Шпаргалки к экзаменам и зачётам

Частотные коэффициенты передачи основных звеньев приборов НК

К_о(j) – оптической системы; К_фп(j) – фотоприемника;
К_н(j) – нагрузочной цепи; К_у(j) – усилителя;
К_рег(j) – регистрирующего прибора.
В информационных и измерительных приборах спектры входного и выходного сигналов связаны частотным коэффициентом передачи, который, в общем случае, равен произведению частотных коэффициентов каждого отдельного звена системы.
Любое устройство содержит, как правило, несколько дискретных элементов, каждый из которых оказывает влияние на проходящий сигнал, при этом могут возникать помехи (шум). Спектральные плотности шумов на выходе схемы зависят от места их приложения и определяются частотным коэффициентом передачи участка цепи между точкой приложения и выходом.
Рассмотрим в качестве примера оптико-электронный прибор (ОЭП).
Расчет частотных коэффициентов каждого узла производится по формулам, которые учитывают принцип работы оптической системы, тип фотоприемника и его инерционные свойства, тип нагрузочной цепи, а также вид электронного тракта обработки и усиления сигналов.
Расчет общего частотного коэффициента передачи производится путем перемножения полученных функций.



Методика расчета параметров оптической системы прибора по требуемому отношению сигнал/шум

До поступления в оптимальный фильтр системы обнаружения полезный сигнал проходит через фотоприемник, нагрузочную цепь и предварительный усилитель. Спектр полезного сигнала на входе в оптимальный фильтр составит
Спектральная плотность входного сигнала S_вх() определяется видом используемого источника излучения (точечный, протяженный и др.) и зависит прежде всего от площади входного зрачка или углового поля зрения прибора.
Найдем теперь уравнение, связывающее спектральную плотность мощности помех W_вх,Ф() на входе в оптимальный фильтр с параметрами оптической системы.
Внешние помехи обычно зависят от параметров оптической системы и обусловлены, как правило, радиационным и фотонным шумами. Радиационные и фотонные шумы возникают вследствие статистического характера потока излучения, представляющего случайную совокупность потока квантов энергии электромагнитного поля.
Радиационные и фотонные внешние помехи при частотах менее 10¹⁰ Гц можно считать белыми шумами, мощность которых постоянна во всей области рассматриваемых частот.
Спектральная плотность мощности радиационных и фотонных помех, приведенных ко входу в оптимальный фильтр, определяется выражением, справедливым для обоих случаев:

К внутренним шумам, зависящим от параметров оптической системы, относятся шумы, генерируемые в самих фотоприемниках и зависящие от протекающего в них тока. К ним относятся дробовые, токовые и генерационно-рекомбинационные шумы. Сюда же относятся тепловые шумы. Состав и количественные параметры спектральных плотностей мощности этих шумов зависят от типа применяемого фотоприемника. Тогда:
.
Расчет необходимого соотношения сигнал/шум и порогового уровня принятия решения необходимо производить в зависимости от вида исходных данных: допустимого значения вероятности ложной тревоги, средней частоты или среднего периода появления ложной тревоги или вероятности появления хотя бы одной ложной тревоги за определенное время наблюдения. При этом будет найден пороговый уровень принятия решения о наличии дефекта. Увеличивать вероятность правильного обнаружения дефекта можно за счет выбора значения соотношения сигнал/шум большего, чем пороговое значение. В этом случае необходимо рассчитать вероятность правильного обнаружения, пользуясь таблицей интеграла вероятности.
Допустимые параметры ложных тревог могут быть заданы тремя способами.