Способ измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 18. 01. 80 (21) 2871264/18-25 (51) М. КЛ. с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

G 01 J 5/02

Государственный комитет

СССР

llo делам изобретений и открытий

Опубликовано 1Ю182. Бюллетень ¹42 (1УДК 536. 52 ° 2 (088.8) Дата опубликования описания 1513.82 " Фс

В.Ф.Косоротов, Л.С.Кременчугский и A.ß.Íóëü à - -- д,.:

Институт физики АН Украинской ССР (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерению излучения в импульсном режиме и моl жет найти применение в лазерной тех-. нике и импульсной фотометрии.

Известны способы измерения времени ных и энергетических характеристик при помощи пироэлектрических приемников излучения, заключающиеся í том, что при нагревании чувствительного элемента радиационным импульсом на его обкладках в силу пироэффекта возникает заряд, по величине которого определяют характеристики радиаци. онного импульса. В данном способе в зависимости от характера внешней цепи измеряется либо энергия, либо мощность радиационного импульса и не- возможно получение информации о том и другом в одном акте измерения, поскольку этот способ основывается на пироэлектрическом эффекте только за .счет нагревания чувствительного элемента приемника 11).

Наиболее близким к изобретению является способ измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения с помощью пироэлектрического первичного преобразователя, заключающийся в измерении пироэлектрического отклика преобразователя при его нагревании излучением.

При облучении чувствительного эле

5 мента приемника радиационным импульсом в нем повышается температура и в силу пироэффекта на его обкладках возникает заряд, который стекает через нагрузочное сопротивление R, Это сопротивление выбирается достаточно большим, таким, чтобы CR„7, где С вЂ” емкость преобразователя и входной цепи. При таком условии напряжение, снимаемое с R в моменты времени С4<С<йнС остается постоянным и пропорциональным энергии импульса.

Способ осуществляется устройством, содержащим пироэлектрический первичный преобразователь, соединенный с нагрузочным сопротивлением, согласующий каскад и связанный с ним регистратор t.23.

Однако известный способ обеспечивает измерение только одного парамет25 ра излучения.

Цель изобретения - измерение мощности и энергии радиационного импульса в процессе одного измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу измерения.

974143 временных и энергетических характеристик импульсного излучения, заклю-. чающемуся в измерении пироэлектрического отклика преобразователя при его нагревании излучением, в момент нагрева преобразователя определяют пироток, пропорциональный мощности излучения, а в момент охлаждения — напряжение, пропорциональное энергии импульса излучения. устройство для осуществления 10 предлагаемого способа, содержащее пироэлектрический первичный преобразователь, соединенный с нагрузочным., сопротивлением, согласующий каскад, связанный с ним регистратор, дополнительно содержит реле времени, переключатель и сопротивление, через контакты переключателя подключенное параллельно нагрузочному сопротивлению„ а выход согласующего каскада связан с входом реле времени, выход которого в свою очередь соединен с обмоткой управления переключателя .

На фиг.1 изображена форма пироэлектрического отклика преобразователя, на фиг.2 — блок-схема устройства, 25

Указанный способ измерения осуцествляется следующим образом.

Облучение приемника радиационным импульсом приводит к возрастанию его температуры и появлению на его об- З0 кладках заряда, который вызывает ток во внешней нагрузочной цепи,по вели чине изменения которого определяют зависимость мощности от времени радиационного импульса. К моменту пре- 35 кращения действия импульса Повышение температуры приемника прекращается, а заряд, вызванный нагреванием, па,дает до нуля. В следующий момент внешняя нагрузочная цепь отключается от приемника и вследствие остывания на его обкладках накапливается заряд, величина которого пропорциональна энергии импульса. Подключив затем к приемнику внешнюю цепь, измеряем напряжение на нагрузочном сопротивлении, величина которого пропорциональна энергии импульса. Тем самым достигается измерение энергии и мощности импульса при однократном воздействии его на приемник.

Указанный способ реализуется устройством (фиг.2), содержащим чувствительный элемент 1 пироэлектрического приемника излучения, согласующий каскад 2, регистратор 3, содержащий им- 55 пульсный вольтметр, регистратор 4, содержащий осциллограф, реле времени

5, переключатель 6.

Устройство работает следующим образом. 60

При облучении чувствительного элемента 1 радиационным импульсом длительности С„ на его обкладках за счет нагревания возникает заряд, который стекает через малое нагрузочное сопротивление R . Электрический си r н ал, снимаемый с R < и и ропорционйпьный моцности импульса излучения, подается через согласующий каскад 2 на быстродействующий регистратор 4 (например, осциллограф) и реле времени 5, которое в течение времени намного меньше тепловой постоянНоА времени твриемника, но больше длительности импульса, размыкает цепь малого сопротивления R . С этого момента времени заряд, возникающий на обкладках приемника за счет его охлаждения, стекает через большое нагрузочное сопротивление R< и электрический сигнал, пропорциональный энергии импульса, через согласующий каскад 2 регистрируется импульсным вольт. метром 3. По амплитуде выходного сигнала определяем энергию импульса излучения. При этом R è R выбираются такими, чтобы удовлетворялось неравенство

С В ч + и - ерш"с С К где С вЂ” емкость преобразователя у входной цепи.

Устройство позволяет провести измерение моцности.(временной структуры) и энергии радиационного импульса с помощью информации, снимаемой исключительно с пироэлектрического приемника излучения, без ее дополнительной обработки.

Способ и устройство позволяют производить измерение мощности (временной структуры) и энергии радиационного импульса практически одновременно (в цикле нагрева - мощности, а в цикле остывания — энергии импульса) с помощью одного твердотельного элемента — пироэлектрического преобразователя. Это повышает точность и сокращает время измерения по сравнению с разновременными измерениями, когда мощность или энергию измеряют только при нагреве преобразователя, что требует проведения двух различных измерений.

Применение способа в измерительной технике лазерного излучения позволяет получить экономический эффект 5 тыс.руб. в год на одной установке.

Формула изобретения

1. Способ измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения с помощью пироэлектрического первичного преобразователя, заключающийся в измерении пироэлектрического отклика преобразователя при его нагревании излучением, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с цеью одновременного измерения мощноси и энергии радиационного импульса, 974143

<и

foiy(Odf фиа f фюи.2

ВНИИПИ Заказ 8680/56 Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент" > r.Óìãoðîä, ул.Проектная,4

)в момент нагрева преобразователя из меряют пироток, пропорциональный мощности излучения, а в момент остывания напряжение, пропорциональное энергии импульса излучения.

2. Устройство для измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения, содержащее пироэлектрический первичный преобразователь, соединенный с нагрузочным сопротивлением, согласующий каскад и связанный с ним регистратор, ° о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство дополнительно содержит реле времени, переключатель и сопротивление, подключенное через контакты переключателя параллельно нагрузочному сопротивлению, а выход согла» сующего каскада подключен ко входу реле времени, выход которого соединен с обмоткой управления переключателя.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Кременчугский Л.С., Шульга A.ß.

Лазерные пироэлектрические приемные устройства. Киев Институт физики

AH УССР, 1979, с. 5-6.

2. Кременчугский Л.С.; Шульга й.Я.

Лазерные пироэлектрические приемные устройства. Киев, Институт физики

AH УССР, 1979, с. 7, рис. 1 (прото15 тип).