Линейные нелинейные приемники??????????????????

Спектральная чувствительность приемника излучения.

Под действием оптического излучения в приемнике происходит фотохимическое и фотофизическое превращение, заданным образом изменяющее свойства приемника.

Это изменение называют полезной реакцией приемника.

Однако не вся энергия упавшего излучения расходуется на полезную реакцию.

Часть энергии приемников не поглощается и поэтому реакции вызвать не может. Поглощенная энергия также не полностью преобразуется полезно. Н-р, помимо фотохимического превращения может происходить нагревание приемника. Практически используемая часть энергии наз. полезной, а практически используемая часть мощности излучения (потока излучения Ф)- эффективным потоком Рэф.

Отношение эффективного потока Рэф к упавшему на приемник потоку излучения

Наз. светочувствительностью приемника.

S=Pэф/Ф

У большинства приемников спектральная чувствительности зависит от длины волны.

Sλ = сРλ эф/Фλ и Рλ эф=КФλ Sλ

Величины называют Фλ и Рλ соответственно монохроматическим потоком излучения и монохроматическим эффективным потоком, а Sλ - монохроматической спектральной чувствительностью.

Зная распределение мощности по спектру Ф(λ ) для излучения, падающего на приемник, и спектральную чувствительность приемника S(λ ), можно рассчитать эффективный поток по формуле – Рэф=К ∫ Ф(λ )S(λ )dλ

Измерение относится к диапазону ∆ λ , ограниченному либо спектральной чувствительностью приемника, либо спектральным диапазоном измерения.

 

 

Особенности глаза как приемник. Световой поток. Его связь с потоком излучения. Кривая видимости. Различие светового и энергетического потоков в диапазоне 400-700 нм.

Особенности глаза как приемник.

Зрительный аппарат состоит из приемника излучения(глаз), зрительных нервов и зрительных зон головного мозга. В этих зонах сигналы, формирующиеся в глазах и поступающие через глазные нервы, анализируют и превращаются в зрительные образы.

Приемник излучения представляет собой два глазных яблока, каждое из которых с помощью шести наружных мышц может легко поворачиваться в глазнице как в горизонт, так и вертикальной плоскости. При рассматривании объекта глаза скачкообразно перемещаются, поочередно фиксируясь на различных точках объекта. Это перемещение носит векторный характер, т.е. направление каждого скачка определяется рассматриваемым объектом. Скорость скачка очень велика, а точки фиксации, на которых глаз останавливается на 0, 2-0, 5с, располагаются в основном на границах деталей, где имеются перепады яркостей. Во время «остановок»глаз не находиться в состоянии покоя, а совершает быстрые микроперемещения относительно точки фиксации. Несмотря на эти микросаккады, в точках фиксации происходит фокусирование наблюдаемого участка объекта на центральной ямке светочувствительной сетчатки из глаз.

Рис.2.4 (Горизонтальное сечение глаза) стр.56

Световой поток (F) Под световым потоком, в общем случае, понимают мощность излучения, оцененную по его действию на человеческий глаз. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Действие светового потока на глаз вызывает его определенную реакцию. В зависимости от уровня действия светового потока работает тот или иной вид светочувствительных приемников глаза, называемых палочками или колбочками. В условиях низкого уровня освещенности ( н-р, при свете Луны) глаз видит окружающие предметы за счет палочек. При высоких уровнях освещенности начинается работать аппарат дневного зрения, за который ответственны колбочки.

Кроме того, колбочки по своему светочувствительному веществу делятся на три группы с разной чувствительностью в различных областях спектра. Поэтому в отличие от палочек они реагируют не только на световой поток, но и на его спектральный состав.

В связи с этим можно сказать, что световое действие двумерно. Количественная характеристика реакции глаза, связанная с уровнем освещения, наз. световой. Качественная характеристика, связанная с различным уровнем реакции трех групп колбочек, наз цветностью.

