阴极灵敏度SK
阴极光照灵敏度SK是指光电阴极本身的积分灵敏度。定义为光电阴极的光电流Ik除以入射光通量Φ所得的商
Sk?IK(?A/Lm) ?侧光电倍增管阴极灵敏度，阴极为一极，其它各极连在一起为另一极。入射到阴极K的光照度为E，光电阴极的面积为A，则光电倍增管接受到的光通量为
??E?A
若已知光照度E，光电阴极的面积A，用G测得光电流IK，则可计算出阴极灵敏度。 阳极灵敏度Sp
阳极光照灵敏度Sp定义是指光电倍增管在一定工作电压下阳级输出电流与照射阴极上光通量的比值
Sp?Ip?(A/Lm)
2） 放大倍数(电流增益)G
放大倍数G(电流增益)定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳极电流Ip与阴极电流IK间的比值。
G?IpIK?SpSK
放大倍数G取决于系统的倍增能力，因此它是工作电压的函数。 3） 暗电流Id
当光电倍增管在完全黑暗的情况下工作时，在阳极电路里仍然会出现输出电流，称为暗电流，暗电流与阳极电压有关，通常是在与指定阳极光照灵敏度相应的阳极电压下测定的。 4）伏安特性
有阳极伏安特性和阴极伏安特性之分 阴极伏安特性：定义为当光照度E一定时，阴极电流IK与阴极和第一倍增极之间的电压（阴极电压）VK的关系。当VK大于几十伏后，阴极电流开始趋向饱和，且与光照度成线性变化。
阳极伏安特性：定义为当光照度E一定时，阳极电流Ip与最后一级倍增极之间的电压（阳极电压）VA的关系。当VA大于几十伏后，阳极电流开始趋向饱和，且与光照度成线性变化。如下图所示：
图10 阴极、阳极伏安特性
(二) 四象限光电探测器
由四象限探测器组成的光电定向是指用光学系统来测定目标的方位，该系统框图如下图：
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发射部分接收部分信号处理电路A/D转换单片机计算机显示 图11 系统结构图
*系统电路框图如下
1.发射部分
发射部分主要由650nm激光器、NE555组成的脉冲发生器组成。 2.接收部分
接收部分主要由四象限探测器承担。四象限光电探测器是是将四个性能完全相同的探测器按照直角坐标排列成四个象限做在同一芯片上，通常称四象限管，如下图所示：
图13 四象限探测器
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四个象限之间的间隔称为“死区”。在可见光和近红外波段，光电探测器目前广泛采用硅光电池和硅光电二极管。光电探测器有光照射时产生电信号。
二维方向上目标的方位定向原理如下图所示：
由光学系统和四象限探测器组成接收系统，目标光信号经光学系统后在四象限光电探测器上成像。四象限探测器放在光学系统后焦面附近，光轴通过四象限探测器的十字沟道中心，因四象限探测器的位置略有离焦，于是接收目标的像为一圆形光斑。当目标成像在光轴上时，圆形光斑中心与四象限探测器中心重合。因四象限探测器中四个探测器件受照的光斑面积相同，输出相等的脉冲电压。当目标成像不在光轴上时，目标像的圆形光斑的位置在四象限探测器上相应的有偏移，四个探测器件受照的光斑面积不同，输出不相等的脉冲电压。比较四个光电信号的幅度大小就可以知道目标成像在哪个象限上（也就知道了目标的方位）。
3、信号处理电路
信号处理电路包括四象限探测器的偏置与放大电路、展宽电路和运算电路： （1）四象限探测器的偏置与放大电路
单脉冲定向系统中，光脉冲通常由激光产生，其脉冲宽度一般为几十纳秒级，也可作得更窄。而重复频率比较低，一般为几十赫兹。这种信号要用来指示与控制需要放大与展宽。另一方面由于探测器的性能不可能完全一致，放大器可以起补偿和均衡作用。偏置与放大电路通常都与探测器做在一起。 （2）展宽电路
窄脉冲展宽实质是峰值保持的一个特例。由于脉冲宽度极窄要求电路响应快而又要保持相对较长的时间，而且还需要有较高的线性输出，所以展宽电路实质是用于将目标脉冲信号在显示时有一个持续时间，以便观察。
(3)显示电路
模拟显示：用四个探测器输出并被展宽的信号驱动发光二极管D1～D4，二极管亮表示光斑在此象限的面积最大。
数字显示：将四个探测器输出并被展宽的信号进行模/数转换。转换后的信号再送入单片机，然后通过RS232连接线与计算机相连。在计算机显示数字输出。显示方式如下图所示。
要精确显示光斑在X—Y坐标系中的位置，必须对四个探测器输出并被展宽的信号进行计算，得到
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代表光斑沿X或Y方向的偏移量所对应的电压。
图16 和差运算电路
假设光斑得到的辐射是均匀的，每个光电探测器件收到的光功率，从而输出信号一定与每个探测器件接收到的光斑面积成比例，可以将探测器件接收到的光斑面积和光斑半径r作为已知量计算出偏离量x1，y1。这里以A、B、C、D表示二极管接收到的光斑面积占总光斑面积的百分比，当时，通过求扇形面积的公式求得
x1y??1，1??1rrx1??r4?ry1??(A?B)?(C?D)?
