 000км. Видимата част от Слънцето е диск, който наблюдаван от Земята има диаметър 32км. Над 100 км височина се счита, че Слънцето е топлинен източник с t◦=6000◦K. При преминаване на електромагния поток през атмосферата той се променя, т.е. изменя спектъра си.
Земя и атмосфера
Земята излъчва по два начина:
1) Собствено излъчване: подчинява се на законите на тплинното излъчване и Земята се разглежда като сиво тяло, с температура - температурата на самата повърхност на Земята, и с коефициент на сивота 0,35
2) Отразено слънчево излъчване: приема се, че Земята дифузно отразява слънчевото излъчване (подчинява се на законите на Ламбер). Атмосферата излъчва по същия начин.

Обяснение за синия цвят на небето: Върху земята пада успореден сноп от източника (Слънцето). Най-силно в атмосферата се пречупва синият цвят, затова виждаме небето синьо. Вълни с по-голямя дължина също преминават, но не ги збелязваме, защото се пречупват много слабо.



Топлинни източници на оптично излъчване. Модел на Абсолютно Черно Тяло (АЧТ)
Моделите на АЧТ са топлинни изтояници, които се създават от човека и се използват за лабораторни измервания. През 1945 Гоурс предлага модели и начина на изчисляването им.


Представлява метално тяло, в което има куха сфера. Параметрите на електромагнитното излъчване се определят от температурата на стените на тази сфера.

Тук ε е коефициент на излъчване на материала, от който е изработен модела. При подходящи d и D може да се постигне ε`=1.Вътрешните стени на модела трябва да са огледални (гладко полирани). Това условие трудно се реализира и затова в тялото се прави кух цилиндър.



За този модел е в сила следната формула:



Модел на АЧТ е възможно да се реализира като кух конус в паралелепипед:



За този модел е в сила зависимостта:


,
където ρ е коефициента на отражение за дадения материал, от който е направен модела.

Още един възможен модел на АЧТ:



За него е валидна формулата:





Конструкция на АЧТ


По-горе е показан опростен вид на АЧТ. Цялата конструкция се поставя в няколко въздушни ризи за изолация от околната среда. Предната част се охлажда от воден радиатор. Счита се, че излъчването е дифузно и площта се определя от диафрагмата. Потокът, излъчван от АЧТ е:



Получава се голяма чувствителност спрямо Т:



Вижда се, че точността на поддържане на температурата е 4 пъти по-голяма от необходимата точност на поддържане на потока. Двата нагревателя могат да се управляват поотделно, като температурата се отчита със съответната термодвойка. Този вид АЧТ се изработват до температури 400-500°C


Щифт на Ернст

Това е модел на АЧТ за температури от порядъка на 1000-1400°C


През щифта се пропускат десетки ампери. Той се нагрява и излъчва.



Лампи с нажежаема жичка
Електромагнитен поток в лампите с нажежаема жичка се получава вследствие на пропускане на ток през жичка, която в следствие на това се нагрява и излъчва ЕМП. Тя е затворена в балон, от който е изтеглен въздуха за по-добро охлаждане, тъй като се загрява до 2500°C. У нас крушките са със слаб вакуум и такива, които са напълнени с криптон. За да се подобри светенето, може да се увеличи температурата на жичката, но това скъсява живота на крушката.

Максимумът на излъчване на лампите с нажежаема жичка е около 1µm. Това означава, че около 80% от излъчването е в инфрачервената област и само 10-20% във видимата.

Основни електрически параметри на крушките са напрежение и мощност. Основни оптични са:
-яркост

-коефициент на запълване – това е отношение на площта на жичката, към цялата и площ, т.е. гъстота на навивките. Най-добре е ако между навивките няма разстовние.

-К.П.Д. (светлинно отдаване):

За обикновените крушки η=20-40 lm/W.