Важной характеристикой явл кривая распределения относительной спектральной чувствительности глаза(относительной спектральной световой эффективности) при дневном свете ν λ =f(λ ) Рис.1.3 стр.9

 

 

На практике установлено, что в условиях дневного освещения максимальную чувствительность человеческий глаз имеет к излучению с Лямда=555 нм (V555=1) При этом каждую единицу светового потока с F555 приходится мощность излучения Ф555=0, 00146Вт.Отношение светового потока F555 к Ф555 называется спектральной световой эффективностью.

 

К= F555/Ф555=1/0, 00146=680 (лм/Вт)

Или для любой длины волны излучения видимого диапазона К=const:

К=1/V(λ ) *F λ /Ф λ =680. (1)

Используя формулу (1) можно установить связь между световым потоком и потоком излучения.

Для монохроматического излучения.

Fλ = 680 *Vλ * Фλ

Для интегрального излучения

λ =780нм

F= 680 ∫ Vλ Фλ dλ

4.Фотоактиничный поток. Общие сведения об эффективном потоке. Монохроматический и интегральный потоки. Актиничность .

В светотехнике и репродукционной технике используется два вида эффективных потоков: световой F и фотоактиничный А.

Световой поток связан с мощностью(потоком излучения Ф) след выражением:

700 нм

F=680 ∫ Ф(λ ) V(λ ) dλ

400 нм

 

гдеФ(λ ) –распределение мощности излучения по спектру, V(λ ) – кривая относительной спектральной световой эффективности (кривая видимости), а 680- коэффициент, позволяющий перейти от ватт к люменам. Его называют световым зквивалентом потока излучения и выражают в лм/Вт.

Если световой поток падает на какую-либо поверхность, его поверхностная плотность называется освещенностью. Освещенность Е связана со световым потоком формулой

Е=dF/dQ

Где Q-площадь в м Единица освещенности – люкс(кл)

Для светочувствительных материалов и фотоприемников измерительных приборов используют фотоактиничный поток A. Это эффективный поток, определяемый выражением

 

А = ∫ Ф (λ ) S (λ ) dλ

λ

Если спектральный диапазон, в котором производится измерение, ограничен длинами волн λ 1 и λ 2, то выражение для фотоактиничного потока примет вид

λ 2

А = ∫ Ф(λ ) * S (λ ) dλ

λ 1

 

Единица измерения А завидит от единицы измерения спектральной чувствительности. Если Sλ – относительная величина, А измеряется в ваттах. Если Sλ имеет размерность, н-р

м /Дж, то это скажется на размерности фотоактиничного потока

Поверхностная плотность фотоактиничного потока на освещаемой поверхности наз актиничностью излучения a, a=dA/dQ

Если поверхность приемника освещена равномерно, то а=А/Q.

Для монохроматического излучения.

Fλ = 680 *Vλ * Фλ

Для интегрального излучения

λ =780нм

F= 680 ∫ Vλ Фλ dλ

λ =380нм

Актиничность- аналог освещенности. Ее единица измерения зависит от размерности А

Если А – Вт, то а-Вт/м

Рис.2.2 стр 52

Чем больше актиничность излучения, тем эффективней используется энергия излучения и тем больше, при прочих равных условиях, будет полезна реакция приемника.

Для достижения максимальной актиничности желательно, чтобы максим спектральная чувствительность приемника и максим мощность излучения приходилась на одни и те же зоны спектра. Этим соображением руководствуется при подборе источника света для получения изображений на конкретном типе светочувствительных материалов.

Н-р, копировальный процесс.

Копировальные слои, используемые для изготовления печатных форм, чувствительны к ультрафиолетовым и сине-фиолетовым излучениям. На излучение других зон видимого спектра они не реагируют. Поэтому для проведения копировального процесса применяют

Металлогалогенные лампы, богатые излучением ультрафиолетовой и синей зон спектра.

