Устройство для измерения излучения

 

(i и 873747

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.11.79 (21) 2842840/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34 (45) Дата опубликования описания 15.09.82. (51) М. Кл."""

G 01J 5/12

Государственный комитет

СССР (53) УДК 536.35(088.8) пе делам изобретений и открьпнй (72) Авторы изобретения Л. С. Кременчугский, А. Ф. Котюк, В. В. Андреев, А. Я, Шульга", В. А. Лукашин, О. А. Росновский, М. В. Двернмцкий, Т. М. Пустовалов и А. А. Асташев

Институт физики АН Украинской ССРт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ тсср

"ал— .Т, т макс

Изобретение относится к тепловым приемникам излучения, предназначенным для измерения мощных лучистых потоков в оптическом диапазоне длин волн.

Известны приемники интенсивных потоков излучения с чувствительными элементами в виде полых пироэлектрических сфер и конусов, в которых происходит уменьшение плотности исследуемого потока излучения, падающего на чувствительный элемент, за счет отражения пучка либо расположения приемной площадки под острым углом к падающему потоку (1).

Однако такое расширение верхней границы измеряемых мощностей в настоящее время является недостаточным, например, в связи с созданием сверхмощных лазерных установок.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения излучения, содержащее модулятор — осла 6итель, пироэлектрический приемник излучения, согласующий каскад и регистрирующий прибор (2).

Недостаток такого устройства заключается в том что верхняя граница мощностей не превышает 100 Вт/см2 из-за того, что мощный сигнал выводит приемник за границы его линейной амплитудной характеристики.

Кроме того, прибор обладает низкой пороговой чувствительностью, так что в общем динамический диапазон не превышает

10 10т.

Цель изобретения — расширение верхней границы диапазона измеряемых мощностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения излучения, содержащем модулятор — ослабитель, пиро1р электрический приемник излучения, согласующий каскад и регистрирующий прибор, модулятор — ослабитель выполнен в виде двух идентичных соосных дисков — прерывателей, один из которых непосредствен15 но связан со звуковым генератором, а другой через амплитудно-фазовый преобразователь, последний присоединен к усилителю средней мощности, который, в свою очередь, соединен с согласующим каскадом, при этом электрическая постоянная времени входной цепи приемника т,, удовлетворяет соотношению где W,p — средняя допустимая мощность излучения, падающая на приемник;

W„„„— максимальная измеряемая мощность непрерывных потоков излучения;

Т вЂ” период модуляции.

873747

1 ср

"эл—

° 7

1 макс (2) бО б5

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для измерения излучения; на фиг, 2 и 3 — эпюры мощностей W и напряжений Б.

Устройство содержит пироэлектрический приемник 1, согласующий каскад 2, усилитель средней мощности 3, регистрирующий прибор 4, преобразователь амплитуда — фаза 5, звуковой генератор 6, двигатели 7 и 8 ослабителя — модулятора 9.

Устройство работает следующим образом.

Поток излучения W, прерываемый двумя ослабителями — модуляторами 9, падает на приемник 1, снимаемый с приемника сигнал после согласующего каскада 2 поступает на регистрирующий прибор 4 и параллельно на усилитель средней мощности

3. Как показано на фиг. 2, измеряемый непрерывной поток излучения пропорционален пиковому значению последовательности периодических импульсов.

Для того, чтобы устройство работало в линейном режиме, средняя мощность Ю,р последовательности импульсов не должна перегревать приемник за пределы допустимых температур, соответствующих линейности амплитудной характеристики.

При возрастании измеряемой мощности

Ю„а„(см. фиг. 3) снимаемый с приемника сигнал, поступая на усилитель средней мощности 3, управляет преобразователем амплитуда — фаза 5 таким образом, что возникает сдвиг по фазе между двумя двигателями 7 и 8, питаемыми от звукового генератора 6. Модуляция потока излучения (см. фиг. 3) становится несимметричной, но с тем же периодом Т.

Сдвиг по фазе будет возрастать до тех пор, пока значение средней мощности

W ð, рассеиваемой в чувствительном элементе приемника, не достигнет допустимого значения (пунктир).

При этом выполняется следующее энергетическое равенство

Ф; .Т=У„„, -. (1)

Для того, чтобы приемник излучения работал в режиме измерения мощности и не искажал импульсы, необходимо, чтобы электрическая постоянная времени входной цепи приемника та =RC(R, С вЂ” суммарные значения эквивалентных сопротивлений и емкости приемника и входной цепи) не должна превышать длительности импульса т„„.

При этом в оптимальном режиме работы

1 ср га,= —.Т макс

Таким образом, благодаря нессиметричной модуляции и ее автоматическому управлению по измеряемому сигналу возникает возможность расширить верхнюю гра10

25 зо

4 ницу измеряемых мощностей по крайней мере на два порядка, сохранив при этом нижнюю.

Если значение %,„ выбрать с определенным запасом, то исключаются погрешности, связанные с нестабильностью скважности импульсов, так как изменяется импульсное значение сигнала. Это также ослабляет требования к точности изготовления перфораций модуляторов, соосной установки и их люфтов двигателей. Измен ение частоты модуляции также не влияет.

При измерении слабых потоков излучения с помощью переключателя диапазонов, выполненного, например, на гирконах, необходимо увеличение значения т,л до максимальных значений в соответствии с уравнением (2).

Использование предлагаемого устройства позволит сократить время измерений, повысить их точность и предотвратить выходы устройств из строя.

Предположительный годовой экономический эффект при измерениях составит

20 тыс. руб. на одной установке.

Формула изобретения

Устройство для измерения излучения, содержащее модулятор — ослабитель, пироэлектрический приемник излучения, согласующий каскад и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью расширения верхней границы диапазона измеряемых мощностей, модулятор — ослабитель выполнен в виде двух соосных идентичных дисков — прерывателей, один из которых непосредственно связан со звуковым генератором, а второй — через амплитудно-фазовый преобразователь, последний подсоединен к усилителю средней мощности, который, в свою очередь, соединен с согласующим каскадом, при этом электрическая постоянная времени входной цепи приемника т, удовлетворяет соотношению: где Wcp — средняя допустимая мощность излучения, падающая на приемник;

Шмарс максимальная измеряемая мощность непрерывных потоков излучения;

Т вЂ” период модуляции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 461315, кл. G 01J 5/00, 1978.

2. Костин В. В, Тепловые генераторные приемники энергетических потоков на основе пироэлектри .еского эффекта. М.

Электроника, 1971. с. 63 — прототип, 873747

I и/из

fbi 2

Редактор М. Кузнецова

Заказ 1441/14 Изд. № 217 Тираж 883 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Фф

Составитель Н. Дроздова

Техред А. Камышникова Корректор Т. Добровольская