Халогенни лампи:
Халогенните лампи са модификация на лампите с нажежаема жичка. Освен че са напълнени с халогенен газ, при тях се осъществява и т.нар. халогенен цикъл. Той предотвратява изтъняването на жичката и животът на лампите се удължава. Освен това халогенният газ позволява по-висока температура на жичката, следователно по-висок К.П.Д. Халогенният цикъл се изразява в следното: от изпаряващия се метал от жичката (W) и халогенния газ се образува волфрамов халогенид при температура 400-500°C. Това на практика става близо до стените на крушката. Когато на дадено място жичката стане по-тънка от определена дебелина, там температурата се повишава и става достатъчна волфрамовия халогенид да се разпадне, като W се отлага точно върху това място. Така жичката пак въстановява дебелината си. За халогенните лампи η=40-100 lm/W. Те не трябва да се пипат с ръце, защото замърсяванията, които ще останат върху стъклото ще му пречат да се охладии и ще се наруши целостта му.
Захранване на лампи с нажежаема жичка:
Потокът, излъчван от лампите с нажежаема жичка зависи по-силно от тока, отколкото от напрежението:

Затова е по-добре те да се захранват с източник на ток:






Газонапълнени (импулсни лампи)

Типичен предсатвител на тези лампи са неоновите. Използват се главно за осветление. Тяхното излъчване е вредно за оптико-електронните уреди.


Структура и принцип на работа:

Тези лампи работят на принципа на тлеещия разряд. Вътрешността им е запълнена с определен газ (от групата на инертните газове), а стените им са покрити с луминофор. Този луминофор при бомбардиране със свободни електрони, полъчаващи се при разряда, излъчва електромагнитен поток. Излъчването на този тип лампи не трябва да се разглежда като излъчване на нагрято тяло, защото има неопределена спектрална характеристика. Те нямат пряко отношение към електрониката. При използването им за осветление имат живот около 500-800 часа.




Ксенонови лампи:
Тези лампи представляват кварцова тръба, напълнена с газ (ксенон, криптон, хелиий) с два електрически извода, на които се подава високо напрежение (>400V). Около лампата има навит проводник, по които се подават краткотрайни импулси с голяма амплитуда. Когато не е пдаден импулс на проводника около лампата, то вътре в лампата няма възможност за протичане на електрически ток. Когато се подаде импулс, той предизвиква разряд вътре в лампата и предизвиква интензивно отделяне н а светлинен поток.

Импулсът, излъчван от лампата, може да е с продължителност от 1 до 10 ms и има следната форма:


Основните параметри на тези лампи са:


-осветяване

-светлинно отдаване – отношението на излъчения светлинен поток и вкараната електрическа енергия:



Спектърът на тези лампи е т.нар. гребенчат спектър. Колкото са по-големи честотата и енергията на импулса, толкова е по-къс живота на лампите. Съществуват и лампи, които могат да работят продължително при сравнително високи честоти.



Електронни схеми на захранване

Захранването на всички тези лампи се извършва с помощта на къс високоволтов импулс, който се осигурява по следния начин:






Полупроводникови излъчващи светодиоди

Светлинният поток, излъчван от тези източници, има следните параметри:


1) спектрална плътност на излъчването – до 50 μm. Могат да се създадат светодиоди за всички честоти на излъчването. Светодиодите са подходящи за оптикоелектронни уреди. Когато се изрази в относителни единици се наблюдават ясно изразени максимуми:



2) светлинна характеристика – зависимостта на излъченият електромагнитен поток от тока в права посока:

В областта, в която характеристиката е линейна, съществува приблизителната зависимост:



При прекалено голяма стойност на тока в права посока, светодиодът се поврежда и престава да свети. Поради тази причина светодиодите трябва да се захранват с много къси импулси. В качеството си на светлинни източници светодиодите се считат за точкови източници.


3) интензитет
4) диаграма на насоченост – зависимост на интензитета на излъчване от ъгъла на визиране

Недостатъци при използването на светодиоди в качеството на светлинни източници:

-температурна нестабилност – в тази връзка се въвежда температурен коефициент на изменение на светлинния поток
,

който се изменя от 0,1 до 0,8%/°C.


Захранване на светодиодите
Еквивалентна схема на светодиод:


Практически диодът представлява една RC-група. Може да се представи и по друк начин, като последователно свързани източник на E.Д.Н., резистор и диод. Резисторъд имитира динамичното съпротивление на диода, а източникът на Е.Д.Н. – напрежението на отпушване.

Светодиодите се разглеждат като точкови източници. Диаграмата на насоченост позволява по определен начин да се оразмери оптичната част и захранването на светодиода. Задължително светодиода трябва да се стабилизира температурно, защото излъчването му зависи от темературата и има отрицателен температурен коефициент.Светодиодите работят включени в права посока. Напрежението им на отпушване е ниско, около 2-3V. Използва се следната опростема схема на захранване:

Тук R1 изчислява по закона на Ом, като се отчита и пада на напрежение върху диода (между точки 1 и 2).