4?(A?D)?(B?C)?
可见，只要能测出A、B、C、D和r就可以求得目标直角坐标（x1、，但实际系统中能测得的是，y1）
各象限的光功率信号。若探测器件的材料是均匀的，则各象限的光功率信号与各象限的光斑面积成正比 ，各象限的输出信号也与各象限的光斑面积成正比，对和差运算，系统输出电压信号为
VX1?KP?(A?D)?(B?C)?
Vy1?KP?(A?B)?(C?D)?
以上四式中，K为电路放大系数，P为探测器接收的总功率。显见，只要系统确定，则K、P、r均是常数，偏离值只与光斑面积的百分比有关；但在实际系统中，P和r要随目标距离远近而变化，Vx1、
Vy1并不能代表目标的实际坐标，若采用和差比幅式就可以解决这个问题 。
四、注意事项
1、连线之前要保证电源关闭。
2、若照度计表头显示为“1＿”时说明超过量程，应改为合适的量程再测试。
3、光电倍增管对光的响应极为灵敏。因此，在没有完全隔绝外界干扰光的情况下，切勿对管施加
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工作电压，否则会导致管内倍增极的损坏；
4、测量倍增管阴极电流时，加在其间的电压不可超过250V，否则容易烧坏光电倍增管。 5、PCB板右边部分为220V电源模块，切勿触摸，防止触电。 6、在插拔RS232接口前，必须切断电源开关。 7、不要用眼睛直接看激光，以免损伤眼睛。
五、实验步骤
(一) 内增益探测器 1.暗电流测量
1）将电压调节逆时针调到最小，光源开关断开，阴极(阳极)开关拨到阳极位置，即正常分压供电。 2）缓慢调节电压调节开关，测电压分别为200V、400V、600V、800V、1000V时的暗电流值。 2.阳极伏安特性及灵敏度测量
1）将电压调节逆时针调到最小，阴极(阳极)开关拨到阳极位置，即正常分压供电合光强1，此时光照度E=10lx，所用光电倍增管光电阴极有效面积A=8mm×24mm。
2）缓慢调节电压调节开关，测电压分别为100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V、1000V时的阳极电流值。
3）断开光强1，合上光强2，此时光照度E=50lx，重复2)的实验内容。 3.阴极伏安特性及灵敏度测量
1）将电压调节逆时针调到最小，阴极(阳极)开关拨到到阴极位置，既各倍增极和阳极接在一起作为一个电极。光照度调到E=150lx。
2）缓慢调节电压旋钮，从0开始，每隔50V记录电压和电流值，直到电压调至最大为止。 (二) 四象限光电探测器
1.系统的安装：*安装好的示意图如下
图20 安装图 *
激光器用四芯连接线与电路板右边的四芯航空插座相连，四象限探测器用六芯连接线与电路板上的六芯航空插座相连，串口与计算机相连。
2.将激光器和探测器在水平方向对准，调节激光器前端的旋，使激光器的光斑到满意程度后，对
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