Быстрый приёмник ИК(10мкм) Опции

[Quantum1]

Добрый день!
Вероятно мой вопрос может и не иметь ответа))
Может кто-нибудь подскажет метод приёма ик излучения(10мкм). Думаем построить имп.дальномер на co2 лазере. Необходимо измерять расстояния до стационарных объектов до 2км. Импульсный лазер есть. То есть чем плевать в пространство импульсы по 100 нс есть. Но в полном недоумении чем принимать сигнал. Для более менее точности требуется скорость срабатывание 1нс. Помидорами не кидайте почему именно co2 и 10мкм, это спустили сверху, готовый лазер -нужно применить. С обработкой принимаемого сигнала тоже разберемся, есть опыт обработки сигналов ацп гигагерцовиком со всей обвязкой и вычислениями.
Из приемников с близкими скоростями нашёл только пироэлектрики, но во первых они помоему пока только в научных статьях)) и они не передают форму сигнала.

Подскажите пожалуйста хотя бы направление, может не все безнадёжно)))

Сообщение отредактировал Quantum1 - Jul 6 2018, 12:05

[ikm]

Добрый день!
Вероятно мой вопрос может и не иметь ответа))
Может кто-нибудь подскажет метод приёма ик излучения(10мкм). Думаем построить имп.дальномер на co2 лазере. Необходимо измерять расстояния до стационарных объектов до 2км. Импульсный лазер есть. То есть чем плевать в пространство импульсы по 100 нс есть. Но в полном недоумении чем принимать сигнал. Для более менее точности требуется скорость срабатывание 1нс. Помидорами не кидайте почему именно co2 и 10мкм, это спустили сверху, готовый лазер -нужно применить. С обработкой принимаемого сигнала тоже разберемся, есть опыт обработки сигналов ацп гигагерцовиком со всей обвязкой и вычислениями.
Из приемников с близкими скоростями нашёл только пироэлектрики, но во первых они помоему пока только в научных статьях)) и они не передают форму сигнала.

Подскажите пожалуйста хотя бы направление, может не все безнадёжно)))

А чем вы измеряли 100нс импульс от лазера? И не понятно у вас проблема с измерение короткого импульса или диапазоном излучения?

[Quantum1]

А чем вы измеряли 100нс импульс от лазера? И не понятно у вас проблема с измерение короткого импульса или диапазоном излучения?

Пока ни чем не измеряли) этот лазер был сделан другими людьми и по сведениям имеет именно такую импульсную длительность. Мы сейчас только приступили к проработке проекта. До железа не дошли.
Проблемы и диапазоном и с длительностью. Я тупо не знаю как и чем принять сигнал))

Это же импульсный дальномер, надо же принять импульс и время посчитать) . если бы работали на 1мкм проблем бы не было - приемников разных много.

Сообщение отредактировал Quantum1 - Jul 6 2018, 12:53

[MegaVolt]

Я тупо не знаю как и чем принять сигнал))

Так попинать авторов лазера и стрясти с них методику измерения длительности импульса.

[blackfin]

Проблемы и диапазоном и с длительностью. Я тупо не знаю как и чем принять сигнал))

Если денег хватит, то VML10T4:

HgCdTe is the only common material that can detect infrared radiation in both of the accessible atmospheric windows. These are from 3 to 5 µm (the mid-wave infrared window, abbreviated MWIR) and from 8 to 12 µm (the long-wave window, LWIR). Detection in the MWIR and LWIR windows is obtained using 30% [(Hg0.7Cd0.3)Te] and 20% [(Hg0.8Cd0.2)Te] cadmium respectively. HgCdTe can also detect in the short wave infrared SWIR atmospheric windows of 2.2 to 2.4 µm and 1.5 to 1.8 µm.

HgCdTe is a common material in photodetectors of Fourier transform infrared spectrometers. This is because of the large spectral range of HgCdTe detectors and also the high quantum efficiency. It is also found in military field, remote sensing and infrared astronomy research. Military technology has depended on HgCdTe for night vision. In particular, the US air force makes extensive use of HgCdTe on all aircraft, and to equip airborne smart bombs. A variety of heat-seeking missiles are also equipped with HgCdTe detectors. HgCdTe detector arrays can also be found at most of the worlds major research telescopes including several satellites. Many HgCdTe detectors (such as Hawaii and NICMOS detectors) are named after the astronomical observatories or instruments for which they were originally developed.

