2.5. Параметры оэп

Функция преобразования ОЭП представляет собой сложную многоступенчатую зависимость тока фотоприемника I_фп ОЭП от внешнего воздействия F_вх:

I_фп = Р_ии(I_ии)f_фп{y_j[x_i(F_изм (F_вх))]}S_фп k_п,

где Р_ии(I_ии) – мощность оптического излучения, создаваемого источником излучения (ИИ) при протекании по нему тока I_ии, Вт;

f_фп – функция фотоприемного преобразования;

S_фп – интегральная чувствительность фотоприемника, мкА/Вт;

k_п – коэффициент потерь мощности оптического излучения при F_вх = 0.

Качество того или иного датчика принято оценивать по следующим основным параметрам:

1. диапазону входных воздействий F_вх: F_{вх. мин}  F_{вх.макс};

2. основной погрешности, %,

δ = |(U_p – U_и)_макс/U_макс|·100,

где U_p, U_и – реальное и идеальное значения выходного сигнала (I_фп) датчика;

3. нелинейности характеристики, %,

δ_нел = |(U_p – U_и)/U_и |_макс ·100;

4. температурному диапазону Т_мин  Т_макс;

5. дополнительной температурной погрешности, %/(10К),

δ_Тд = |(U_{Т + 10К} – U_Т)/U_Т| ·100;

где U_Т+10К – значение выходного сигнала при приращении, температуры на 10К;

4. дополнительной погрешности от давления, %/Па,

δ_р = [(U _{Р0 + ΔР} – U_Р0)/U _Р0 ](100/ΔР),

где P₀, ΔP – начальное значение и приращение давления;

7. минимально детектируемому воздействию F_{мин.дет} – определяется шумами фотоприемной схемы и (при наличии) нормирующего преобразователя;

7. частотному диапазону работы ƒ_мин  ƒ_макс;

7. динамическому, диапазону датчика,

D = 20 lg [(F_{вх. макс} – F_{вх. мин})/F_{мин. дет} ];

10) собственным потерям оптического излучения в датчике, дБ,

В₀ = 10 lg (Р_ии /Р _вых.0) = 10 lg (1/ k_п),

где Р_вых.0 – выходная мощность оптического излучения на выходе датчика при F_вх = 0;

11) индуцированным потерям оптического излучения, дБ,

ΔВ = 10 lg (Р _вых.0 / Р _вых);

12) суммарным потерям оптического излучения, дБ,

В = В₀ + ΔВ.

К этому следует добавить важнейшие эксплуатационные характеристики, такие как влагостойкость, устойчивость к вибрационным и ударным механическим нагрузкам, долговечность, надежность. Важны, разумеется, и такие свойства датчиков, как габариты и масса, потребляемая мощность, простота эксплуатации, стоимость.

3. Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств

Все многообразие оптоэлектронных элементов подразделяют на следующие группы изделий: источники и приемники излучения, индикаторы, элементы оптики и световоды, а также оптические среды, позволяющие создавать элементы управления, отображения и запоминания информации. Учитывая это, возможно хотя бы в общих чертах дать три отличия оптоэлектроники, которые характеризуют ее как научно-техническое направление.

1. Физическую основу оптоэлектроники составляют явления, методы, средства, для которых принципиальны сочетание и неразрывность оптических и электронных процессов. В широком смысле оптоэлектронное устройство определяется как прибор, чувствительный к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной (ИК) или ультрафиолетовой (УФ) областях, или прибор, излучающий и преобразующий некогерентное или когерентное излучение в этих же спектральных областях.

2. Техническую основу оптоэлектроники определяют конструктивно-технологические концепции современной микроэлектроники: миниатюризация элементов; предпочтительное развитие твердотельных плоскостных конструкций; интеграция элементов и функций.

3. Функциональное назначение оптоэлектроники состоит в решении задач информатики: генерации (формировании) информации путем преобразования различных внешних воздействий в соответствующие электрические и оптические сигналы; переносе информации; переработке (преобразовании) информации по заданному алгоритму; хранении информации, включающем такие процессы, как запись, собственно хранение, неразрушающее считывание, стирание; отображение информации, т.е. преобразование выходных сигналов информационной системы к воспринимаемому человеком виду.

Элементная база ОЭП содержит серийно выпускаемые световоды, источники излучения, фотоприемники, оптимальное сочетание параметров которых позволяет получить заданные метрологические и эксплуатационные характеристики. Общими требованиями к элементам ОЭП являются надежность и стабильность при низкой стоимости, а также возможность конструктивной совместимости.