光輻射的直接檢測(cè)(編輯修改稿)
2025-08-14 09:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 噪聲源時(shí)，直接檢測(cè)系統(tǒng)受信號(hào)噪聲限制，這時(shí)信噪比為： ? ? fh PS N R sp ??? ??2信該式為直流檢測(cè)在理論上的極限信噪比，稱為直接檢測(cè)系統(tǒng)的量子極限，又稱 量子限靈敏度 。 若用 等效噪聲功率 NEP值表示，在量子極限下，直接檢測(cè)系統(tǒng)理論上可測(cè)量的最小功率為： ? ? ?? fhN E P ?? 2量在實(shí)際直接檢測(cè)系統(tǒng)中，很難達(dá)到量子極限檢測(cè)。實(shí)際系統(tǒng)總會(huì)有背景噪聲、檢測(cè)器和放大器的熱噪聲。 背景限信噪比可以在激光檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)榧す夤庾V窄，加濾光片很容易消除背景光，實(shí)現(xiàn)背景限信噪比。 系統(tǒng)趨近于量子極限意味著信噪比的改善，可行方法是在光電檢測(cè)過程中利用光檢測(cè)器的內(nèi)增益獲得光電倍增，如光電倍增管。當(dāng)倍增很大時(shí)，熱噪聲可忽略，同時(shí)加致冷、屏蔽等措施減小暗電流及背景噪聲，光電倍增管可達(dá)到散粒噪聲限。在特殊條件下可趨近于量子限。但倍增管也會(huì)帶入噪聲，增益過程中使噪聲增加。 在直接檢測(cè)中，光電倍增管、雪崩管的檢測(cè)能力較高，采用有內(nèi)部高增益的檢測(cè)器可使直接檢測(cè)系統(tǒng)趨近于檢測(cè)極限。對(duì)于光電導(dǎo)器件，主要噪聲為產(chǎn)生復(fù)合噪聲（極限散粒噪聲），光電導(dǎo)器件極限信噪比低， NEP較大。 直接檢測(cè)系統(tǒng)的距離方程 光電檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度在不同的用途時(shí)，靈敏度的表達(dá)形式不同，在對(duì)地測(cè)距、搜索和跟蹤等系統(tǒng)中，通常用 “檢測(cè)距離” 來評(píng)價(jià)系統(tǒng)的靈敏度。對(duì)于其他系統(tǒng)的靈敏度亦可用距離方程推演出來。 直接檢測(cè)系統(tǒng)分為被動(dòng)檢測(cè)和主動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其距離方程不同。下面分別進(jìn)行推導(dǎo)。 ?eI設(shè)被測(cè)目標(biāo)的光譜輻射強(qiáng)度為 經(jīng)大氣傳播后到達(dá)接收光學(xué)系統(tǒng)表面的光譜輻射照度 為： ?eE21LIE ee?????的距離為目標(biāo)到光電檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的大氣光譜透過率；為被測(cè)距離LL?? 1入射到檢測(cè)器上的光譜功率 為： ?eP?????? ???002100 ALIAEP eee ??? 透過率為接收光學(xué)系統(tǒng)的光譜孔徑面積為接收光學(xué)系統(tǒng)的入射?? 00A根據(jù)目標(biāo)輻射強(qiáng)度最大的波段范圍及所選取檢測(cè)器光譜響應(yīng)范圍共同決定選取的 (λ 1― λ 2)的輻射波段，可得到檢測(cè)器的輸出信號(hào)電壓為： ?? ?? 2121 0120 ?? ?????? ?? ???? dRILAdRPV VeVes為檢測(cè)器的光譜響應(yīng)度?VR被動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的距離方程 ?? 21 0120 ?? ???? ??? dRILAV Ves令檢測(cè)器的方均根噪聲電壓為 Vn，則它的輸出信噪比為： ?? 210120 ?? ??????? dRILVAVVVenns 都是波長(zhǎng)的復(fù)雜函數(shù)，難有確切的解析表達(dá)式。通常作如下簡(jiǎn)化處理： ???
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