微弱信號檢測

1、光電檢測技術(shù) 微弱光檢測一、相關(guān)檢測原理21 相關(guān)函數(shù)22、相關(guān)檢測3二、鎖定放大器61、基本原理62、鎖定放大器的主要參數(shù)8三、光子計數(shù)技術(shù)101、基本原理102、光子計數(shù)器的組成133、光電倍增管144、光子計數(shù)系統(tǒng)的測量誤差15 在許多研究和應(yīng)用領(lǐng)域中，都涉及到微弱信號的精密測量。然而，由于任何一個系統(tǒng)部必然存在噪聲，而所測量的信號本身又相當(dāng)微弱，因此，如何把淹沒于噪聲中的有用信號提取出來的問題具有十分重要的意義。在光電探測系統(tǒng)中，噪聲來自信號光、背景光、光電探測器及電子電路。通常抑制這些光學(xué)噪聲和干擾的方法是：合理壓縮系統(tǒng)視場，在光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上抑制背景光，加適當(dāng)光譜濾波器，空間濾波器等

2、以抑制背景光干擾。合理選擇光信號的調(diào)制頻率，使信號頻率遠離市電(50Hz)頻率和空間高頻電磁波頻率，偏離lf噪聲為主的區(qū)域，以使光電探測系統(tǒng)在工作的波段范圍內(nèi)達到較高的信噪比。此外，在電子學(xué)信號處理系統(tǒng)中采用低噪聲放大技術(shù)，選取適當(dāng)?shù)碾娮訛V波器限制系統(tǒng)帶寬，以抑制內(nèi)部噪聲及外部干擾。保證系統(tǒng)的信噪比大大改善，即使信號較微弱時，也能得到S/N>1的結(jié)果。但當(dāng)信號非常微弱，甚至比噪聲小幾個數(shù)量級或者說信號完全被噪聲深深淹沒時，再采用上述的辦法，就不會有效，必須利用信號和噪聲在時間特性方面的差別，也即利用信號和噪聲在統(tǒng)計特性上的差別去區(qū)分它們，來提取被噪聲淹沒的極微弱信號，即采用相關(guān)檢測原理來

3、提取信號。一、相關(guān)檢測原理利用信號在時間上相關(guān)這一特性，可以把深埋于噪聲中的周期信號提取出來，這種攝取方法稱為相關(guān)檢測或相干接收，是微弱信號檢測的基礎(chǔ)。信號的相關(guān)性用相關(guān)函數(shù)采描述，它代表線性相關(guān)的度量，是隨機過程在兩個不同時間相關(guān)性的一個重要統(tǒng)計參量。1 相關(guān)函數(shù)相關(guān)函數(shù)Rxy是度量兩個隨機過程x(t), y(t)間的相關(guān)性函數(shù)，定義為 （1）式中為所考慮時間軸上兩點間的時間間隔。 如果兩個隨機過程互相完全沒有關(guān)系(例如信號與噪聲，則其互相關(guān)因數(shù)將為一個常數(shù)，并等于兩個變化量平均值的乘積；若其中一個變化量平均值為零(例如噪聲)，則兩個變化量互相關(guān)函數(shù)Rxy將處處為零，即完全獨立不相關(guān)。如果兩

4、個變化量是具有相同基波頻率的周期函數(shù)，則它們的互相關(guān)函數(shù)將保存它們基波頻率以及兩者所共有的諧波?；ハ嚓P(guān)函數(shù)中基波及諧波的相位為兩個原函數(shù)的相位差。當(dāng)x(t)=y(t)，此時相關(guān)函數(shù)Rxx稱為函數(shù)x(t)的自相關(guān)函數(shù)。例:(1)正弦波設(shè)有一頻率為0的正弦波x(t)=Asin(0t+)，則由式（1）得 （2）(2) 帶通白噪聲根據(jù)Wiener Khint Chine定理，x(t) 的功率譜密度Sx()與Rxx()之間滿足傅立葉變換關(guān)系，即 （3）可定義為 （4）于是由式（3）求得 （5）2、相關(guān)檢測 簡單說來相關(guān)檢測就是利用信號具有良好的時間相關(guān)性和噪聲的不相關(guān)性，把淹沒與噪聲中的信號提取出來。相