The main limitation of LWIR HgCdTe-based detectors is that they need cooling to temperatures near that of liquid nitrogen (77K), to reduce noise due to thermally excited current carriers (see cooled infrared camera). MWIR HgCdTe cameras can be operated at temperatures accessible to thermoelectric coolers with a small performance penalty.

HgCdTe can be used as a heterodyne detector, in which the interference between a local source and returned laser light is detected. In this case it can detect sources such as CO2 lasers. In heterodyne detection mode HgCdTe can be uncooled, although greater sensitivity is achieved by cooling. Photodiodes, photoconductors or photoelectromagnetic (PEM) modes can be used. A bandwidth well in excess of 1 GHz can be achieved with photodiode detectors.

PS. Дежа вю: ищется быстрый ИК "фотодиод" на 8-12 микрон..

[Serge V Iz]

Задачка )

10 мкм - это где-то около десятой части электрон-вольта энергии, если рассматривать твердотельное, а не электровакуумное, то нужен полупроводник с соответствующей характеристикой, страшно сказать какая собирающая поверхность, чтоб до него хоть сколько-то энергии от пятна подсвета долетело, и, возможно, еще как-то избавиться от света теплой подстилающей поверхности, который где-то рядом по диапазону. )

А как-нибудь там модулировать и попытаться фазу измерять не получится?

[iliusmaster]

Слишком далеко в ИК.
Тело нагретое до температуры в 310К даст максимум излучения на длине волны в районе 10мкм. Тел нагретых солнцем до температуры 37 градусов может быть множество. Фоновая засветка от близлежащих объектов убьет всю чувствительность. Посчитайте энергетику луча на отражение(ИК очень хорошо поглощается. Отразится ли вообще? Или у вас отражатели специальные установлены?)и возможную энергетику засветки от близлежащей поверхности площадью например 1м^2. Может на стадии расчетов от идеи откажетесь. Кто его знает.
Для поиска приемника можно порыться в книге "Приемники и детекторы излучений. Справочник" за авторством Михаила Бараночникова. Может что и отыщется.
А так обычно это область пиродатчиков и болометров.

[k155la3]

. . . . если бы работали на 1мкм проблем бы не было - приемников разных много.

А преобразовать излучение лазера нелин. кристаллом, волна уменьшится, лазер CO2 останется, принять будет проще.
(вопрос дилетанта)

[Herz]

А преобразовать излучение лазера нелин. кристаллом, волна уменьшится, лазер CO2 останется, принять будет проще.
(вопрос дилетанта)

Наверняка не подойдёт. Похоже авторам "сверху" нужно, чтобы лазер был незаметным.

[k155la3]

. . . . Вообще импульсная мощность лазера чуть больше 1квт. . . . .

А какой режим замера предполагается, непрерывно-импульсный, периодический, "по запросу" ?
Каким образом Вы предполагаете выделение сигнала из фона/помех. Модуляция предполагается ? Например поляризация.

[Serge V Iz]

>Вообще импульсная мощность лазера чуть больше 1квт. Как думаете засветка помешает?
Грубо, оценка порядка величин: по Стфану-Больцману интегральная мощность фонового излучения 0.5кВт/м2 при комнатной температуре. Соответственно, если расходимость луча и поле зрения оптической системы фотоприемника будут порядка метра квадратного, то величины вполне сопоставимые. А метр на 2км еще надо суметь получить, а потом всю эту механическую конструкцию отъюстировпть )

[blackfin]

Грубо, оценка порядка величин: по Стефану-Больцману интегральная мощность фонового излучения 0.5кВт/м2 при комнатной температуре. Соответственно, если расходимость луча и поле зрения оптической системы фотоприемника будут порядка метра квадратного, то величины вполне сопоставимые.

Правильные инженеры ставят перед фотоприемником оптический фильтр, дабы отфильтровать фоновое излучение вне полосы излучения лазера.

[Quantum1]

Куда то пропал мой пост, отвечаю всем заново)))

Наверняка не подойдёт. Похоже авторам "сверху" нужно, чтобы лазер был незаметным.

Да лазер не должен быть в видимом диапазоне...
Помимо того что требуют использовать готовый лазер, приводят аргумент в пользу 10мкм - меньшее затухание в тумане, дымки итд...

