(?) – спектральная плотность энергетической светимости, излучающая поверхности контролируемого объекта; А
– площадь излучающей поверхности контролируемого объекта; D
– диаметр входного зрачка первого приемника излучения; l – расстояние между контролируемым объектом и первым фотоприемником.
На таблице 1 приведены основные характеристики фотодиодов
С учетом что
выражения (1) примет вид:
где: ?
(?) – спектральный коэффициент теплового излучения контролируемого объекта; M
(?) – спектральная плотность энергетической светимости черного тела. Учитывая, что приемник излучения работает в ограниченном спектральном диапазоне выражение (2) для длин волн ?1m которое соответствует максимуму чувствительности первого приемника излучений можно записать как:
где: ?
– спектральный коэффициент теплового излучения контролируемого объекта на длинах волн ?1m; M
– спектральная плотность энергетической светимости черного тела на длинах волн ?1m; ?
– коэффициент пропускания атмосферы на длинах волн ?1m.
Рис.1. Блок схема оптоэлектронного устройства.
Рис.2. Конструкция модулятора.
Рис.3. Временные диаграммы оптоэлектронного устройства.
Рис.4. Конструкция датчика.
С учетом закона Стефана- Больцмана что M
=?Т
выражение (4) примет вид:
где: Т – температура контролируемого объекта; ?=5,6697*10
Вт*м
*К
– постоянная Стефана-Больцмана.
Кроме этого на чувствительную площадь первого приемника излучений 3 воздействует тепловой поток излучения от модулятора 2 который может быт описан соотношением
где: ?
– спектральный коэффициент теплового излучения модулятора на длинах волн ?1m; T
– температура модулятора; А
– площадь излучаемой поверхности модулятора; l
– расстояние между модулятором и первым приемником излучения.
Поэтому суммарный поток воздействующий на чувствительную площадь первого приемника излучения имеет вид.
Тогда напряжение на выходе первого приемника излучений определяется как:
или
где: – коэффициент передачи первого приемника излучения.
Напряжение соответствующее выражению (9) с выхода второго приемника излучения 3 усиливается первым усилителем 4, в результате чего на его выходе формируется переменный электрический сигнал (см. фиг.3.в) амплитуда которого определяется как:
где k
– коэффициент передачи первого усилителя 4.
Так как из-за использования дискового модулятора с симметричным модулирующими отверстиями, теплового излучения самого модулятора, который воздействует на чувствительную площадь первого приемника излучения в течение периода модуляции остается постоянным (см. рисунок 3 а) т.е.
Поэтому постоянная составляющего суммарного сигнала первого приёмника излучения 3 через усилитель переменного тока 4 не проходит. Т.е. амплитуда переменного составляющего усиленного сигнала является пропорциональным только лишь амплитуде потока Ф
.
Переменное составляющее усиленного сигнала детектируется первым амплитудным детектором 5. Детектированный сигнал (см. рисунок 3.д) с выхода первого амплитудного детектора 5 интегрируется первым интегратором 6 и подается на первый вход устройства получения отношения сигналов 13.
При этом напряжение, подводимое на первый вход устройства получения отношения сигналов 13, с учетом вышеизложенных может, быть описано выражением:
где k
=kПИ1k
k
k
– общий коэффициент передачи блоков последовательно соединенных с первым приемником излучения 3, первого усилителя 4, первого амплитудного детектора 5 и первого интегратора 6; k
– коэффициент передачи первого амплитудного детектора; k
– коэффициент передачи первого интегратора.
При воздействии выходного сигнала первого усилителя 4 на вход устройства управления источника коллимированного излучении 12 на его выходе формируется противофазный электрический сигнал. Последний подается на вход источника коллимированного излучения 11 и вызывает на его выходе импульсный поток коллимированного излучения.