5、關(guān)檢測分為自相關(guān)和互相關(guān)檢測。1）自相關(guān)檢測 圖1 為自相關(guān)檢測的原理方框圖。圖中x(t)代表被測信號，它由信號Si(t)和噪聲信號外Ni(t)組成，即 （6）將x(t)經(jīng)過自相關(guān)處理，即把x(t)分成兩路信號，其中一路經(jīng)過延時器D延遲一段時間, 延遲后的信號表示為x(t-)。圖1 自相關(guān)檢測的原理圖將未經(jīng)延遲的信號x(t)與x(t-)同時送入乘法器，再將其輸出經(jīng)過積分運算處理，最后便得到x(t)的自相關(guān)信號Rxx()。在實際測量中，只能對x(t)作有限時間的測量，設(shè)測顯時間從0開始到T結(jié)束，則短時間相關(guān)函數(shù)Rxx()為: （7）把（6）式代入上式，展開后，Rxx()是以下4個相關(guān)函數(shù)的和。

6、（8）式中，Rss()和Rnn()分別為信號和噪聲的自相關(guān)函數(shù)，及Rsn()和Rns()為信號與噪聲的互相關(guān)函數(shù)。通常噪聲的平均值為零，隨時間的增加Rnn()0，并且通常信號和噪聲在時間上不相關(guān)，Rsn()和Rsn()隨時間的增加很快衰減至零。相反，信號Si(t)通常為周期信號，是相關(guān)的，Rss()將隨時間t的增加遠大于Rnn()。這樣，被測信號x(t)經(jīng)過自相關(guān)處理后，其輸出信號的自相關(guān)函數(shù)只Rxx()近似寫為 （9）上式表明，經(jīng)過自相關(guān)處理后，保留了信號，抑制了噪聲，這就是相關(guān)檢測要達到的目。舉例：作為一個例子，設(shè)被測信號Si(t)為一余弦周期信號，Si(t)=Acos(0t+)，相應(yīng)為自

7、相關(guān)因數(shù)尺。Rss()(1/2)Acos0，如圖2實線所示，而噪聲相關(guān)函數(shù)Rnn()隨的增加衰減得很快，如圖虛線所示。分析表明，當(dāng)信號與噪音同時經(jīng)過自相關(guān)處理后，隨著延遲時間的增加，輸出信號中的周期變化信號Si(t)被顯示出來，而噪音消失殆盡。圖2 余弦周期信號的自相關(guān)函數(shù)，噪音經(jīng)過自相關(guān)檢測消失殆盡2）互相關(guān)檢測與自相關(guān)檢測類似，互相關(guān)檢測是利用一個與待測信號x(t)同頻率的周期信號y(t)。圖3 互相關(guān)檢測的原理圖利用y(t)，對被噪聲干擾的信號x(t)= Si(t)+Ni(t)作互相關(guān)處理，其原理方框圖見圖（3）所示。圖中y(t)為參考信號，經(jīng)過延遲電路后變?yōu)閥(t-)，將y(t-)與待

8、測信號x(t)同時輸入乘法器進行乘法運算，再經(jīng)過積分運算，由于噪聲與參考信號y(t-)是不相關(guān)的所以在輸出端得到x(t)與y(t-)的互相關(guān)函數(shù)：Rxy()=Rsy() （10）上式表明，最后輸出的信號只保留與參考信號y(t-)相關(guān)的信號部分，噪音卻被完全抑制掉。此外，有限時間測量中產(chǎn)生的干擾，互相關(guān)測量比自相關(guān)測量要少兩項。故互相關(guān)檢測抑制噪音能力比自相關(guān)檢測強，這是互相關(guān)檢測的優(yōu)點。但是互相關(guān)檢測要求用與被測信號同頻率的參考信號y(t)，當(dāng)被測信號x(t)未知時，要取得與Si(t)同頻率信號是困難的，這是一般就不能采用互相關(guān)檢測。二、鎖定放大器 鎖定放大器(Look-In Amplifie

9、rs)是根據(jù)互相關(guān)檢測原理做成的相關(guān)檢測儀器，使儀器抑制噪聲的性能提高了好幾個數(shù)量級。另外還可以用斬波技術(shù)，把低賴以至直流信號變成高頻交流倍號后進行處理，從而避開了低頻段的1/f噪聲影響。1、基本原理 鎖定放大器有一個與待測信號同步的參考信號，并同時送入相敏檢波器PSD。圖4為鎖定放大器原理方框圖。它主要由三個單元組成：信號通道、參考通道、相敏檢波器。信號通道將伴有噪聲的待測信號進行放大，并經(jīng)選頻放大器對所包含的噪聲進行抑制，以滿足PSD的要求；參考通道將與待測信號同頻的參考信號進行整形、選頻放大和移相，輸出與待測信號同相的方波，并送入PSD作為控制信號；PSD是鎖定的放大器的核心，由一個乘法