При ниско напрежение и необходимост от зхранване на няколко диода може да се използва следната схема:


Тук диодите са свързани в паралел и за да се осигури нормална работа, за всеки е предвиден отделен резистор. За различни приложения фирмата SHARP препоръчва следните схеми:

1) С използване на транзистор като генератор на ток:



Тук диодът D1 и резисторът R1 осигуряват постоянен потенциал на базата на Q1. Така осигуряват един и същи ток за светодиода при промяна на захранващото напрежение.

2) Без използване на ценеров диод:


3) Управление от TTL изход:

Тази схема работи, когато и на двата входа има 0. При поява на логическа единица на някой от входовете, изходът на съответния преминава в ‘0’, потенциалът на базата на транзистора става нисък и транзисторът се запушва – светодиодът престава да свети.

Друг вариант е използването на PNP транзистор:

При тази схема светодиодът излъчва при поне една логическа единица на входа. Тогава потенциалът на базата на Q1 става нисък и транзисторът се отпушва.

Ако искаме токът през светодиода да е стабилен, може да се използва следната схема:

Тази схема работи аналогично на горната, но за да се фиксира токът през диода се внасят някои допълнения. Когато Q1 е запушен, напрежението BE на Q2 е фиксирано на 1,2V, което определя и фиксиран ток в колектора на Q2. При отпушване на Q1 напрежението BE на Q2 спада приблизително до напрежението CE на Q1, което е недостатъчно за отпушването на Q2 и следователно светодиодът престава да излъчва.


Използвайки следната схема можем да получим амплитудна модулация на светлинния поток:

При подаване на синосуидален сигнал на входа, през светодиода ще преминават само положителните полувълни. По този начин можем да получим амплитудно премодулиран поток.

Ако искаме светодиодите да излъчват по-голям светлинен поток, трябва да повишим тока в права посока. Но такова повишаване ще доведе до по-бързото му изтощаване. Затова светодиодите се захранват с импулси, като специално се изчисляват времето на пауза и времето на импулса. Следните схеми могат да се използват при импулсно захранване на светодиоди (при тях енергията се повдига от междинен кондензатор):

При тази схема при запушен Q1, тоест при липса на импулс на входа, токът протича през веригата, указана с тънката стрелка. При появата на входен импулс транзисторът се отпушва и ток протича във вериата, указана с дебелата стрелка, като енергията, натрупана в кондензаторите се отдава за много кратко време и имулсът, който преминава през диодите, е с много висока енергия. При тази схема пулсациите могат да породят смущения за останалите схеми.




При тази схема могат да се постигнат големи мпулсни токове. Диодът D1 е преднзанчен за такива.

Лазерни източници на електромагнитен поток

Съкращението L.A.S.E.R. идва от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, или накратко стимулирано излъчване на електромагнитен поток. Лазерното излъчване се характеризира със строго монохроматичен поток (строго определена честота на излъчването). В същото време излъчването е и кохерентно, т.е. колебанията са в една и съща плоскост.


Принцип на действие и устройство на лазерен източник


Опростена схема на лазерен източник


Идеята е в определен обен, т.нар. активно вещество, да се възбудят атомите така, че част от електроните им да преминат забранената зона и да достигнат по-високо енергийно ниво. Там те не могат да се задържат дълго и след определено кратко време се връщат в нормалното си състояние, излъчвайки фотон. За да се осъществи лазерно излъчване, в АВ трябва да се създаде т.нар. инверсна населеност, т.е. повечето от атомите да са във възбудено състояние. При слабо електромагнитно излъчване от материала, част от фотоните се връщат през полупрозрачния резонатор, като предизвикват преминаването на още атоми във възбудено състояние. Така се предизвиква лавинообразен процес, чрез който се получава високоенергийно електромагнитно излъчване. Тази схема е характерна за хелий-неонов лазер.

Лазерите биват следните видове:

-твърдотелни – АВ е твърдо вещество, например рубин

-газови – АВ е газова смес, например He-Ne

-течни – АВ е течност

Дължината на излъчваното електромагнитно лъчение зависи от АВ, като всяко има точна определена дължина на излъчване.

При хелиий-неоновият лазер захранването е около 3-5kV, като мощността му зависи пряко от консумирания от възбудителя ток. Тези лазери работят само в непрекъснат режим, т.е. излъчването им е непрекъснато във времето и не могат да се използват за получаване на къси импулси.


