5 / 10
в первом варианте, а коэффициент усиления
k
у
= 10
изменяется не
более чем на 5%. Тогда номинальный сигнал на выходе СД составляет
B
0
=
k
у
(
U
0
−
U
)
U
0
=
10
∙
(5
−
4
,
95)
5
= 0
,
1
. При таком входном сигнале
преобразователь ЦВ может работать на пределе измерения
U
к
= 1
В.
В этом случае
δ
B
= 1
,
0 + 0
,
5
∙
1
,
0
0
,
1
−
1 = 5
,
5
%, а максимально
возможная относительная погрешность определения величины
r
, как
показано в работах [1, 4], равна
δr
=
1
−
r
r
(
δk
у
−
δ
B
) =
1
−
0
,
99
0
,
99
×
×
(5 + 5
,
5)
∼
= 0
,
11
%.
Приведенный расчет показывает, что даже при не самых выгодных
с позиции точности параметрах
k
у
и
U
к
второй вариант дает суще-
ственно более точный результат. Это справедливо при детерминиро-
ванном характере обрабатываемых сигналов.
Однако практическая реализация указанных вариантов наталкива-
ется на следующие затруднения.
1. При использовании ИК-диапазона с длинами волн
λ >
2
. . .
3
мкм
единственным неохлаждаемым приемником излучения может быть
пироприемник, имеющий приемлемый порог чувствительности. Од-
нако отклик пироприемника чувствителен к скорости изменения де-
тектируемого потока [5–7]. Нестабильность этой скорости приводит к
флуктуациям напряжений
U
и
U
0
.
2. Отклик пироприемника составляет единицы милливольт. Для
дальнейшей обработки отклика его необходимо значительно усили-
вать, что приводит к увеличению электронных шумов и, как следствие,
к нестабильности напряжений
U
и
U
0
.
3. Напряжения
U
и
U
0
образуются как результат усиленного откли-
ка приемника излучения, воспринимающего потоки излучения: осла-
бленный поглощением и прошедший без ослабления базовое рассто-
яние
L
. Чем меньше ширина полосы пропускания интерференцион-
ного фильтра, тем чувствительней прибор. Узкая полоса пропускания
фильтра приводит к снижению потока, попадающего на приемник с
ограниченным порогом чувствительности. Уровень потока, прошед-
шего через фильтр, можно поднять за счет повышения температуры
излучателя, что приводит к увеличению энергопотребления. Это осо-
бенно нежелательно для портативных приборов. В результате разность
потоков
I
0
−
I
оказывается близка к порогу чувствительности прием-
ника. Эта разность тем меньше, чем меньшие концентрации должен
измерять прибор (1), имеющий к тому же в портативном варианте ма-
лую базу
L
. Это приводит к повышению флуктуаций напряжений
U
и
U
0
, особенно с уменьшением измеряемых концентраций.
4. Источник излучения, за счет которого формируются потоки с ин-
тенсивностями
I
и
I
0
, также подвержен нестабильности, приводящей
к флуктуациям напряжений
U
и
U
0
.
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 1 7