10、器和一個低通濾波器組成，如圖4所示，它直接檢測出淹沒在噪聲中的待測信號，輸出一個與待測信號成正比的直流電壓，其極性和相位與參考信號的相位有關(guān)。圖4 鎖定放大器基本原理圖圖5 參考信號為方波的鎖定放大器被測信號為正弦波VA(t)，參考信號VB(t)是頻率為R的單位方波，相位可從0至360度連續(xù)可調(diào)。 （11）被測信號VA(t)和參考信號VB(t)通過模擬乘法器，輸出信號V0為及相位的以及近似表達式： （12） （13）式中R0和C0為低通濾波器參數(shù)。由此可見，相關(guān)器PSD可以通過奇次諧波而抑制偶次諧波，它的傳輸函數(shù)類似于一個方波的傳輸因數(shù)。所以，通常又稱相敏檢波器PSD為以參考信號頻率R為參數(shù)的

11、方波匹配濾波器。其基波(n=0)響應(yīng)可以表示為： （14）當(dāng)信號頻率時0=R，相關(guān)器的輸出電壓V0為 （15）式中，V0為直流電壓，其大小正比于輸入信號幅值VA0和待測信號與參考信號之間的相位差的余弦。改變相位差可求得待測信號的幅值和相位。由于相關(guān)檢測利用了長時間對信號的積累原理，所以最終輸出的信號不再是周期變化的信號，而是被PSD平滑了的直流信號。為了進一步理解相關(guān)器輸出的特點，現(xiàn)將待測信號VA(t)與參考信號VB(t)同時作圖，圖中待測信號VA(t)與參考信號VB(t)的頻率0=R。相關(guān)器輸出波形分別繪于圖（6）中。圖（6） (a)、(b)表示0、180度時，其輸出V0最大，只是二者極性剛

12、好相反；圖(6) (c)、(d)表示嚴90o、270o時，其輸出V0=0o由圖可見，鎖定放大器在工作時需要注意選擇參考信號的相位，以保證信號輸同相位。 圖6 鎖定放大電路中各種波形2、鎖定放大器的主要參數(shù)a等效噪聲帶寬因為PSD的積分器是一及C濾波器，其等效噪聲帶寬定義為 （16）b等效信號帶寬 由式(565)可知，鎖定放大器輸出信號V。與待測信號的幅值成正比且與待測信號和參考信號的頻差（0-R）有關(guān)。因此，等效帶通濾波器帶寬可以做得很窄，也就是可以用一個只RC濾波器來壓縮帶寬。對于PSD的RC低通濾波器，其等效信號帶寬為, 并且也可以看做等效帶通濾波器的帶寬。 （17）由于等效噪聲帶寬fs與

13、fn有一定關(guān)系，若fs越窄，則fn。越窄，對噪聲抑制也越好，因此，品質(zhì)因數(shù)Q也表征了帶通放大器對噪聲的抑制能力。 （18）目前國內(nèi)外生產(chǎn)的鎖定放大據(jù)的等效噪聲帶寬fn在10-3Hz數(shù)量綴，少數(shù)的可達到4*10-4Hz比，信號帶寬fs=f0.7=2.5*10-4Hz。fs、fn的數(shù)值表明，儀器具有十分窄的信號和噪音帶寬。如果工作頻率fs =100kHz，則鎖定放大器的等效Q值為39×108。這樣高Q的帶通濾波器是一般常規(guī)濾波器所不能達到的。對于一個具有的帶通濾波器，元器件參數(shù)不穩(wěn)定會導(dǎo)致濾波器不能正常工作，因為任何因素引起的信號頻率漂移將使信號不能通過濾波器。而相關(guān)器并不是一個真正的帶

