Измеритель энергии излучения мощных импульсных лазеров

 

Изобретение относится к измерительной технике. Измеритель содержит камеру с диэлектрическими стенками, источник высоковольтного напряжения и устройство управления, причем на внутренних противоположных стенках пылеосадительной камеры размещены две пары коронирующих и заземленных электродов, а устройство управления содержит два блока управления, два размыкателя, замыкатель, резистивный делитель напряжения, компаратор и блок синхронизации. Технический результат - повышение точности измерений. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании измерителей энергии излучения мощных импульсных лазеров.

Известен измеритель энергии излучения импульсных лазеров, содержащий приемный болометрический элемент, выполненный в виде проволочной решетки и измерительный мост (см. авт. св.СССР №411561 - прототип).

Устройство позволяет измерять в проходном режиме энергию излучения импульсных лазеров в большом динамическом диапазоне энергий. Недостатком устройства является малая точность измерений, при его работе в полевых условиях, обусловленная наличием в воздухе частиц пыли и аэрозоля, которые оседают на проволочки проходного решетчатого болометрического элемента и образуют очаги плазмообразований, приводящих к существенному искажению результатов измерений. Очаги плазмообразований, вызванные наличием частиц пыли и аэрозоля на проволочках болометрического элемента также способствуют ускоренному старению проволочек болометрического элемента (за счет испарения металла), снижая его надежность.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния на результаты измерения осаждающихся на проволочную решетку болометрического элемента частиц пыли и аэрозоля, и увеличение надежности болометрического элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе энергии излучения импульсных лазеров, содержащем болометрический элемент и измерительный мост, болометрический элемент помещен в центре пылеосадительной камеры перпендикулярно ее стенкам, выполненным из диэлектрика, а со стороны входа и выхода излучения лазера на внутренних противоположных стенках камеры расположены две пары коронирующих и “заземленных” пылеосадительных электродов. Кроме того, в измеритель энергии дополнительно введены источник высоковольтного напряжения и устройство управления. Устройство управления в свою очередь состоит из первого и второго блоков управления, первого и второго размыкателей, замыкателя, резистивного делителя напряжения, компаратора и блока синхронизации. Причем положительный выход источника высоковольтного напряжения связан с шиной "земля", а отрицательный выход - со входом первого размыкателя, выход которого подключен к первому и ко второму коронирующим электродам и входу резистивного делителя напряжения, присоединенного вторым входом к шине "земля", а средним выходом - ко входу компаратора. Выход болометрического элемента соединен через замыкатель со входами измерительного моста, второго размыкателя, блока синхронизации и вторым входом первого блока управления, первый вход которого связан с первым входом второго блока управления. Выход первого блока управления соединен с управляющими входами первого размыкателя и замыкателя. Выход второго размыкателя подключен к шине "земля". Выход компаратора присоединен ко второму входу второго блока управления, соединенному своим выходом с управляющим входом второго размыкателя.

На фиг.1 представлена структурная схема измерителя энергии излучения импульсных лазеров, на фиг.2 - схематический вид пылеосадительной камеры с болометрическим элементом со стороны входа излучения лазера.

Измеритель энергии излучения импульсных лазеров (см. фиг.1) содержит: болометрический элемент 1, измерительный мост 2, пылеосадительную камеру 3, передний и задний коронирующие электроды 4 и 5, передний и задний пылеосадительные электроды 6 и 7, источник высоковольтного напряжения 8, первый и второй блоки управления 9 и 10, резистивный делитель 11, компаратор 12, первый размыкатель 13, замыкатель 14, второй размыкатель 15, блок синхронизации 16.

Болометрический элемент 1 размещен в центре пылеосадительной камеры 3 перпендикулярно ее стенкам, выполненным из диэлектрика. На внутренних противоположных стенках пылеосадительной камеры 3 (см. фиг.1, 2) расположены две пары коронирующих электродов 4 и 5 и, подключенных к шине "земля", пылеосадительных электродов 6 и 7. Выход болометрического элемента 1 подключен через замыкатель 14 ко входу измерительного моста 2 и второму размыкателю 15, выходом соединенному с шиной "земля". Источник высоковольтного напряжения 8 присоединен своим положительным выходом к шине "земля", а отрицательным - через первый размыкатель 13, к переднему 4 и заднему 5 коронирующим электродам и ко входу резистивного делителя 11, второй вход которого соединен с шиной "земля", а средний вывод - со входом компаратора 12. Выход компаратора 12 подключен ко второму входу второго блока управления 10. Первые входы первого 9 и второго 10 блоков управления подключены ко входной клемме, на которую подается синхроимпульс. Выход замыкателя 15 подключен ко второму входу первого блока управления 9 и ко входам измерительного моста 2 и блока синхронизации 16. Управляющие входы первого размыкателя 13 и замыкателя 14 соединены с выходом первого блока управления 9, а второго размыкателя 15 - с выходом второго блока управления 10.

Работа измерителя энергии излучения импульсных лазеров осуществляется в следующие три этапа: первый этап - "Пауза"; второй этап - "Подготовка к измерению"; третий этап - "Измерение".

