评价探测器的探测性能常用它的信噪比、噪声等效功率NEP和探测灵敏度D*来描述。在任何探测器的输出端,总存在着一些毫无规律、事前无法预测的电压起伏,这种探测器固有、不可避免的现象称之为“噪声”。NEP是表示得到与噪声输出相等的信号输出时输入信号的大小。要真正确定辐射信号的存在,入射辐射功率应为NEP的2~6倍。NEP基本能表达一个探测器的探测能力,但它的大小依赖于探测器元件的面积A,也依赖于放大器频带宽度Δf。为了比较探测器的优劣,需用探测灵敏度 D*来衡量。D*是与 NEP 成反比的量(王建宇,2002;Herbert J.K.,1993),由下式求出:
D*=(A·Δf)1/2/NEP (5-6-1)
信噪比是指信号对噪声的比值,通常称为系统的灵敏度,当元件面积为1cm2、频带宽度为1Hz、照射光的入射功率为1W时,D*的值等于探测器输出信号与其噪声之比,即信噪比。可表示为:
成像光谱岩矿识别方法技术研究和影响因素分析
系统的信噪比和探测器灵敏度(D*)、波段带宽成线性关系,和瞬时视场角IFOV成正比,但D*的大小受探测器制造工艺的限制,而波段带宽和IFOV应根据用户的需求和实现的可能性来选定;选用面积大的探测器,可以提高系统的信噪比,但在一定的IFOV情况下,探测器的增大就要增加系统的焦距,这样光谱仪的体积就以探测器的线度乘三次方的关系增加,相应重量也随之增加。另外,探测器的面积过大,也会使器件的性能下降;一旦系统的探测器和系统的瞬时视场已被选定,在光学系统设计中,在影像质量允许的情况下,光学系统的焦距f数应尽量地小,系统的信噪比随f数的减小以平方根关系增加;增加像元成像时的积分时间,可以提高信噪比,这样可以通过提高光机扫描效率、多元并扫或面阵推帚的办法达到。