Твърдотелни лазери

Твърдотелните лазери работят само в импулсен режим. За активна среда се използва рубин, як-неодим и други вещества. Възбуждането се осъществява от ксенонова лампа, разположена около активното вещество. При подаване на импулс лампата светва, вследствие на което се създава инверсна населеност вътре в АВ и след кратко време от лазера се излъчва кратък, но мощен електромагнитен импулс. От твърдотелните най-голямо приложение намират як-неодимовите лазери, които имат λ=1,06 µm дължина на вълната и се използват в измервателната и военната техника.




Твърдотелните лазери обикновенно са изготвени както е показано по-горе. В кварцово блокче (L = 5-7cm, D = 5-8cm) се изрязва отвор с елипсовидна форма, в чиито два фокуса се поставят съответно ксеноновата лампа и активното вещество. Така при облъчване на ксеноновата лампа цялото електромагнитно излъчване попада във фокуса, т.е. там където е разположено АВ. Стените са идеално полирани и служат за резонатори.
Газови лазери
От газовите лазери най-голямо разпространение е получил този с активно вещество CO2. Този тип лазери се използват главно в промишлеността (за рязане, пробиване и др.) и са с голяма мощност. Дължината на вълната, излъчвана от тях е λ=10,6μm. По мощност се разделят на два обхвата – до 1,5 kW и от 1,5 до 5kW. С тях може да се разрязват детайли с дебелина до 10mm.

Лазерни инжекционни диоди (Полупроводникови лазери)

Лазерните инжекционни диоди са полупроводникови елементи, в които практически работят на принципа на лазера, като резонаторът се формира в самия кристал. Излъчването се осъществява от PN-прехода. Имат следната структура:



ПП лазери биват видими и невидими. Дължината на вълната може да достигне 10 µm. В сравнение с He-Ne лазер, където разходимостта на лъча може да достигне няколко mrad, то тази на ПП лазери е по-голяма. За това в лазерните ПП излъчватели се поставя оптична система, която служи за стесняване на лъча. ПП лазери могат да работят в непрекъснат и импулсен режим, като за осъществяването на втория се използват главно MOS транзисотри.


Фотометрични особености на лазерното излъчване
Основните параметри са:

-дължина на вълната – зависи от активното вещество

-поток (мощност) на излъчване - мощността на лазерите започва от mW и може да достигне до десетки kW. В импулсен режим мощността се измерва във W.s

-полуширина на вълната – ширината на спектралната характеристика на ниво 0,5

-пространствено излъчване – характеризира се със локални минимуми и максимуми, т.е. лазерният сноп няма равномерна структура. В плоскостта, паралелна на разпространението му, плътността е най-висока в центъра и след това спада по Гаусов закон. В следствие на това при тези източници не може да се говори за интензитет на излъчването. Тук се използва термина разходимост – ъгълът, на който енергията спада до ниво 1/е. Прието е минимумите/максимумите на енергията да се наричат моди. Ако имаме само един максимум, то лазерът е едномодов, в противен случай той е многомодов. Модовата структура зависи от резонатора и използваното вещество. При това параметрите яркост и интензитет губят смисъла си.

-ъгъл на разходимост θ= l/L




Най-точно лазерният сноп се описва математически с Гаусов сноп. Когато се обработва светлинният лъч, се изисква оптичната система да е монгократно по-голяма от лъча, за да може да обхване възможно по-голяма част от потока му.






Оптика и оптични елементи
Схема на една оптична система в общ вид:
Обективът има за предназначение да приеме, да отселектира и да насочи към съответния фотоприемник електромагнитният поток. Той има оптично усилване. Ако имаме обектив, който възприема падналия върху него поток и в неговата фокална равнина е разположен фотоприемник, под усилване се разбира следното:
,
където:

SОБ-площ на обектива,

SФП-площ на фотоприемника,

τОБ-коефициент на пропускане на оптичната система


Потокът върху фотоприемника се изразява по следния начин:

,

където:
ЕФП-осветеност на фотоприемника,

SФП-площ на фотоприемника

Оптичната система прави редукция и площа на потока, който е след нея се приравнява на .

