Измеритель мощности теплового излучения

 

(ю) Ы (1ц 1205654 Al (Я) 5 001Л И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЦЯ -:- . ::.

К АВТОРСКОМУ СНИДЕТЕЙЬСТВУ

1=

f (21) 3733885/25 (22) 25.04.84 (46) 30Л093 Бал. Ма 39 — 40 (72) Леонов В.Н.; Сосненко M.Â.; Хребтов ИА (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

1205654 сти, на синхронный детектор 13 поступают сигналы, фазы которых будут отличаться на

+180 по отношению к опорному в зависимости от направления ухода рабочей точки, Соответственно выходной сигнал второго синхронного детектора будет иметь ту или иную полярность. Этот сигнал управляет усилителем 15 разностного сигнала, который является усилителем постоянного тока, имеющим в качестве нагрузки устройство подогрева 3. Через нагреватель пропускают начальный ток, с помощью которого осуществляется начальный подогрев охлаждаемого болометра и вывод его в заданную рабочую точку. Начальный ток регулируется пропорционально сигналу рассогласования, поступающего на вход усилителя 15, и таким образом происходит автоматическое регулирование чувствительности и удержание ее в положении максимума. По данной схеме было реализовано устройство на основе быстродействующего сверхпроводящего болометра, предназначенное для регистрации мощности теплового излучения. В качестве чувствительного элемента охлаждаемого болометра 2 служит пленка олова, устройство подогрева 3 — анодированное основание иэ алюминия с намотанным на него проволочным нагревателем из нихрома. Рабочая температура составляла

3,7 К. Болометр устанавливали в криостате с жидким гелием. Болометр имел постоянную времени 10 с, что позволяло работать на частотах модуляции до 10 кГц, Измеряемое излучение модулировапось на частоте 1 кГц дисковым модулятором 1. Датчиком опорного напряжения служил фотодиод, состыкованный с лампочкой накаливания, излучение которой прерывалось диском модулятора, Источник тест-сигнала 10 включал в себя генератор, работающий на частоте 6 Гц. Напряжение с генератора подавалось на устройство подогрева, расположенное на основании охлаждаемого болометра. Сопротивление устройства подогрева 30 Ом.

Удвоитель частоты 11 представляет собой узкополосный активный фильтр, который из прямоугольных импульсов частоты 6

Гц выделяет вторую гармонику частотой 12

Гц. Фаэовращатели 9 и 12 собраны по одинаковой схеме на трех транзисторах КП 303 и вращают фазу в пределах 0 — 200 . В схеме фазовращателя содержится формирователь опорного напряжения для синхронных детекторов 6 и 13.

Полезный сигнал. развиваемый болометром на частоте 1 кГц, ус"ливался малошумящим предусилителем 4, который собран на малошумящих полевых транзисторах и имел уровень шума на выходе

1,5 10 В Гц, коэффициент усиления

1000. Далее основной сигнал усиливался усилителем 5, собранным на микросхеме К I404 Д1Б, Синхронные детекторы 6 и 13 собраны по ключевой схеме. Избирательный усилитель 14 настроен на частоту 12 Гц, Он собран на микросхеме К 140 УД1Б по схеме с активным RC-фильтром, имеет коэффициент усиления 20 и полосу 2 Гц. Усилитель разностного сигнала 15 представляет

20 собой усилитель постоянного тока, имеет крутизну 5 мА/B. Нагрузкой служит устройство подогрева болометра, Болометр может иметь два устройства подогрева, Блок регистрации представляет собой либо самопишущий потенциометр типа КСП-4, Гц либо цифровой вольтметр, либо микроЭВМ.

Для нормальной. работы измерителя необходимо подобрать оптимальным образом мощность теплового тест-сигнала, учитывая при этом, чтобы отношение сигнал/шумдля тест-сигнала на выходе болометра было не хуже, чем требуемый коэффициент стабилизации, и чтобы тест-сигнал лежат в пределах линейного участка кривой перехода. В част35 ности;для рассматриваемого примера мощность тест-сигнала составляет несколько мкВт, Для отработки измерения чувствительности в обе стороны через устройство подогрева пропускают начальный ток.

Начальная мощность выбирается так, чтобы возникающий от нее перегрев болометра можно было компенсировать понижением температуры в криостате. Если использует45 ся Sn-болометр и работают с откачкой паров гелия, то понизить температуру можно дополнительной откачкой. (5б) Авторское свидетельство СССР

483591, кл, 6 01 К 17/00, 1973, Авторское свидетельство СССР

N. 7б1851, M. кл. 6 01 J 5/04, 1978.

7 12

Формула изобретения

У555,1

НЗ

Состав"4Teflb А,Ку:>HeUQB

Техред M.Ìîpãeíòàã Корректор С. Лисина

Редактор

Заказ 3190

TwpB>v Подписное

НПО "Поиск" Росг,атента

113035, Москва, >К-35, аушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.гагарина, 101

ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий расположенные В оптической последовательности модулятор и охлаждаемый болометр с устройством подОГреВа, электрически сОединенные усилитель, первый синхронный детектор и блок регистрации, датчик опорного напря>кения, В>год которого присоединен к модулятору, и первый фазОВращатель, Выход котороГО соединен с втОрым ВхОдОм первОГО синхронноГО >е тектОра, а ВхОд " с ВыходОм датчика ОпорНОГО напряжения, а также источник тест"сиГнала, перВый ВыхОд котороГО присоединен к устройствff подогрева, BTQpof фазовращатель, соединенный с первым входом второго синхронного детектора, выход которого соединен с усилителем

paaH0cTHofo сигнала, связанным с устройством подогрева охлаждаемого болометра, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и Обнаружи1ельной способности за счет поддержания рабочей точки охлаждаемого боломе-,ра в области максимума зависимости коэффициента преобразования от температуры, в него дополнительно введены предусилитель, 10 удвоитель частоты тест-сигнала и избирательный усилитель, настроенный на удвоенную частоту тест-си нала, при этом вход предусилителя соединен с охлаждаемым болометром, а выход - c входом усилителя

15 и избирательного усилителя, Выход последнего подсоединен к второму входу второго син>.ронного детектора, а второй выход источника тест-сиГнала - к Входу уды> и

ВОИТЕЛЯ ЧаСтатЫ, ВЫХОД КатОРОГО ПОДСОЕДИ - нен к входу второго фазовращателя,