14、通濾波器，只是等效于一個帶通濾波器或者說相當(dāng)于一個“跟蹤”濾波器。由于待測信號與參考信號嚴格同步，就能保證在很窄的fs條件下輸出信號并抑制噪聲，因此不必擔(dān)心由于溫度、環(huán)境和頻率變化所引起元器件參數(shù)的不穩(wěn)定性對濾波器性能的影響。c信噪比改善由于相關(guān)檢測實質(zhì)上是將信號進行積累使噪聲得到抑制，因此輸出信噪比SNRo必定優(yōu)于輸入信噪比SNRi，通常用信噪比改善SNIR參數(shù)來描述，定義為 （19）白噪音電壓和噪音帶寬平方根成正比，如熱噪音電壓為輸出等效噪聲帶寬: (20)顯然信噪比改善情況與鎖定放大器抑制噪聲能力有關(guān)，即與噪聲帶寬被壓縮的程度有關(guān)故式（19）又可寫作 (21)式中fni和fno分別為鎖定

15、放大器輸入和輸出的等效噪聲帶寬。設(shè)儀器輸入等效噪聲帶寬為fni=100kHz，它的輸出等效噪聲帶寬fno=4*10-4Hz，那么鎖定放大器的信噪比改善為1.6*104。此結(jié)果表明，鎖定放大器使信噪比提高了一萬多倍，即倍噪比提高了80dB以上。這足已表明采用相關(guān)技術(shù)所設(shè)計的鎖定放大器具有很強的抑制噪聲的能力。最后要強調(diào)的是，鎖定放大器與一般帶通放大器不同，其輸出信號不是輸入信號簡單的放大，而是把輸入的交流信號變?yōu)橹绷餍盘?。換言之，它不能恢復(fù)原有信號的波形，使用時要注意這一點。三、光子計數(shù)技術(shù)光子計數(shù)器也是一種檢測弱光信號的儀器，它在激光研究，熒光測量，光吸收，光散射譜研究等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)

16、用。在質(zhì)譜分析、x射線測量、基本粒子以及生物、醫(yī)學(xué)等研究工作中，也都廣泛使用了光子計數(shù)技術(shù)。光子計數(shù)技術(shù)是測量弱光功率或小光子速率的一種技術(shù)。微光信號由每秒幾個到幾百萬個光子組成，所發(fā)射的每個光子之間都有隨機的時間間隔，記錄由它們引起的電脈沖數(shù)，就可測得光功率值。單個光子被光電倍增管陰極吸收后激發(fā)出光電子，經(jīng)過倍增系統(tǒng)的倍增，在陽極上可收集到105108個電子。由于光電倍增管渡越時間的離散性和輸出端的時間常數(shù)，通過負載電阻和放大器將輸出一個脈沖半寬度為幾到幾十納秒的電流或電壓信號，這個信號再經(jīng)甄別器后就可被計數(shù)器計數(shù)。光子計數(shù)技術(shù)只適用于測量大約每秒發(fā)射10。個以內(nèi)分立光子的弱光信號。其特點是

17、： (1)通過光電子脈沖測量光輻射量，系統(tǒng)探測靈敏度高，抗噪聲能力強； (2)系統(tǒng)穩(wěn)定，容易排除電源波動、探測器漏電流和放大器零漂等因素對測量精度的影響；(3)數(shù)字量輸出，可直接同計算機或數(shù)字式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)聯(lián)機，實現(xiàn)最佳測試。1、基本原理 在弱光探測的光子計數(shù)器中，需要采用具有倍增效應(yīng)、靈敏度很高的光電倍增管作為光電變換器件。當(dāng)可見光能量小于10-14w(相當(dāng)于104光子秒)時，利用光電倍增管可觀察到一些代表光子能量的序列脈沖。圖（7）給出了不同入射光強下光電倍增管的輸出信號。不難看出，當(dāng)光強小到10-16W時，可測得一個個不重疊的光子脈沖波形，如圖7所示。在1ms的時間內(nèi)只出現(xiàn)幾個脈沖，有時

