光电技术基础与实验第9章直接探测系统

第9章直接探测系 信噪 检测极 视场 通频带

主动检测系光电直接探测系 光电系统类 主动 可见、红 点探测、面探 模拟、数 直接探测、相干探 35 第第八第九、十第九、十 探测

ΦΦE0EE0cos(2vt0人眼和可以响应平均光平方律器 探探测 EE0cos(2vt0响应平均光功响应光响应平均光功直接探相直接探 光电直接探测系统的基本工作原光天光 光天调制信

光光信接收天线接收天线光电检测

电路噪

回收光电光电号处直接探测－－DrirectDetection，又称为非相干探 FST550型、OPAG22型和MR200型环境光谱测量ops公司成像光谱仪氨和SF6 德国FraunhoferICT公 NIR成像统示意 入射信号光电场为Es(t)A

，则其平均光功PE2(t)A2/ 光电探测器输出电流I

PP

e

若光电探测器负载电阻为RL，则光电探测器输出电功率ePoI2 P2 hv 光电探测器对光的响应特性光电流正比于光电场振幅的平电输出功率正比于入射光功率的 光电直接探测系统的基本特 直接探测系统的信噪 直接探测系统的检测极限及趋近方 直接探测系统的视场 1.直接探测系统的信噪设入射到光电探测器的信号光功率为Ps，噪声功率为Pn，光电探测器输出的信号电功率为Po，输出的噪声功率为Pno

eP RL(PsPn)2 e

hv

eP R

R(2PPP2 hv

hv (P/P(SNR)P 12(P/P 1.直接探测系统的信噪 (P/P输出功率

(SNR)P 12(P/PPs/

(P/P 输出信噪比等于输入信噪比的平方。直接检测系统不适用信噪比小于1或微弱光信号的检P/

1(P/P

输出信噪比等于输入信噪比的一直接检测方法不能改善输入信噪 2直接探测系统的探测极限及趋近方如果考虑直接探测系统存在的所有噪声，则输出噪声总功率 i2i2i2

(e/hv)2

i2i2i2

直接探测系统的探测极限及趋近方

(e/hv)2

(e/hv)2 4kTf/

i2

i2

i2s(e/hv)2

(SNR)

(SNR)ps (e/hv)2

(SNR)pb

/

(NEP)量

(e/hv)2P2MNN 直接探测系统的视AAr A/f2A/ P

L()A

直接探测系统的距离方

系

I()

raoVPR I()R()

Ar

VIeaoAr

IA

1/vR Vnv

L (Adf)1/2 9.3直接探测系统的距离方 2.主动系 接收系统直接接收光 接收系统直接接收光 P

P()G0

rao

P()

raoPs

a

接接收系统接收到1与距离平方（或四次方）成反2345与光源的发散角成反与目标的反射率成正与接光谱匹 JA

1/L (Adf)1/2 Ar/Ad越大，L也越大 D*越大，L也越 Vs/Vn越小，L也越 f越小，L也越 () ResolvableContrast)是一种可定量描述可见 C

Lb)

Lb MRC 的三条带目标图案处于均匀亮度Lb的背景带目标图案时，目标与背景间的对比度C(f亮度Lm=(Lb+Lt)/2下的MRC(f,Lm)。 Resolvablef图1典型光电成像系统MRC(f)Fig.1MRC(f)curveofaCCDimaging 一2基一2 对于扩展源目标的作用距离采用目标等效条带图案，假设目标和为体，反射比分别为t和b，目标尺寸为wh(在一些应用中，也可用目标尺寸的几何平均值d=wh进行一维分析)，则在环境xxLx

E0 (x目标与背景的固有对比度C0 LtLbt0Lt t0目标条带图案的周期数N由视觉任务及概率要求确定。根据oon准则，在50概率条件下的条带周期数为50（探测为1，识别为，认清为6.）PN(N P

E2.7 E1(NN50 E 探测水 110048N(lpP(N探测水 大气的影 大气传输特性的一般描 (,L)exp[()L] 其中，为大气传输路径上介质的消光系数；L为水平路径长度。 (,L)exp[3.912(0)q 0.585R1/

6km能见度很差qq

50km能见度特别好 (L)(,L)exp[3.912R Rv

，I()(,L)[I()]L

0(L)[0I]

示为T成式中,Lv()为T成

作用距离模对于扩展源目标，通过光电成像系