пневматические тепловые детекторы

Метод. газета «Физика» №20 - 2004 ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ТЕПЛОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ Существует тип тепловых детекторов, в которых используется пневматика для получения удивительно высокой чувствительности в широком спектральном диапазоне. Одно из таких устройств, ЯЧЕЙКА ГОЛЕЯ может регистрировать мощность излучения порядка 10-11 Вт. Такая ячейка состоит из газонаполненной герметичной оболочки, содержащей только поглощающий элемент (рис. 1). В одной из стенок выполнено отверстие, прикрытое тонкой чувствительной зеркальной мембраной. В ячейке Голея объединением пневматики, геометрической оптики, искусственного источника света и квантового детектора создаётся тепловой детектор уникальной чувствительности. Свет, падающий на ячейку Голея, нагревает поглощающий элемент, который, в свою очередь, нагревает газ. Увеличившееся давление газа заставляет зеркальную мембрану немного выгнуться, что изменяет общее фокусное расстояние оптической системы, находящейся за пределами ячейки, а это, в свою очередь, изменяет сигнал фотоэлемента. Подобные детекторы могут регистрировать сигналы в диапазоне длин волн от видимого до микроволнового. Спектральная чувствительность ограничена прозрачностью окошка. Как бы ни были устроены тепловые детекторы, их главное полезное свойство - широкая плоская частотная характеристика. Это уникальное свойство объясняет, почему эти детекторы широко применяются во множестве устройств - радиометрах, спектрометрах, измерителях мощности лазеров, пирометрах, устройствах для пожарной сигнализации, устройствах для досмотра багажа в аэропортах и др. Laser Focus World, 1994, v. 30, № 11, p. 65. Сокр. пер. с англ. А.В.БЕРКОВА → Сенсоры поглощаемой мощности 1. ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ СЕНСОРОВ ПОГЛОЩАЕМОЙ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ 1.1. Современное состояние и основные направления развития сенсоров поглощаемой мощности излучений 1.1.1. Обзор методов, на которых основывается работа сенсоров поглощаемой мощности В сенсорах поглощаемой мощности энергия электромагнитных колебаний преобразуется в тепловую, механическую энергию или в электрический сигнал, доступный для дальнейшего преобразования и измерения. В измерителях мощности применяют следующие виды сенсоров: – тепловые - калориметрические (в том числе сухие калориметры), болометрические (термисторные), термоэлектрические и др.; – пондеромоторные; – электронные - детекторные на вакуумных и полупроводниковых диодах, газоразрядные, на основе эффекта горячих носителей, эффекта Холла и др.; – ферритовые, использующие эффект ферромагнитного резонанса. Тепловые методы основаны на преобразовании энергии излучений в тепловую энергию с последующим измерением приращения температуры рабочего тела, в котором происходит преобразование, или величины замещающей мощности постоянного тока, вызывающей эквивалентное приращение температуры рабочего тела. В основе метода лежит уравнение где Qт - количество теплоты, Дж; Сt - теплоемкость рабочего тела, Дж/ оС; - приращение температуры рабочего тела, оС; t - время, с. Возможность калибровки тепловых приборов на постоянном токе способствует достижению высокой точности измерений мощности. При конструировании тепловых приборов особое внимание обращают на время установления показаний, которое в основном определяется тепловой инерционностью элементов системы. Время установления теплового равновесия системы пропорционально произведению теплоемкости рабочего тела на тепловое сопротивление между ним и средой. Следовательно, уменьшить время установления показаний можно