Изисквания към оптичната система:

1) Да обезпечи необходимите енергийни съотношения

2) Да се получи изображение с необходимото качество

3) Да отдели полезните сигнали от смущенията

Оптичната система представлява съвкупност от детайли, предназначени за формирането на оптичните снопове. Изградена е от оптични елементи, които влияят върху електромагнитното излъчване. Пълната структура на една оптична система е поакзана по-долу:

Всяка една оптична система има особено място на точки, наречено фокус – при пропускане на оптичен сноп, всички лъчи ше се съберат там. Пространството пред предната оптична повърхност е пространство на предметите, а зад задната – пространство на изображенията. Оптичната система се характеризира със своите главни плоскости (H), които в повечето случаи се намират вътре в оптичната система и между тях увеличението е 1.

В пространството на изображението фокусното разтояние f е със знак ‘+’. Разстоянието SF(S’F) между фокуса F (F’) и предната, съответно задната оптична повърхност се нарича предна (задна) фокусна отсечка. Разстоянието между главната равнина се отбелязва с а. Разстоянието между фокуса и предмета се отбелязва с Z. Радиусите на оптичните повърхности се отбелязват с r.

Ъглови размери:

-апертурен ъгъл (σА) – ъгъл от оптичната ос, под който се вижда оптичната ситема. Ако този ъгъл се отчита от оптичната ос нагоре, знакът е ‘-’, а иначе е ‘+’

-ъглово поле на зрение (ω) – ъглов размер, под който се вижда предмета за зададената оптична система

-диаметър на входната и изходната зеница: с D’(изходна зеница) се отбелязва отворът, през който лъчите излизат, а с D (входна зеница) – този през който влизат



Други параметри:

-относителен отвор -измерва се в относителни единици. Колкото е по-голямо това число, толкова е по-чувствителна оптичната система

-числена апература в предметното пространство:

,

където n е показател на пречупване на средата


Основни съотношения:

-β – увеличение на оптичната система, отношението на размерите на образа към размерите на предмета



-формула на отрязъците (на Гаус)




-
Основни оптични схеми

Падналият успореден сноп се събира върху фотоприемника. За тази система е характерно, че зрителното поле се определя от полето на фотоприемника. Важи зависимостта:



Оптичните системи са инвариантни. Ако на мястото на фотоприемника поставим излъчвател (със същите размери), който може да излъчва и в други посоки, полето на зрение се нарича ъгъл на сходимост.

По-долу е дадена оптична схема, която е с увеличение 1.

Предметът е рзположен на разстояние 2f. Излъченото на 1mm2 от излъчвателя се поглъща от 1mm2 от приемника.
Други системи: система Галилей и система Кеплер. Тези две системи се използват за по-добро виждане на предмети, отдалечени от човека, т.е. намаляват зрителният ъгъл на човека.

Система Кеплер: Двете лещи са разположеми така, че фокусните им разстояния съвпадат.

Когато лъчът преминава през средата на оптичната ос, ъгълът на влизане е равен на ъгъла на излизане. Създава се междинно увеличение във фокуса на първия обектив. Крайното изображение е обърнато.

Система Галилей: При нея няма междинно увеличение. На база на нея се правят всички театрални бинокли. Крайният образ е прав, з разлика от система Кеплер.

Предаване на информацията от оптична система
При σ<15°:

Ако с In бележим интензитета на източника, то тогава:



Тази формула е в сила, когато фотоприемникът е по-голям от изображението на източника.

Ако вместо интензитета In е зададена яркоста L, то тогава:

При l=1000m и DОП=20cm се окзава, че във фотоприемника попада само около 1,5.10-15 част от потока на източника.

Източник, заемащ цялото полезрение – на този принцип са фотоапаратите


ФП е във фокалната равнина

тук влиза SФП и (DОП/f);



24. Конденсори – оптични елементи, служещи за съгласуване на оптични размери на ФП и изображение, както и за разместване на изображение върху оптичната ос.


За предпочитане е да не се използват



Оптични бленди – Механични устройства, който служат за ограничаване на вредните странични засветявания.

Характеризират се с коефициент на отслабване на оптичната бленда (КО).






Ъгъла, под който се вижда минималната част от оптичната система е ъгъл на засветяване – φ.



  • най-обикновена бленда е гумения сенник на фотоапарата;

  • добри резултати дава ситно нарязаната резба на цилиндрите;

  • друг начин е с кръгове;


K0 = 105

K0 =105

Оптични филтри

Служат за промяна на параметъра τsum. Или на спектралния състав на потока, преминаващ през оптичната система.

