Пироэлектрический приемник излучения Советский патент 1981 года по МПК G01J5/02 

Изобретение относится к классу тепловых приемников излучения, пред назначенных для измерения мощностей, потоков излучения оптического диапазона в широкой спектральном интервал от 0,2 до 50 мкм, Известен пироэлектрический приемник излучения с калибровкой fl , содержащий пленку из пироактивного материала с никелевыми электродами, напыленными по обеим сторонам пленки эЛектрод с лицевой стороны детектора используется как нагреватель, через который пропускается переменный электрический ток. Мощность, рассеиваемая в нагревателе, попадает в пироактивный материал, вызывая элект рический сигнал в детектор1а. При син хро изации в противофазе падающего перченного лучистого потока и переменной электрический мощности на детекторе выделяется сигнал, пропорциональный разности обеих мощностей. Если в процессе измерения сигнал с детектора равен нулю, предполагается что мощность падающего лучистого потока равна мощности, рассеиваемой в нагревателе, и измерения мощности лучейого потока сводятся к измерению электрической мощности. , Наряду с достоинствами (автоматически калибрирующийся детектор с высокой чувствительностью, малой постоянной времени и большим динамическим диапазоном) такой приемник имеет следующие недостатки: точно ь измерений в большой степени зависит от неэквивалентности поглощения оптической и электрической мощности, т.к. оптическая мощность поглощается объемом пироэлектрика, а электрическая мощность рассеивается на поверхности, детектора, вследствие чего имеются радиационные потери с поверхности нагревателя в окружающую среду. Кроме того, приемники такого типа требуют предварительной калибровки ко- . эффициента поглощения, и точность измерения мощности потока зависит от точности определения коэффициента поглощения детектора. В свою очередь, коэффициент поглощения может 1у1еняться в широких пределах с изменением длины волны падающего потока, что влечет за собой необходимость калибровки коэффициента поглощения при переходе измерения с одной длины волны на другую. На точность измерений также влияет неравномерность зональной характеристики детектора.

Известен также пироэлектрический приемник излучения, содержащий пирсактивный элемент в виде черного тела с электродами на внутренней и наружной поверхностях

Недостатком этого приемника является то, что он не обеспечивает высокой точности измерения и требует предварительной калибровки коэффициента поглощения.

Цель изобретения - повышение точ.ности измерения и обеспечение калибровки коэффициента поглощения.

Это достигается тем, что внутрь пироактивного элемента введен калибрующий элемент в виде радиационного излучателя, находящегося .в радиационном контакте с пироактивным элементом

На чертеже изображен пироэлектрический приемник излучения, общий вид

Пироэлектрический приемник с калибровкой содержит чувствительный элемент 1, выполненный, например, в виде сферы из пироактивной керамики, например керамики титаната бария (Ва ТЮ). На внутреннюю и внешнюю поверхности сферы наносятся электроды 2 и 3, и при помощи контактов К1 и К2 чувствительный элемент подключается к измерительной схеме. Внутри сферы расположен радиационный излучател 4, выполненный в виде безинерционног электрического нагревателя. Нагреватель, закрепленный на выводах КЗ и К4, не имеет электрического и теплов го контакта с чувствительным;элементом. Выводы КЗ и К4 выполнены так, что их теплопроводность сведена к минимуму и теплопотерями на выводах мо но пренебречь. При пропускании через нагреватель переменного электрического тока вся мощность, рассеиваемая в нагревателе, излучается в виде радиационного потока и попеодает на внутреннюю поверхность чувствительного элемента. В качестве калибрующего элемента может использоваться радиационный излучатель другого типа, например безкорпусный светодиод. Но в этом случае необходима предварительная калибровка излучения светодиода. Измеряемый лучистый поток модулируется модулятором 5 и попадает во входное окно сферы. При помощи генератора 6 опорных напряжений и ключа 7 модуляция измеряемого потока синхронизируется в противофазе с напряжением, приложенным к нагревателю, а следовательно, и с лучистьзм потоi ком т нагревателя .

При равенстве обоих потоков сигна с чувствительного элемента будет равен О, и измерение сводиться к измеI рению мощности, рассеиваемой в нагревателе.

Вследствие того, что радиационный излучатель находится внутри пироактивного элемента, вся мощность излучателя попадает на пироактивный элемент. Кроме того, поскольку излучатель находится только в радиационном контакте с пироактивным элемеитом возникает полная эквивалентность воздействий измеряемого и калибрующего потоков.

Так как пироактивный элемент выполнен в виде черного тела и являетря приемником полного поглощения, отпадает необходимость предварительной калибровки коэффициента поглощет ния детектора и ликвидируются такие источники погрешностей, как неравномерность зональной характеристики и изменения коэффициента поглощения с изменением длины волны падающего noT ка.,..

Использование предложенного пироэлектрического приемника излучения в радиометрах значительно сокращает процесс измерений и повышает точност измерений.

Формула изобретения

Йироэлектрический приемник излучения, содержащий пироактивный элемент в виде черного тела с электродами на внутренней и наружной поверхностях и входным для излучения отверстием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения калибровки коэффициента поглощения, внутрь пироактивного элемента введен калибрующий гхемент в виде радиационного излучателя, находящегося в радиационном контакта с пироактивным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Роберт Фелан Кук. Электрический калиброванный пироэлектрический детектор оптического излучения. Optics 127 № 10, 2494, 1973. ;

2.Авторское свидё ельство СССР 187357, кл. G 01 7 5/50, 1965 (прототип).

J 7