РИС 2.3. Стр 53 пособие

Цветовая температура. Кривые светимости абсолютного черного тела при разных температурах. Понятие нормированной кривой. Определение термина «цветовая температура». Направление изменение цветности излучения с изменением цветовой температуры.

Цветовая температура означает температуру в кельвинах абсолютно черного тела, при котором излучение имеет ту же цветность, что и рассматриваемое. Для ламп накаливания с вольфрамовой нитью спектральное распределение излучения пропорционально спектральному распределению излучения абсолютно черного тела в диапазоне длин волн 360-1000 нм. Для расчета спектрального состава излучения абсолютно черного тела при заданной абсолютной температуре его нагрева, можно воспользоваться формулой Планка:

 

э -5 с 2 / λ t

Rλ =С1 λ ( е -1)

 

э

Где Rλ -спектральная энергетическая светимость, С1 и С2 – константы, е-основание натуральных логарифмов, T-абсолютная температура, К

Экспериментально цветовую температуру определяют по величине сине-красного отношения актиничностей. Актиничность-освещенность, эффективная по отношению к фотоприемнику:

 

э

Аλ = Фλ Sλ / Q = Eλ Sλ

 

Где Ф- лучистый поток, Sλ – чувствительность фотоприемника, Qλ -его площадь

Если в качестве фотоприемника использован люксметр, то актиничностью явл освещенность, определенная при экранировании фотоэлемента синим и красным светофильтрами.

Технически измерение производится следующим образом.

Фотоэлемент люксметра попеременно экранируется специально подобранными синим и красным светофильтрами. Светофильтры должны быть зональными и иметь одинаковую кратность в зоне пропускания. По гальванометру люксметра определяют освещенность от измеряемого источника за каждый из светофильтров. Рассчитывают сине-красное отношение по формуле

с/к

К = Ас / Ак = Ес / Ек

ГРАФИК стр 6 лаб раб

Зная цветовую температуру можно рассчитать спектральную светимость источника излучения, а затем спектральную освещенность Еλ или мощность энергетического потока

Фλ. Для этого по формуле Планка рассчитывают значения спектральной энергетической светимости. Далее проводят нормирование полученной функции. Нормирование заключается в пропорциональном уменьшении или увеличении всех значений таким

э

образом, чтобы функция проходила через точку с координатами λ = 560нм, lg R560 =2, 0

э

или λ = 560 нм, R560 отн = 100 При этом считается, что каждое значение относится к спектральному интервалу ∆ λ, соответствующему шагу расчета.

-2

∆ λ =10 нм, светимость 100 Вт*м соответствуют длине волны 560 нм в интервале длин волн 555-565 нм.

Рис 1.2 Стр 7 лаб раб

э э э

По функции спектральной зависимости Rλ = f λ можно найти функции E λ = Фλ = f λ Для этого необходимо воспользоваться формулами

Е= Ф/Q

R= Ф/Q

E- освещенность, R-светимость, Ф- энергетический поток, Q- площадь

 

Источник света. Их спектральная характеристика. Классификация источников света по типу излучения. Формула Планка и Вина.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. V6: Нелинейные модели регрессии
2. АЧХ и ФЧХ идеального усилителя. Классификация реальных усилителей по виду АЧХ. Линейные искажения.
3. В четырехпроводной трехфазной цепи произошел обрыв нулевого провода. Изменятся или нет фазные и линейные напряжения.
4. Измеряемые линейные объекты АВ
5. Линейные и аффинные многообразия.
6. Линейные операции над векторами
7. Линейные операции над векторами, линейная зависимость и независимость векторов
8. Модели, линейные относит-но коэфф-тов регрессии, и их сведение к линейным моделям.
9. Нелинейные модели парной регрессии и корреляции
10. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРИБЛИЖЕННЫЕ СХЕМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ВЫПУКЛОГО АНАЛИЗА
11. Нелинейные регрессионные модели: метод наименьших квадратов, методика выбора вида зависимости объясняемого фактора от объясняющих факторов.