На этапе "Пауза" первый размыкатель 13 и второй размыкатель 15 находятся в нормально замкнутом состоянии, а замыкатель 14 - в нормально разомкнутом состоянии, при этом отрицательное напряжение с источника высоковольтного напряжения 8 подается на резистивный делитель 11, передний 4 и задний 5 коронирующие электроды, создавая в пылеосадительной камере 3 между соответствующими передним 6 и задним 7 пылеосадительными электродами электрическое поле, перекрывающее поперечное сечение пылеосадительной камеры, которое заряжает взвешенные в пространстве частицы пыли и аэрозоля. Заряженные частицы пыли и аэрозоля движутся по направлению к заземленным переднему 6 и заднему 7 пылеосадительным электродам и оседают на них. Напряжение со среднего вывода резистивного делителя 11 подается на вход компаратора 12, на выходе которого при этом формируется напряжение логического "0", поступающее на второй вход второго блока управления 10 и запрещающее его срабатывание. Вход измерительного моста 2 при этом закорочен через второй замыкатель 15 на шину "земля".

На этапе “Подготовка к измерению” на первые входы первого 9 и второго 10 блоков управления подается синхроимпульс, разрешающий работу измерителя энергии. На выходе первого блока управления 9 формируется управляющее напряжение, которое подается на входы управления первого размыкателя 13 и замыкателя 14. При этом первый размыкатель 13 переходит в разомкнутое состояние, а замыкатель 14 - в замкнутое состояние. Далее емкость “коронирующие электроды 4, 5 - пылеосадительные электроды 6, 7” начинает разряжаться через резистивный делитель 11 на шину "земля". Изменение напряжения на коронирующих электродах 4, 5 "контролируется" компаратором 12, и когда оно становится равным нулю, компаратор 12 вырабатывает на своем выходе напряжение логической "1", поступающее на второй вход второго блока управления 10. На выходе второго блока управления 10 формируется управляющее напряжение, которое подается на управляющий вход второго размыкателя 15 и переводит его в разомкнутое состояние. На входе блока синхронизации 16 при этом исчезает напряжение логического "0" и он вырабатывает синхроимпульс, запускающий импульсный лазер.

На этапе "Измерение" происходит измерение энергии излучения импульсных лазеров аналогично прототипу, т.к. болометрический элемент 1 подключен к измерительному мосту 2 через замыкатель 14.

После окончания синхроимпульса, поступающего на первые входы первого 9 и второго 10 блоков управления на выходе второго блока управления 10, вырабатывается управляющее напряжение, устанавливающее второй размыкатель 15 в нормально замкнутое состояние. При появлении на втором входе первого блока управления 9 потенциала лог. "0", он вырабатывает управляющий сигнал, переводящий первый размыкатель 13 в нормально замкнутое состояние, а замыкатель 14 - в нормально разомкнутое, и измеритель энергии переходит на этап работы "Пауза".

В нерабочем состоянии пылеосадительная камера со входа и выхода закрывается защитными заглушками.

Таким образом, использование пылеосадительной камеры с двумя парами коронирующих и пылеосадительных электродов, источника высоковольтного напряжения и устройства управления, состоящего из первого и второго блоков управления, первого и второго размыкателей, замыкателя, резистивного делителя напряжения, компаратора и блока синхронизации позволяет защитить проволочки проходного решетчатого болометра от частиц пыли и аэрозоля, присутствующих в воздухе, тем самым повысить точность измерения и надежность болометрического элемента, т.к. частицы пыли и аэрозоля, оседающие на проволочки болометрического элемента, являются очагами плазмообразования, которые в свою очередь значительно завышают результаты измерения и вызывают интенсивное старение и уменьшение механической прочности проволочек болометрического элемента.

Формула изобретения

Измеритель энергии излучения мощных импульсных лазеров, содержащий болометрический элемент в виде проволочной решетки, и измерительный мост, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния на результаты измерений частиц пыли и аэрозоля, осаждающихся на проволочную решетку, и увеличения надежности, в него введены пылеосадительная камера с диэлектрическими стенками, источник высоковольтного напряжения и устройство управления, причем на внутренних противоположных стенках пылеосадительной камеры размещены две пары коронирующих и заземленных электродов, а устройство управления содержит два блока управления, два размыкателя, замыкатель, резистивный делитель напряжения, компаратор и блок синхронизации, при этом положительный выход источника высоковольтного напряжения заземлен, а отрицательный выход соединен со входом первого размыкателя, выход которого соединен с коронирующими электродами и первым входом резистивного делителя напряжения, второй вход которого заземлен, а средний выход соединен со входом компаратора, выход болометрического элемента соединен через первый замыкатель со входами измерительного моста, второго размыкателя, блока синхронизации и вторым входом первого блока управления, первый вход которого соединен с первым входом второго блока управления, а выход соединен с управляющими входами первого размыкателя и замыкателя, выход второго размыкателя заземлен, а выход компаратора соединен со вторым входом второго блока управления, выход которого соединен с управляющим входом второго размыкателя, причем болометрический элемент расположен в центре пылеосадительной камеры между парами коронирующих и заземленных электродов, так, что плоскость проволочной решетки перпендикулярна стенкам камеры.

РИСУНКИ