Повышение точности измерения параметров слабых электрических сигналов многоэлементных и позиционно-чувствительных датчиков

• Автор: Беринцев, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Применение многоэлементных преобразователей в современных

средствах измерения и контрольно-измерительных системах

1.1. Многоэлементные преобразователи: структура, принципы работы

и области применения

1.2. Двухэлементные преобразователи с дифференциальным включением

датчиков

1.2.1. Структура и принципы получения измерительной

информации
1.2.2. Измерительный преобразователь счетчика-расходомера
РС-СПА
1.2.3. Координатно-чувствительные дифференциальные и четырехквадрантные преобразователи оптических сигналов
1.2.4. Координатно-чувствительные линейные фотоприемники .
1.3. Многоэлементные фотоэлектрические датчики излучения
1.3.1. Дискретные многоэлементные фотоэлектрические
приемники излучения с прямолинейным расположением датчиков
1.3.2. Природа и характер электрических шумов ПЗС-линеек и
матриц
1.3.3. Погрешности, обусловленные неоднородностью
фоточувствительных элементов
1.3.4. Применение многоэлементных фотоприемников для определения максимума интенсивности излучения
Выводы

Глава 2. Способы повышения точности измерения параметров сигналов преобразователей с дифференциальным включением чувствительных элементов
2.1. Способ повышения точности измерения частоты слабого сигнала
в дифференциальных преобразователях при синфазных помехах .
2.2. Способ повышения помехозащищенности в счетчике-расходомере РС-СПА при воздействии узкополосных синфазных помех
2.3. Повышение точности измерения координат светового пятна с использованием дифференциальной схемы включения координатно-чувствительного фотоприемника
2.4. Способ повышения точности измерения сигнала дифференциального фотодиода
Выводы
Глава 3. Корреляционный метод повышения точности определения параметров оптических сигналов многоэлементными фотоприемниками
3.1. Описание корреляционного метода сигнальной обработки
3.2. Определение шумовых параметров многоэлементного фотоприемника
3.3. Моделирование корреляционной обработки сигналов с учетом аддитивных шумов
3.4. Моделирование корреляционной обработки сигналов с учетом мультипликативных шумов
3.5. Моделирование корреляционной обработки сигналов с учетом аддитивных и мультипликативных шумов
3.6. Проверка корреляционного метода на брэгговских датчиках температуры
Выводы

Глава 4. Способы обработки сигналов многоэлементных
фотоприемников при измерении параметров оптических сигналов в динамическом режиме
4.1. Использование «бегущего» затвора для исследования динамики изменения оптических сигналов
4.2. Измерение параметров излучения светодиодов в динамических режимах
4.2.1. Способ определения температурного сдвига спектра с помощью фотоприемной ПЗС-линейки
4.3. Способ определения температурного сдвига спектра светодиода
с помощью матрицы
4.3.1. Описание экспериментальной установки
4.3.2. Определение температурного сдвига спектра светодиода
в начале нагрева
4.4. Анализ полученных результатов
Выводы
Глава 5. Погрешности тепловой природы многоэлементных датчиков
5.1. Погрешности тепловой природы дифференциальных преобразователей
5.2. Оценка погрешности тепловой природы измерительных преобразователей с дифференциальным включением датчиков
5.3. Влияние собственного разогрева КМОП-матрицы на измерение спектрального сдвига
Выводы
Заключение
Список литературы

кретизация состоит в замене непрерывного по уровню значений аргумента и функции конечным множеством их значений. Если шаг дискретизации равномерный - тк = кАт, то операция дискретизации выражается формулой:
где шг(-) — функция нахождения целой части, а Ат — шаг квантования. При этом вносится погрешность £ - т - тк, которая называется погрешностью квантования. Обычно е 4 Ат/2 и выбирается того же порядка, что и уровень шума на входе схемы дискретизации.
1.3.3. Погрешности, обусловленные неоднородностью фоточувствительных элементов
Неоднородность чувствительности и других характеристик фотоприемника и создают детерминированную пространственную структуру, которая накладывается на идеальное изображение и вносит в него искажения. Такой вид искажений называется пространственным или геометрическим шумом.
Искажения создаваемые этим шумом могут изменяться во времени, но достаточно медленно. Геометрический шум характерен для всех многоэлементных фотоприемников, независимо от технологии изготовления и архитектуры устройств [46]. Источником пространственного шума может быть случайный шум тактовых импульсов или паразитные наводки от логических схем.
Причиной геометрических искажений в большинстве современных фотоэлектрических преобразователях на основе КМОП-технологии является отсутствие памяти на кадр и неодновременность процесса накопления различных строк. Величина искажений прямо зависит от скорости перемещения наблюдаемого объекта относительно фотоприемника и соотношения времени накопления каждой строки в фоточувствительном массиве и времени ее считывания [75].
Коррекция геометрического шума разной степени точности проводится практически во всех камерах на основе многоэлементных фотоприемников.