Пироэлектрический приемник излучения
Патент 749222
Авторы
Классы МПК
Пироэлектрический приемник излучения
Иллюстрации
Реферат
т"- лл л: л", Союз Советсиии
Социвнистическик
Республик
Й И C А - -И -Е-ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 749222
К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 210378 (2! ) 2593068/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—
Опубликовано 07.0981. Бюллетень NB 33
Дата опубликования описания 070981
Р1 „з
С 01 У 5/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 536.52.2 (088.8) (72) Авторы изобретения
Л. С. Кременчугский, Н. A. Цоглина и В. С. Чапский (21) Заявитель
Институт физики АН Украинской ССР (54) ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ
Изобретение относится к классу тепловых приемников излучения, предназначенных для измерения мощностей потоков излучения оптического диапаэона в широком спектральном интервале от 0,2 до 50 мкм.
Известен пироэлектрический приемник излучения с калибровкой 11 ), содержащий пленку из пироактивного материала с никелевыми электродами, напыленными по обеим сторонам пленки.
Электрод с лицевой стороны детектора испольэуется как нагреватель, через который пропускается переменный электрический ток. Мощность, рассеиваемая в нагревателе, попадает в пироактивный материал, вызывая электрический сигнал в детекторе. При синхронизации в противофазе падающего
I пер ченного лучистого потока и переменной электрической мощности на детекторе выделяется сигнал, пропорциональный разности обеих мощностей.
Если в процессе измерения сигнал с детектора равен нулю, предполагается, что мощность падающего лучистого потока равна мощности, рассеиваемой в нагревателе, и измерения мощности лучевого потока сводятся к измерению электрической мощности. ЗО
Наряду с достоинствами (автомати- чески калибрирующийся детектор с высокой чувствительностью, малой постоянной времени и большим динамическим диапазоном) такой приемник имеет следующие недостатки: точность измерений в большой степени зависит от неэквивалентности поглощения оптической и электрической мощности, т.к. оптическая мощность поглощается объемом пироэлектрика, а электрическая мощность рассеивается на поверхности детектора, вследствие чего имеются радиационные потери с поверхности нагревателя в окружающую среду. Кроме того, приемники такого типа требуют предварительной калибровки коэффициента поглощения, и точность измерения мощности потока зависит от точности определения коэффициента поглощения детектора. В свою очередь, коэффициент поглощения может меняться в широких пределах с изменением длины волны падающего потока, что влечет за собой необходимость калибровки коэффициента поглощения при переходе измерения с одной длины волны на другую. На точность измерений также влияет неравномерность зональной характеристики детектора.
749222
Известен также пироэлектрический приемник излучения, содержащий пироактивный элемент в виде черного тела с электродами на внутренней и наружной поверхностях 2).
Недостатком этого приемника является то, что он не обеспечивает высокой точности измерения и требует предварительной калибровки коэффициента поглощения.
Цель изобретения — повышение точности измерения и обеспечение калиб- 10 ровки коэффициента поглощения.
Это достигается тем, что внутрь пироактивного элемента введен калибрующий элемент в виде радиационного излучателя, находящегося .в радиацион- 15 ном контакте с пироактивным элементом.
На чертеже изображен пироэлектрический приемник излучения, общий вид.
Пироэлектрический приемник с калибровкой содержит чувствительный элемент 1, выполненный, например, в виде сферы из пироактивной керамики, например керамики титаната бария (Ва
Т10 ). Ha внутреннюю и внешнюю поверхности сферы наносятся электроды
Ъ
2 и 3, и при помощи контактов К1 и
К2 чувствительный элемент подключается к измерительной схеме. Внутри сферы расположен радиационный излучатель
4, выполненный в виде безинерционного электрического нагревателя. Нагрева- 30 тель, закрепленный на выводах КЗ и
К4, не имеет электрического и теплового контакта с чувствительным,элементом. Выводы К3 и К4 выполйены так, что их теплопроводность сведена к ми- 35 нимуму и теплопотерями на выводах можно пренебречь. При пропускании через нагреватель переменного электрического тока вся мощность, рассеиваемая в нагревателе, излучается в виде радиационного потока и попадает на внутреннюю поверхность чувствительного элемента. В качестве калибрующего элемента может использоваться радиационный излучатель другого типа, на- 4 пример безкорпусный светодиод. Но в этом случае необходима предварительная калибровка излучения светодиода.
Измеряемый лучистый поток модулируется модулятором 5 и попадает во входное окно сферы. При помощи генератора 6 опорных Йапряжений и ключа
7 модуляция измеряемого потока синхронизируется в противофазе с напряжением, приложенным к нагревателю, а слфцовательно, и с лучистым потоjком Фт нагревателя.
При равенстве обоих потоков сигнал с чувствительного элемента будет равен О, и измерение сводится к измерению мощности, рассеиваемой в нагревателе.
Вследствие того, что радиационный излучатель находится внутри нироактивного элемента, вся мощность излучателя попадает на пироактивный элемент. Кроме того, поскольку излучатель находится только в радиационном контакте с пироактивным элементом возникает полная эквивалентность воздействий измеряемого и калибрующего потоков.
Так как пироактивный элемент выполнен в виде черного тела и является приемником полного поглощения, отпадает необходимость предварительной калибровки коэФфициента поглоще-, ния детектора и ликвидируются такие источники погрешностей, как неравномерность зональной характеристики и изменения коэффициента поглощения с изменением длины волны падающего пото ка.
Использование предложенного пироэлектрического приемника излучения в радиометрах значительно сокращает процесс измерений и повышает точность измерений.
Формула изобретеиия
Йироэлектрический приемник излучения, содержащий пироактивный элемент в виде черного тела с электродами на внутренней и наружной поверхностях и входным для излучения отверстием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения калибровки коэффициента поглощения, внутрь пироактивного элемента введен калибрующий %мент в виде радиационного излучателя, находящегося в радиационном контакте с пироактивным элементом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Роберт фелан Кук. Электрический калиброванный пироэлектрический детектор оптического излучения,—
" App1 Optics 12, Р 10, 2494, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР
9 187357, кл. G 01 7 5/50, 1965 (прототип).
749222, Тираж 505 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 6734/63
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель Н. Дроздова
Редактор Н. Аристова Техреду. Рейвес Корректор C. Щомак