18、甚至一個脈沖也沒有，輸出信號中沒有直流成分，這說明沒有光脈沖(光子)重疊，而是分離的單個光子探測過程，在這樣的弱光下，光強度的變化已不能直接看到，光子起伏是主要的。對于這樣隨機出現(xiàn)的光電子脈沖只能對其進行計數(shù)統(tǒng)計。光子計數(shù)器就是在給定時間段內(nèi)對光電子脈沖進行多次重復(fù)記數(shù)。圖7 不同光功率下光電信號的不同特性某一時間間隔t內(nèi)入射光子的平均數(shù)為R, 當(dāng)連續(xù)不停地計數(shù)m次時，測量中得出光子到達的計數(shù)率分布。當(dāng)測量次數(shù)無限多時，頻率分布就接近于概率分布，它服從于泊松概率分布。即在時間t內(nèi)有n個光子到達光電增管光陰極的概率為： (22) (23)根據(jù)泊松分布標準偏差()，將入射光功率減少到100光子/m

19、，如果用一秒的時間間隔對光子計數(shù)并反復(fù)測量多次，就會發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果大多在100±10之內(nèi)。這些計數(shù)的起伏，就是光子速率的起伏，也是造成檢測過程中出現(xiàn)“散粒噪聲”的原因，通常把它稱謂“信號內(nèi)部噪聲”。+圖8 對光子計數(shù)的統(tǒng)計分布 由上述討論可知，觀察光信號的量子特性時，所用光子計數(shù)器必須首先能夠顯示和分辨出光電子脈沖而不被展寬；其次要能將光電子脈沖信號從噪聲中甄別(提取)出來。實驗證明，當(dāng)探測系統(tǒng)的帶寬大于光電子脈沖平均速率的二十多倍時，在探測系統(tǒng)分辨時間內(nèi)同時發(fā)生兩個光電子脈沖的概率可小到百分之一以下。此時，就可基本保證光電子脈沖不被展寬而能重現(xiàn)。此外，要能從噪聲中提取光電子脈沖，必須

20、對光電倍增管噪聲譜有所了解，并采用相干檢測技術(shù)恢復(fù)光電子脈沖信號。光子計數(shù)器在正常狀態(tài)下應(yīng)該是對單光電子脈沖進行計數(shù)，當(dāng)多光電子脈沖相重疊時就會出現(xiàn)漏計，即把多個脈沖記為一個脈沖，使計數(shù)值與入射光子數(shù)不成線性關(guān)系。光于計數(shù)器所采用的光電倍增管是具有二次電子發(fā)射的倍增器件。二次電子發(fā)射和暗電流對光電子計數(shù)將會帶來影響。光電倍增管的二次發(fā)射是一個隨機過程。二次電子發(fā)射的隨機性使實際輸出的光電子脈沖幅度并不相同，具有一個脈沖幅度分布。光電倍增管中暗電流對測量引入的噪聲是熱電子發(fā)射，它與溫度有關(guān)，也與陽極材料、面積有關(guān)。熱噪聲中，陰極的熱電子脈沖分布與光電子相似，而倍增極的噪聲脈沖幅度較低。圖9表示了

21、光電倍增管輸出噪聲與信號幅度分布的示意圖。橫座標表示噪聲與單光電子的幅度電平(能量)，縱座標則表示其幅度電平的分布概率。由圖可知，暗噪聲脈沖幅度譜的峰值與信號單光子脈沖幅度的峰值位置不同，前者集中在低電平范圍，后者則相對集中于高電平范圍。而對于光電倍增管存在的后向脈沖(離子撞擊光電陰極產(chǎn)生的脈沖、切侖可夫脈沖等)通常是由于宇宙射線等背景幅射引起的，其幅度電平遠比光電子脈沖幅度電平高，如圖9中曲線所示。利用噪聲與信號脈沖幅度電平分布的不同，選擇不同的幅值(電平)甄別器，使計數(shù)器只計數(shù)脈沖幅度Vh1<Vh<Vh2之間的脈沖，則大部分噪聲脈沖可被甄別掉，而信號脈沖所受的損失可以忽略，因此

22、，選擇適當(dāng)電平的甄別器是光子計數(shù)器的重要問題。圖9 光電倍增管的輸出光電子脈沖信號光子計數(shù)器正常測量狀態(tài)是使它工作在線性范圍之內(nèi)，也就是說光子計數(shù)器有一個它可能測量的光子速率范圍。線性范圍的上限取決于光子計數(shù)器對單光子的分辨能力，即能把兩個光子區(qū)分開，而不致于把兩個光電子脈沖混淆為二個脈沖的能力。線性范圍的下限取決于光子計數(shù)器的內(nèi)部噪聲。在無光照時，光子計數(shù)器內(nèi)部噪聲形成的計數(shù)值。如果這個值比較高，那么光子最小速率就低，信噪比也就低，所以系統(tǒng)內(nèi)部噪聲決定了線性范圍的下限。2、光子計數(shù)器的組成 光子計數(shù)器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計數(shù)器等組成。光子計數(shù)器工作時，光電倍增管的光電陰極接受光