Обикновено се работи в 0,4-1,5µm.


  • абсорбционни вещества, който поглъщат част от спектъра за ограничаване на вредни електромагнитни потоци

  • интерференчни – за пропускане на строго определена λ (5-10mm – полуширинна на линията на погледа) за лазерите (пред приемника на лазерните далекомери). Правят се от стъклена подложка, върху която се нанасят тънки слоеве от различни материали с дебелина λ на която искаме да пропускат.

  • Поляризационна – пропускат плоскостта на поляризция.


25. Формиране на изображение при некохерентно осветяване


Некохерентното осветяване - една оптична ос; в пространството на предметите координатна система x,y и δ – функция.

Всяка една от оптичните системи създава част или свое собствено изображение в пространството на изображението. В резултат на това се появява дифракционно изображение на този наш източник, получено като наслагване. Изображението се отличава от оригинала (δ – функцията) и представлява дифракционно петно или изображение на Ерли. Параметрите на това петно са различни, но имат тъй нареченият предел на ограничение от който зависи качеството на получаваното изображение.

Функция за разсейване на оптична система Това е и един от способите за изследване на оптична система. Наблюдава се изображение на осветеността Кoлкото е по-малко петното, толкова е по-висококачествена оптичната система. Във всички случай се получава размазано оптично изображение. Това се използва при проверка и контрол на оптико-електронните уреди.

Оптическа предавателна функция

Оптичната система могат да се разглеждат от гледна точка на тази теория и да се въведе тази функция → право преобразуване на Фурие от функцията на разсейване на т. и дава разлагане на тази функция по спектрални съставки.

Определяме предавателната функция:

ОПФ = МПФ,ехр(-j.ФПФ);

МПФ – модулационна предавателна функция;

ФПФ – функция за предаване на фазата;


Практически това представлява следното: ако в плоскостта на предметите имаме пространствена решетка от последователно тъмни и бели петна. Това се оприличава на последователност от правоъгълни импулси с определена яркост. Те имат своя продължителност и честота на следване. Пространствената честота: wx = 1/Tx. В идеалния случай изображението на такава решетка трябва да бъде абсолютно същата. Но това не е така и в резултат се получава следното изображение:
Най-често ОПФ но обективите се описват с функция на кръгова симетрия, подчиняваща се на Гаусовото разпределение.

Характерно при ОПФ с кръгова симетрия често се задава петното на разсейване на оптичната система, което е петно в диаметър на който се събира 85% от енергията на точковия източник.



Пространствено предавателна функция на полевата диафрагма.

Поляризационни филтри: изменят поляризационният сноп

Неутрални филтри: не променят спектралният състав на влизащия електромагнитен поток, но го отслабват (т.е. част от него го поглъщат).

Абсорбционни материали – имат специфична линия на поглъщане


ОПТИЧНИ МОДЕЛИ

Който се използват в производството на елементи, които въздействат върху електромагнитното излъчване (лещи, огледала)



  1. Оптично стъкло – Аморфен модел. Основен параметър е коефициента на пречупване: λ = 0,4 – 0,5 µm – 1,5 µm => в диапазона параметрите им се променят.

  2. Кварцови материали: използват се най-вече в инфрачервената област. В част от спектъра λ → 1,3µm оптичните компоненти се заменят с огледал.

Ge – Лещи; ZnSe – най-употребяваните кварцови лещи; NaCl – след време настъпва саморазрушаване (поглъща вода); ZnSe – изработват се лещи за мощните СО2 лазери (използва се защото пропуска видимата част от спектъра и това дава възможност при пройзводство и регулиране да се настройва визуално).

Покрития: - Физически – по-здраво покритие на слоя; Химически – отлагане;

За огледала най-добре да се използва среброто – вирок спектър. След среброто злато и т.н.


26. Описание на оптичните сигнали. Представяне

1. Информация – процеса на намаляване на неопределеността за дадено събитие или процес;

2. Сигнал – физически процес, носител на информация, който процес се явява обектно преобразуван или непосредствено използване.

Системите в оптико-електронните уреди се делят на:


  • детерминирани – за тях във всяка една точка от пространството с вероятност 1 са известни всички параметри на тези сигнали;

  • случайни – за всеки един момент от време, параметрите се определят с вероятност <1.

