ОЕП

12

Евх. Авх. ,

де Авх. D2

4

Світловий потік в площі зображення:

			пи
Таким чином:
				I			D2
			пи		cos
				l 2
							4
			5 cos200 0,1			0,8 2,95 104 Вт.
	пи
			4 102

Відповідь: 2,95 10 4 Вт .

Завдання №18

Дифузний розсіювач з матовою поверхнею, що має коефіцієнт відбиття 0,1, освітлюється лампою розжарювання, яка випромінює рівномірно у всіх напрямках світловий потік 50 лм. Знайти яскравість розсіювача, якщо лампа віддалена від нього на відстань 4 м і розташована під кутом 60 до нормалі поверхні.

Розв’язок:

Яскравість розсіювача L пов’язана з поверхневою густиною випромінювання М співвідношенням

L M .

Параметр М у випадку дифузного розсіювача знаходиться як

M Е ,

де – коефіцієнт розсіювання, Е – освітленість розсіювача.

Оскільки світловий потік лампи Ф рівномірно випромінюється у всіх напрямках, то сила світла лампи (враховуючи повний тілесний кут 4 )

	I					,
			4
	а освітленість розсіювача
	E	I			cosi ,
		l 2

де i – кут нахилу розсіювача відносно напрямку на точкове джерело на відстані l .

Послідовною підстановкою отримуємо формулу

L cosi , 4 l 2

13

За допомогою якої після використання числових даних отримаємо
L		50 лм 0,1 cos60			3,96 103	лм	.
			4 42 м 2
						м2 стер
Відповідь: 3,96 103			лм	.
	м2		стер

Завдання №19

ПЗЗ-матриця зі стандартним часом накопичення має інтегральну чутливість 105 мВ/лк. Визначити фотоекспозицію, якщо корисний вихідний сигнал дорівнює 500 мВ.

Розв’язок:
Освітленість
Е	Uc			0,5 В				4,76 лк .
	S	инт		105 10	3	В
						лк
Тоді фотоекспозиція
				H E H .
Підставляючи числові значення при						20 мс 2 103с , отримуємо:

H

H 4,76 20 10 3 9,52 10 2 лк с.

Відповідь: 9,52 10 2 лк с .

Завдання №20

Визначити світловий потік, що потрапляє на один чутливий елемент ПЗЗматриці, якщо відомо, що при інтегральній чутливості 105 мВ/лк вихідний сигнал дорівнює 500 мВ, а кожен чутливий елемент матриці має квадратну форму з шириною площадки 15 мкм.

Розв’язок:

Освітленість:

Тоді потік, що потрапляє на один чутливий елемент матриці

Відповідь: .

14

Завдання №21

ПЗЗ-лінійка з кількістю елементів 1024, інтегральною чутливістю 8 , з частотою опитування елементів 25 мГц, має середньоквадратичне значення напруги шуму 800 мкВ. Визначити відношення

сигнал/шум по вихідній напрузі, якщо опроміненість лінійки дорівнює .

Розв’язок:

.

Визначимо напругу сигналу:

.

Підставимо числові значення в формулу:

.

Відношення сигнал/шум визначимо за формулою:

.

Відповідь: 787.

Завдання №22

Визначити абсолютну зміну температурного коефіцієнта опору металічного боломентра, яка зумовлена зміною температури від .

Розв’язок:

Тоді

.

Підставимо числові значення:

.

Відповідь: .

15

Завдання №23

Знайти абсолютну зміну температурного коефіцієнта опору напівпровідникового болометра, яка зумовлена зміною температури від

.

Розв’язок:

Для напівпровідникового болометра ТКО визначимо за формулою:

Підставивши числа, отримаємо:

Відповідь: .

Завдання №24

Визначити коефіцієнт шуму приймача випромінювання, якщо пороговий потік становить 0,2 мкВт, корисний потік 1 мкВт, середньоквадратичне значення напруги шуму на виході приймача 0,1 мкВ, інтегральна чутливість

300 .

Розв’язок:

Згідно з визначенням коефіцієнта шуму:

Підставляємо значення:

.

.

Тоді

.

Відповідь: 2,7(7)

16

Завдання №25

Визначити загальний світловий потік лазерного випромінювача, якщо відомо, що він випромінює 6 мВт на довжині хвилі 0,488 мкм і 4 мВт на довжині хвилі 0,515 мкм. Відносна спектральна чутливість ока для вказаних довжин хвиль дорівнює 0,22 і 0,61, відповідно.

Розв’язок:

,

Проте

Тоді

.

Підставляємо значення:

Відповідь: 2,57 лм.

Завдання №26

Фотодіод підключено до операційного підсилювача за схемою перетворювача «фотострум-напруга». Інтегральна чутливість фото приймального пристрою дорівнює 300 В/Вт. Визначити значення напруги вихідного сигналу, якщо потік випромінювання становитиме 4 мВт, а значення опору резистора в ланцюзі зворотного зв’язку збільшити в 2 рази.

Розв’язок:

Uпит

Rос

Uвых

Інтегральна вольтова чутливість:

.

