Пондеромоторный измеритель энергииОКг Советский патент 1981 года по МПК G01J5/46 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения импульсной энергии излучения оптических квантовых генераторов (ОКГ), в которых используется давление электромагнитного излу чения (пондеромоторным измерителям). Известны пондеромоторные измерители энергии ОКГ, состоящие из приемного элемента, на который попадает излучение, и датчика, преобразующего давление излучения в электрический сигнал. Приемным элементом служит металлическое или диэлектричекое зеркало, а датчиком давления пьезокристалл кварца.

Чувствительность датчиков невелика, и они сильно подвержены электрическим наводкам, всегда сопутствующим излучению импульсных ОКГ,так как имеют большое выходное сопротивление

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является пондеромоторныП измеритель энергии, содержащий с окнами и приемный элемент, соединенный с датчиком давления, причем датчик давления выполнен в виде крутильных весов.

На вертикальных растяжках укрепляется коромысло с приемным элементом на одном конце, противовесом

на другом и индикаторным зеркальцем посередине. Давление излучения на приемный элемент закручивает растяжки на некоторый угол, который измеряется по отклонению светового пятна от индикаторного зеркальца на фоторезисторе .

При измерении непрерывной мощности измеряется величина установившегося угла отклонения, при измерении импульсной энергии - амплитуда первого отклонения системы от положения равновесия.

В этих устройствах серьезной проблемой является устранение влияния тепловых эффектов на показания прибора. К тепловым эффектам относятся радиометрический эффект, возникающий вследствие неравномерного нагрева приемного элемента по толщине, и конвективные потоки воздуха, появляющиеся при нагреве излучением приемного элемента, окон и корпуса прибора.

Тепловые эффекты ослабляются за счет выбора материала для приемного элемента и камеры, а также конструктивного выполнения приемной камеры. Приемный элемент должен мало поглощать излучение, располагаться строго

вертикально и сиг 1метрично относительно стенрк камеры. Камера должна изготовляться из материалов с большой теплоемкостью и высокой теплопроводностью (например, из меди).

Другой способ уменьшения влияния конвективных потоков воздуха в каtviepe состоит в том, что прозрачный приемный элемент располагается горизонтально, и излучение падает сверху так что температура газа вверху получается больше, чем внизу, вследствие чего конвективные потоки не могут возникнуть.

Оба способа подавления тепловых эффектов требует применения приемной камеры сложной конструкции и осторожности в эксплуатации прибора.

Недостатком описанных выше устройств является и сложность их изготовления в заводских условиях, особенно при увеличении размеров приемных элементов (размером 100 мм и больше).

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции пондеромоторных измерителей Указанная цель достигается тем, что в качестве датчика давления излучения используется меканотрон (электронная лампа с механически управляемыми электродами) ,предназначенный, для измерения малых сил и перемещений. Чувствительность серийно выпускаемых механотронов типа 6МХ1С, .6МХЗС, 6МХ2Б достаточна для измерения силы, с которой давит оптический импульс с энергией 100 Дж и выше. Под действием давления света изменяется расстояние между внутренними электродами механотрона, что эквивалентно включению в электрическую цепь переменной емкости.

Тепловые эффекты при использовании механотрона для измерения давления импульсного- излучения сказываться не будут. Это обуславливается высокой собственной частотой колебаний механотрона. Так., у испытанного устройства собственная частота колебаний была равна примерно 25 Гц

После действия оптического импульса подвижная система механотрона совершает затухающие колебания с этой частотой.

Первый максимум отклонений, по величине которого производится отсче

показаний, будет через 1/4 периода колебаний, т.е. через 10 мс. Тепловые эффекты вследствие своей инерционности начинают действовать только через несколько секунд и поэтому влиять на показания прибора не будут.

Сам механотрон как датчик давления излучения более прочен и надежен в эксплуатации, чем крутильные весы.

Технология изготовления устройства с применением механотрона значительно упрощается, так как используется готовое, серийно выпускаемое промышленное изделие, не требующее особых мер предосторожности в обращении .

На фиг.1 приведена схема пондеромоторного механотронного измерителя Ьнергии ОКГ; на фиг. 2 - вид сигнала, снимаемого с выхода механотрона.

В камере 1 с окнами 2 и 3 для прохождения излучения находится механотрон 4 . К штырю 5 механотрона прикрепляется приемный элемент 6 (стеклянный диск с отражающим покрытием или без него).

Импульс излучения ОКГ попав на приемный элемент, толкает его, подвижная система начинает колебаться,

и с выхода механотрона снимается сигнал. Ампитуда первого отклонения Urn пропорциональна энергии импульса ОКГ.

В таком устройстве тепловые эффекты, как указано выше, сказываться не будут.

Конструкция устройства с механотроном очень проста, намного проще конструкции с крутильными весами. . Намного проще и изготовление прибора в заводских условиях. Измеритель энергии с механотроном более надежен в работе и менее требователен в обращении, чем известные устройства.

Формула изобретения

Пондеромоторный измеритель энергии ОКГ, СОСТОЯЩИЙ из камеры с окнами и приемнога элемента, соединенного с датчиком давления, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в качестве датчика давления используют механотрон.

iPut.2