23、輻射的照射，在光電倍增管的負載上形成一系列電脈沖，這些脈沖經(jīng)放大器放大后加在甄別器的輸入器上。甄別器濾除部分噪聲脈沖，只允許那些與光輻射功率成正比的脈沖通過，并送計數(shù)器計數(shù)。計數(shù)器的輸出可直接用作光功率的數(shù)字記錄，也可再經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換后作為模擬量輸出。圖10是典型光子計數(shù)器的組成框圖。圖10 典型的光子技術(shù)器的組成3、光電倍增管圖是一個端面作窗口的端窗式聚焦型光電倍增管原理圖。光束經(jīng)過光電倍增管末端的一個窗口射入管內(nèi)。光陰極采用半透明的材料，光于透射過光電倍增管的窗口到達光陰極，根據(jù)外光電效應(yīng)原理，光陰極吸收一個給定能量的光子應(yīng)發(fā)射一個光電子，并受聚焦電場的控制而飛向第一倍增極。因為光陰極和第一倍

24、增極之間有電位差，電子從電場獲得能量而與第一倍增極碰撞時，將發(fā)射幾個二次電子。然后，二次電子又從第一倍增極飛向第二倍增極，這是因為第一倍增極和第二倍增極之間有電位差的緣故。同樣，每一個二次電子在飛向第二倍增極途中獲得能量，當(dāng)它們到達第二倍增極時，使第二倍增極發(fā)射更多的二次電子。而這些二次電子又被第二倍增極吸引，這樣一級級倍增，在陽極將收集到大量電子。一般，光電子通過倍增器可得到105108倍的電子倍增。圖11 端窗式聚焦型光電倍增管結(jié)構(gòu)圖 光電子從光陰極發(fā)射后到達陽極時將有一個時間延遲，稱謂渡越時間。由于每個光電子的渡越時間存在的差異，因而倍增過程小的所有電子不可能同時到達陽極。渡越時間的差異

25、是由于各個電子到陽極所需時間不同引起的，這一現(xiàn)象稱渡越時間離散。實際上，每一個光電子經(jīng)過倍增后，在陽極使得到一定寬度的陽極電流脈沖。脈沖寬度與光電倍增管的渡越時間離散有關(guān)。此電流脈沖對陽極寄生電容C和負載電阻R組成的月RC電路進行充電，即得陽極輸出脈沖。光電倍增管有兩種工作方式。一種是陽極接地工作方式，其特點是輸出端可與放大器直接聯(lián)接輻合，缺點是接地的屏蔽外罩與光電陰極間的負高壓容易形成漏電流而附加噪聲輸出。另一種是陰極接地助工作方式，這種方式雖無陽極接地方式漏電流大的缺點，但需要輸出端與放大器間采用電容鍋合，以便隔開倍增管的高壓對放大器的影響，這種電容耦合方式往往會影響光電倍增管的高頻工作特

26、性。 光電倍增管的工作偏置電壓對光電倍增管的增益有很大的影響。一般地說，偏置工作電壓愈高，增益愈大，但也由此帶來光電倍增管的非線性工作特性增強，這是由高偏壓工作時離子和反饋光引起的電脈沖所致。偏置電壓進一步提高，光電流逐漸趨于飽和，而暗電流則隨電壓的升高而迅速增大。圖12顯示了光電倍增管計數(shù)率與偏置工作電壓的這一關(guān)系。為了使光電倍增管有較高的工作靈敏度，又不致受噪聲的太大影響，通常要精心選擇光電倍增管的工作狀態(tài)，使其工作在信號電流開始出現(xiàn)飽和的偏置電壓處，以保證有最大的輸出信噪比。圖12 光電倍增管的工作偏置電壓和信噪比4、光子計數(shù)系統(tǒng)的測量誤差光子計數(shù)系統(tǒng)工作于高計數(shù)率時，由于光脈沖的堆積效應(yīng)和甄別器與計數(shù)電路的死時間會造成計數(shù)損失，因而帶來測量誤差。而對極弱光的測量，由于低計數(shù)串時本底噪