Слишком далеко в ИК.
Тело нагретое до температуры в 310К даст максимум излучения на длине волны в районе 10мкм. Тел нагретых солнцем до температуры 37 градусов может быть множество. Фоновая засветка от близлежащих объектов убьет всю чувствительность. Посчитайте энергетику луча на отражение(ИК очень хорошо поглощается. Отразится ли вообще? Или у вас отражатели специальные установлены?)и возможную энергетику засветки от близлежащей поверхности площадью например 1м^2. Может на стадии расчетов от идеи откажетесь. Кто его знает.
Для поиска приемника можно порыться в книге "Приемники и детекторы излучений. Справочник" за авторством Михаила Бараночникова. Может что и отыщется.
А так обычно это область пиродатчиков и болометров.

справочник уже читали этот)) но там ничего похожего)))
Расчеты сейчас стараемся провести, пока до конечного результата не дошли..
отражение в идеале происходит просто от местности, но как минимум от зданий деревянных или кирпичных...

Если не сложно подскажите справочник с коэффиентами отражений разных материалов в зависимости от длинны волны, и к примеру угла падения...
та литература, что я находил, рассматривала в основном узкие частные... полезной информации выудить не удалось....

Вообще импульсная мощность лазера чуть больше 1квт. Как думаете засветка помешает?

Если денег хватит, то VML10T4:


PS. Дежа вю: ищется быстрый ИК "фотодиод" на 8-12 микрон..

да штука хорошая еще у vigo подобное нашел... но цена конечно вах......*))) хотя если не будет альтернативы то может и придется)))

Задачка )

10 мкм - это где-то около десятой части электрон-вольта энергии, если рассматривать твердотельное, а не электровакуумное, то нужен полупроводник с соответствующей характеристикой, страшно сказать какая собирающая поверхность, чтоб до него хоть сколько-то энергии от пятна подсвета долетело, и, возможно, еще как-то избавиться от света теплой подстилающей поверхности, который где-то рядом по диапазону. )

А как-нибудь там модулировать и попытаться фазу измерять не получится?

Если найдется более простой электровакуумный вариант решения вопроса, я только за)))
была мысль применить обычный ФЭУ, а перед ним люминофор поставить... т.е. перевести сигнал в ближний ик или вообще в видимый... но я не смог найти люминофоров поглощающих 10мкм а испускающих 0,5-1мкм*))) и я не в курсе как у них с быстродействием...

по поводу модуляции - может и получиться... но все одно - принять сигнал чем то надо...

А какой режим замера предполагается, непрерывно-импульсный, периодический, "по запросу" ?
Каким образом Вы предполагаете выделение сигнала из фона/помех. Модуляция предполагается ? Например поляризация.

Режим работы - один импульс на 1мс. т.е. 1кГц, но лазер может быстрее возможно в дальнейшем потребуется частоту поднять...

По отделению от помех... если приемник будет линейный, то с помощью 1ГГц АЦП снимаем все время(с запасом) полета сигнала(к примеру 30мкс), далее обрабатываем с учетом переотражения от трассы(можно пульнуть допустим выше всех объектов и принять только трассу, далее вычесть/учесть трассу при боевом измерении), далее ищем наш пик итд... пока не разобрались до конца с тем ЧЕМ мы будем принимать сигнал про борьбу с помехами трудно говорить...

линейная поляризация скорее всего будет...

про модуляцию уже написал, не очень понятно что модулировать? тем более пока не ясно чем сигнал принимается))

Сообщение отредактировал Quantum1 - Jul 7 2018, 16:13

[k155la3]

Для более менее точности требуется скорость срабатывание 1нс.

Сомневаюсь, что для ФЭУ и люминофора (тем более люминофор в дальнем ИК - специфическая весч), это реально.Если использовать приемники которые предложили Вам выше, наиболее реально использовать фазовый метод но в импульсной реализации.
Это упростит и детектирование, как "пачки" импульсов, так и точную временнУю "засечку" на их основе.

[Quantum1]

Сомневаюсь, что для ФЭУ и люминофора (тем более люминофор в дальнем ИК - специфическая весч), это реально.Если использовать приемники которые предложили Вам выше, наиболее реально использовать фазовый метод но в импульсной реализации.
Это упростит и детектирование, как "пачки" импульсов, так и точную временнУю "засечку" на их основе.

точность(дискретность) измерения 20см достаточно... отсюда и 1нс...

т.е. генерить лазером с амплитудной модуляцией с частотой допустим 50мгц, в течении допустим 500нс? это вы имеете ввиду под пачкой? просто не очень понял...
про "кодированные" пачки... т.е. несколько импульсов 100нс(с разным временным интервалом) с в течении 1 мкс... мы сейчас плотно думаем, но пока не уверены что лазер это сможет...

Сообщение отредактировал Quantum1 - Jul 7 2018, 17:11