19.02.2019

Berechnung von NET

Berechnung der NET (Noise Equivalent Temperature - Rauschäquivalenztemperatur)
für einen thermischen (schwarzen) pyroelektrischen IR-Detektor

Die NET (Noise Equivalent Temperature) ist definiert als die minimale detektierbare Temperatur, bei der das Signal des Detektors durch die Optik gleich dem Rauschen ist (SNR = 1).

Die rauschäquivalente Leistung (NEP) ist die minimale detektierbare Leistung, die ein Detektor mit einem S/N von 1 messen kann.
D Star (D*) ist die spezifische Detektivität unter Berücksichtigung der Größe des Detektorelements.

Bei der Charakterisierung des NET müssen wir die optische Leistung auf der aktiven Fläche des Detektors in Bezug auf eine minimale Temperaturdifferenz oder DT definieren, die diese Leistungsdifferenz oder Erregung verursacht.

Nachstehend finden Sie die Erregung (MBB814) als Funktion der Temperatur und der Wellenlänge im Bereich von 8 bis 14 Mikrometern bei einem 300 K BB:

C1 = 3.7413 x 10¹²,
C2 = 1.4388,
T_bb = 300 °K, U
Untere Wellenlänge 8 x 10⁴ cm,
Obere Wellenlänge 14 x 10⁴ cm, ε = .999

M B B 814 = [\int_{A}^{B} C_{1} \cdot (\frac{1}{L^{5}}) (e x p (\frac{C_{2}}{L \cdot T b b}) - 1)^{- 1} \cdot \frac{C_{2}}{L \cdot T b b^{2}} \cdot \frac{1}{(e x p (\frac{C_{2}}{L \cdot T b b}) - 1)} d L] \cdot ε

MBB814 = 3.285 x 10⁶Watts/cm²

Detektor und optische Eigenschaften

(Typischer MWA 4110 1 mm Ø LTO mit Rv und Vn @10Hz 1Hz BW)

\begin{array}{c} R v = 2500 \frac{V}{W} V n; R v = 6 \cdot 10^{- 6} V / s q r t . H z .; N E P = \frac{V n}{R v} \\ N E P = 2.4 * 10^{- 10}; F_{n u m b e r} = - 1.2 d d = .1 A d = \frac{d d^{2}}{4} \cdot 𝜋 \\ A d = 0.008 D s t a r = \frac{R v \sqrt{A d}}{V n}; D s t a r = 3.693 \cdot 10^{10} \end{array}

Bei einer Berechnung mit einem SNR von „1“ erhalten wir den NET-Wert

N E T = \frac{F_{n u m b e r}^{2} \cdot N E P}{M B B 814 \cdot A d \cdot S N R} N E T = 0.0134 ° K

Alternativ kann NET auch mit D* berechnet werden:

N E T = \frac{F_{n u m b e r}^{2}}{(\sqrt{A d}) M B B 814 \cdot D s t a r \cdot S N R} N E T = 0.0134 ° K

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein typischer pyroelektrischer Detektor vom Typ MWA 4110 LTO mit einem Durchmesser von 1 mm, einer Frequenz von 10 Hz und einer Signalstärke von F# 1,2 einen NET-Wert von 13,4 mK erreichen kann.

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