Основные характеристики

* В скобках указана частота измерения.

где t - частота прерывания лучистого потока; т - постоянная времени ТПИ, равная RtC, где с - теплоемкость.

Пороговая чувствительность ТПИ зависит от шумов излучения, тепловых шумов и в случае, если ТПИ изготовлены из полупроводниковых материалов, от токовых и Г-Р шумов.

Устройства для охлаждения ПИ

ПИ охлаждаются твердой углекислотой, жидким азотом и жидким гелием. Для длительного сохранения хладагентов ПИ размещают в одинарном или двойном (в случае гелия) сосуде Дьюара. Хладагенты либо непосредственно заливаются в сосуд Дьюара, либо образуются в сосуде в результате дросселирования или адиабатического расширения газов с отдачей внешней работы.

где а - температурный коэффициент сопротивления; U - приложенное напряжение. Увеличения интегральной чувствительности ТПИ добиваются путем повышения Rt, для чего чувствительные элементы располагают в вакууме, а подводящие проводники делают малого сечеиия. Применение полупроводниковых материалов позволяет обеспечить большое Рав для термоэлементов и большое а для болометров.

Инерционность. Процессы нагрева и охлаждения требуют значительного времени для установления, и поэтому ТПИ в принципе более инерционны, нежели фотоэлектрические ПИ. Интегральная чувствительность ТПИ, облучаемых переменным лучистым потоком, уменьшается в соответствии с выражением

Ф =-Ф= 1/2 , (28-34)

(1 + 2njF* т*)12

Таблица 28-5

приемников излучения

ство

Применяется также термоэлектрическое охлаждение, основанное на эффекте Пельтье, позволяющее получить перепад температур на одном каскаде порядка 60°.

28-4. ПРОХОЖДЕНИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ РАЗЛИЧНЫЕ СРЕДЫ

Основные соотношения

При прохождении оптического излучения через какую-либо среду происходит от-ражение излучения на границе двух сред, поглощение и рассеяние * излучения в среде. На основании закона сохранения энер-

* Явление рассеяния заключается в увеличении пространственного угла, в пределах которого распространяется лучистый поток.

гии можно написать следующее соотноше: ние для баланса монохроматических излу-ний, проходящих через среду:

Рог = РрХ + РсЛ + Рт% + РтЪ (28-35)

где ро% - падающий поток; рр - отраженный поток; ра- поглощенный поток; РпА-рассеянный поток; р-пропущенный поток.

Поделив обе части уравнения на p0V получим:

1 = Ря + я, + % + Ч *

где Рх, ах > тХ ТХ - соответственно спектральные коэффициенты отражения, поглощения, рассеяния и пропускания всей среды.

Если известны спектральный состав потока, падающего на среду, и спектральная

чувствительность приемника излучения ф то можно вычислить соответствующие приведенные интегральные коэффициенты. Приведенный интегральный коэффициент отражения:

Приведенный поглощения:

интегральный

(28-36)

коэффициент

а, йХ

(28-37)

диффузное, когда после отражения лучистый поток распространяется в пределах угла 2 я; лучистость отражающей поверхности во всех направлениях одинакова, а сила излучения в пространстве изменяется по закону 1а = /0 cos а.

Вид отражения зависит от соотношения между длиной волны излучения и размером шероховатости поверхности - чем больше это соотношение, тем ближе отражение к зеркальному.

Для расчета лучистости отражающей поверхности В при известной облученности .ее Е вводят понятие коэффициента яркости

Приведенный рассеяния:

Приведенный пропускания:

интегральный коэффициент

В Вп

(28-40)

Рх,Фх,тх,Л

РхФ;

(28-38)

где Во - лучистость диффузно-отражающей поверхности, имеющей коэффициент отражения р=1.

Тогда

интегральный коэффициент

рл,Фхл

(28-39)

Указанные выше коэффициенты, измеренные неселективными ПИ (ф = const), называются интегральными коэффициентами.

Отражение лучистого потока

Принято различать ния лучистого потока:

три вида отраже-

Рис. 28-35. Спектральные коэффициенты отражения полированных металлов.

направленное (зеркальное), когда после отражения пространственный угол, в пределах которого распространяется лучистый поток, не изменяется;

направленно-р ассеянное, когда пространственный угол, в пределах которого распространяется лучистый поток, увеличивается;

При диффузном отражении г=р:

По характеру отражения все вещества удобно разделить на три группы - металлы, естественные образования и прозрачные материалы. Кривые спектральных коэффициентов отражения полированных металлов и земных покровов представлены на рис. 28-35 и 28-36 соответственно. Как видим, металлы в ИК-области обладают очень высокой отражающей способностью. У большинства земных покровов наблюдается возрастание спектральных коэффициентов отражения в ближней ИК-области спектра (до 1,3 мкм), а затем их коэффициенты отражения существенно-* снижаются.

Коэффициент отражения прозрачной среды с показателем преломления п зависит от угла падения излучения и при перпендикулярном падении лучистого потока равен:

p=wtt/-

При больших п потери весьма значительны. Для шения потерь применяют просветление оптики - покрытие поверхностей пленками, имеющими толщину, равную примерно Х/4, н показатель преломления пПл\ п.

Пропускание лучистого потока

(28-41)

потока умень-

По аналогии с направленное, рассеянное и

отражением различают направленно-рассеянное (диффузное) пропускание. Вид пропускания зависит от соотношения между длиной волны