  • Еталонни – те са δ – функция, която е равна на

Свойството на δ(t) е:

δ
(t) за опто-електрониката – кратък импулс с безкраен интензитет за всички дължини на вълната.

Източник на квадратни размери с амплитуда L0. При оптични системи – Х[m] => [1/m]

Обработването на прав оптичен сигнал става по аналогия на обработване на електрически сигнал, като качеството на параметрите на оптичните системи влияе силно върху предаването и приемането на този сигнал.

Гаусов сигнал:


Спектрално разпределение – за всяка честота определяме амплитудата. Ако пресумираме за всички честоти трябва да получим сигнала.

Пространствено – спектрално разпределение:

[1/m] – пространствена честота

Подаден правоъгълен сигнал на резонансен филтър и на осцилографа получаваме sin. разтрептяване:



Максимума на синусоидата съответства на спектъра на правоъгълния сигнал разпределен по честоти => може да е два пъти по-голям (спектъра е с имагинерна съставка => +f и –f).



Случайни сигнали

  • за електронен сигнал

  1. стационарни

  2. нестационарни

  3. ергодични

  4. неергодични

За ергодичните – параметрите усреднени по време на една реализация са равни на параметрите усреднени по различни реализации.

При първата графика за цялото време се определят параметрите. За втората графика параметрите се определят за определено време t0.





Закон за разпределение: вероятността за получаване на една или друга величина във времето.

Повечето от системите се характеризират с нормален закон за разпределение.



За 1 => този, за който статичните параметри на процеса не се променят по време на наблюдение.



Основни параметри на случайният сигнал

  1. закон за разпределение на вероятността

  2. дисперсия на сигнала – енергията, отделена върху съпротивление 1Ω от съответния случаен сигнал.

  3. средно квадратично отклонение = D1/2 – показва размаха на отклонение на случайната величина;

  4. корелационна функция – дава възможност за характеризиране на сигнала, което дава скоростта на изменение на сигнала

;

Свойства на корелационна функция:

  1. симетрична спрямо координатната ос

  2. при µ = 0, ν = 0, τ = 0 има максимум и тя е равна на дисперсията;

  3. уравнение на Винер Хинчи – връзка от корелационна функция към спектралната плътност на случайна величина (чрез право преобразуване по Фурие). При обратно преобразуване на Фурие се получава не сигнала, а корелационната му функция, защото се губи информация за връзката.

Това е функцията на прозрачност на този прозорец




Пространствения спектър ще бъде такъв


Полева диафрагма - защото е в полето на изображението.



27. Модулация на електро-магнитно излъчване

Модулация – процес, при който върху някой от параметрите на информационното излъчване се предава информационна украска.



  • амплитудна – премодулира се амплитудата на съответния параметър, пренасяне на модулацията. Характеризира се с дълбочина на модулацията пот т.н. контраст. Той представлява:


t

Дълбочината:



  • честотна – в честотната област

  • фазова – ако затворим оптичен параметър във фазата на колебание на оптичен сигнал

Модулатори – устройства, който предават информационна украска. Те могат да представляват чисто електронни устройства за някой от уредите. За някой от източниците се използват т. нар. механични модулатори – представляват въртящ се диск със съответно прозрачни и непрозрачни части.



Този диск се поставя на ротора на двигател. При въртенето диска ще стигне до единия край на електро-магнитния сноп. Постепенно ще го засенчи и ще го пропусне. Промяната на напрежението на въртене може да доведе до промяна на честотата.


За фазова модулация, демодулатора представлява:

Въртящ се диск разделен на две – прозрачна и непрозрачна част. Самото изображение счита че е точково. Потока след модулатора ще бъде константа във времето.

В зависимост от местоположението на петното ще имаме разместване на синусуидата.

Механични модулатори се използват в инфрачервената техника.


28. Приемници на оптично излъчване

- представляват елемент (устройство), което преобразува информацията, съдържаща се в електро-магнитно излъчване в информационен сигнал, който е подложен на обработка.

Наслагва върху

Нашата информация шум – целта е този шум да бъде по-малък.



Структорна схема на реален ФП

ФП работи към някаква схема, на която той предава своя сигнал.



Класификация на ФП: Разделяме ги на два големи типа



  1. Фотонни ФП – върху тях в определени моменти от време, попадат фотони и напрежението им е различно.

На изхода се получава сигнал (I,U), пропорционален на броя фотони попаднали върху ФП.


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница