Сделай Сам Свою Работу на 5

Расчет корригирующих фильтров.

При создании измерителей оптического излучения предстояло решить следующие задачи.

1. Привести спектральную характеристику чувствительности кремниевого фотодиода к относительной световой спектральной эффективности V(l), табулированные значения которой регламентированы ГОСТ 8.332 и решениями комиссии МКО.

2. Привести спектральную характеристику фотоприемника к виду удельных координат `x1, `x2, `y, `z. 1931, 1964 г.г. МКО.

 

Рассмотрим пример приведения спектральной характеристики кремниевого фотодиода Sф(l) к кривой V(l) табулированные значения спектральной чувствительности которой заданы.

. Sф(l),

отн. ед

1,0

 

V(l) Sф(l)

 

0,5

 

 
 

 


400 555 760 l,нм

Рис. 44. Вид кривых спектральной чувствительности кремниевого фотодиода и заданной меры.

Характеристика Sф (l) приводится к заданной кривой с помощью исправляющего фильтра, который может быть составлен из цветных стекол (См. рис. ).

излучение цветные стекла фотоприемник

           
   
 
     
 
 

 


Рис. 7. Коррекция спектральной чувствительности фотоприемника с помощью цветных фильтров.

 

Общий коэффициент пропускания исправляющего светофильтра рассчитывается по формуле:

i(l) ti

t(l)=P е (1)

 

где: i-номера цветных стекол, составляющих светофильтр,

кi(l)-показатель поглощения цветных стекол с индексом, соответствующим номеру цветного стекла.

ti-толщина соответствующих цветных стекол.

Выбор типа стекол и их количество определялся полуимперическим способом, исходя из наличия реально выпускаемых промышленностью доступных для использования марок. Так, например для видимой области спектра пригодными для коррекции оказались следующие цветные стекла: СЗС-21, СЗС-22, СЗС-23, ЖС-20,ЖЗС-5, ЖЗС-6, ОС-5. Из группы сине-зеленых стекол (СЗС) было выбрано стекло СЗС-21 так как оно хорошо подавляет излучение в ближней ИК - области спектра (760-1200 нм), где наблюдается максимальная чувствительность кремниевых фотодиодов (lмах =800-900 нм), выбранных для корригирования. Оранжевое стекло ОС-5 взаимозаменяемо со стеклом ЖС-20, а желто-зеленое стекло ЖЗС-6 взаимозаменяемо со стеклом ЖЗС-5.



Выбор марки стекол и их толщины и расчет спектрального коэффициента пропускания исправляющего светофильтра осуществляется таким образом, чтобы на каждой длине волны выполнялось условие: t(l)= V(l) / Sф(l)

Строгое выполнение этого условия на всех длинах волн для серийных цветных стекол и фотоприемников практически невозможно. Всегда будет иметь место отступление реально выполненной кривой S(l)=Sa(l) t(l) от заданной, которое необходимо оценить в зависимости от назначения и способа градуировки фотометра, где применяется исправляющий светофильтр.

Для оценки погрешности коррекции фотоприемника была принята методика, предложенная МКО. Расчет погрешности коррекции фотометрической головки f1(Z) основан на отличии реакции идеального фотоприемника, табулированное значение спектральной чувствительности которого известно и реального фотоприемника на излучение, относительное спектральное распределение которого отличается от того, при котором была произведена градуировка.

òSV(l) ja(l) dlхòS(l)j i(l) dl

f1(Z)= ---------------------------------------- - 1 x 100%,(2)

òSV(l) ji(l) dl x òS(l)j a(l) dl

 

где: S(l)-относительная спектральная чувствительность исследуемого фотоприемника,

SV(l)-относительная спектральная чувствительность эталонного фотоприемника,

ja(l)-относительное спектральное распределение источника “А”, при котором производится градуировка,

ji(l)-относительная спектральная характеристика табулированных источников.

Выбор марки стекла и их толщины осуществлялись таким образом, чтобы сразу оценивалась степень коррекции фотоприемника:

 

 

-ki(l) ti

ò S(l) P е j (l) dl ò V(l) jo(l) dl

f1(Z)= --------------------------------------- x ------------------------------------ - 1 x 100% < 1%, (3)

-ki(l)ti

òV(l) j(l) dl ò S(l) P е jo(l) dl

Объем информации, исключал варианты ручной обработки результатов. В связи с этим была c разработана программа для работы на IBM (операционная оболочка Windows, прикладная программа Microsoft Excel).

 

 

       
   
 


Ввод данных в оперативную память Введение в оперативную память

табулированных значений t

l, V(l), S(l), k(l), Ea(l), Ei(l),

`x1, `x2, `y, `z


 
 


Вычисление ti(l)

 
 

 


Вычисление P ti(l)

       
 
   

 


Вычисление S(l) Pti(l) Построение графика f=S(l)Pti(l)

 

       
 
   


Вычисление S(l)Pti(l)Ea(l) Вычисление Sэт.(l)Ea(l)

       
   

 


Вычисление S(l)Pti(l)Ei(l) Вычисление Sэт.(l)Ei(l)

 
 

 

 


Вычисление f1(Z) для выбранных табулированных источников

излучения

 

 
 

 

 


Вывод значений f1(Z) на дисплей

 

Рис. Блок-схема программы.

 

Применение для обработки результатов IBM позволило, вводя толщины, используемых в корригирующих фильтрах цветных стекол и измеренные токи фотоприемника при определении его спектральной чувствительности получить полную информацию о погрешности коррекции спектральной чувствительности фотоприемного устройства. Это дало возможность в промышленных условиях проводить индивидуальную коррекцию ФПУ с высокой точностью и минимальными временными затратами.

 

 


Рис. 9 Относительная спектральная чувствительность S`x1(l).

 
 

Рис. 10 Относительная спектральная чувствительность S`x2(l).

 
 

Рис. 11 Относительная спектральная чувствительность S`y(l).

 
 

Рис. 12 Относительная спектральная чувствительность S`z(l).

Приведенные результаты показывают, что погрешность коррекции спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов к заданному виду вполне достаточна для использования ФПУ в приборах для измерения колориметрических характеристик источников излучения.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.