При збільшенні в 2 рази збільшується також у 2 рази.

Тоді напруга вихідного сигналу можемо визначити за такого співвідношення:

.

Відповідь: 2,4 В.

17

Завдання №27

Визначити максимальне значення опору навантаження для фотодіоду, що працює в фотодіодному режимі, якщо відомо, що напруга живлення дорівнює 12 В, інтегральна токова чутливість приймача становить 20 мА/лм, темновий струм 5 мкА, а світловий потік, що потрапляє на фотодіод, дорівнює 0,3 лм.

Розв’язок:

.

Відповідь: .

Завдання №28

Визначити виявлювальну здатність приймача, якщо відомо, що питомий порогів потік випромінювання становить 0,9 нВт, площа фоточутливої площадки 0.8 , а смуга частот електронного тракту 2,5 кГц.

Розв’язок:

Питома виявлювальна здатність приймача визначається за формулою:

.

Після підстановки отримаємо, що

.

Відповідь: .

Завдання №29

Абсолютно чорне тіло має температуру . Визначити на скільки зміниться довжина хвилі максимуму спектральної густини потоку випромінювання, якщо температура АЧТ зменшиться на , а тіло стане сірим з коефіцієнтом випромінювання 0,8.

Розв’язок:

Максимум спектральної щільності випромінювання:

max	2897.8			2897.8		.
	T1			273 t, C
max		2897.8			.
		273 t, C

Після підстановки даних з умови отримаємо:

18

Отже, різниця

.

Коефіцієнт випромінювання не впливає на положення максимуму. Відповідь: збільшиться на 1,21 мкм.

Завдання №30

Температура АЧТ становить . Визначити в скільки разів зміниться випромінювальна здатність тіла, якщо температуру АЧТ збільшити на і зробити його сірим з коефіцієнтом випромінювальності 0,8.

Розв’язок:

Відповідно до закону Больцмана випромінювальність АЧТ визначається

так:

,

.

Після підстановки:

Відношення випромінювальностей АЧТ:

Відповідь: збільшиться в 2,93 рази.

Завдання №31

Об’єктив має діаметр вихідної зіниці 80 мм і коефіцієнт пропускання 0,75. Визначити потік випромінювання, що потрапляє в площину його зображення об’єктива і утворений точковим джерелом випромінювання с силою випромінювання 4 Вт/ср. Джерело віддалення від центру вхідної зіниці на 12 м та розташований під кутом до оптичної осі об’єктива.

	Розв’язок:
	Освітленість вхідної зіниці:			Eвх	I	cos
					l 2
	Світловий потік:			Евх Авх ,
	де Авх	D2	.
		4

19

Світловий потік в площі зображення:

			пи .
Таким чином:
				I			D2
			пи		cos
				l 2
							4
			4 cos150 0,08			0,75 1,01 104 Вт
	пи
		122

Відповідь: 1,01 10 4 Вт .

Завдання №32

Дифузний розсіювач з матовою поверхнею, що має коефіцієнт відбиття 0,2, освітлюється лампою розжарювання, яка випромінює рівномірно у всіх напрямках світловий потік 40 лм. Знайти яскравість розсіювача, якщо лампа віддалена від нього на відстань 5 м і розташована під кутом до нормалі поверхні.

Розв’язок:

Яскравість:

Освітленість:

20

Сила світла:

Тому:

Відповідь: .

Завдання №33

ПЗЗ-матриця зі стандартним часом накопичення має інтегральну чутливість до 90 мВ/Лк. Визначити фотоекспозицію, якщо корисний вихідний сигнал дорівнює 450 мВ.

Розв’язок:

Освітленість

Е	Uc			0,45 В				5 лк.
	S	инт		90 10	3 В
						лк

Тоді фотоекспозиція

H E H .

Підставляючи числові значення при H 20 мс 2 103 с , отримуємо:

H 5 20 103 0,1 лк с .

Відповідь: 0,1 лк с.

Завдання №34

Визначити світловий потік, що потрапляє на один чутливий елемент ПЗЗматриці, якщо відомо, що при інтегральній чутливості 80 мВ/лк вихідний сигнал дорівнює 400 мВ, а кожен чутливий елемент матриці має квадратну форму з шириною площадки 12 мкм.

Розв’язок:

Освітленість:

Відповідь: .

21

Завдання №35

ПЗЗ-лінійка з кількістю елементів 2048, інтегральною чутливістю 8,2 , частотою опитування елементів 25 мГц має середньо квадратичне

значення напруги шуму 350 мкВ. Визначити відношення сигнал/шум по вихідній напрузі, якщо опроміненість лінійки дорівнює 6 Вт/.

Розв’язок:

Час накопичення

Напруга вихідного електричного сигналу:

.

Визначення сигнал/шум:

.

Відповідь: 1151.

Завдання №36

Знайти абсолютну зміну температурного коефіцієнта опору напівпровідникового болометра, яка зумовлена зміною температури від

Розв’язок:

Для напівпровідникового болометра:

де В=3000 К.

Тоді з урахуванням

отримуємо:

) ,

Звідки:

=(-3000)

Відповідь: .