Устройство для измерения энергии импульса излучения Советский патент 1980 года по МПК G01K17/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИЙ ИМПУЛЬСА ИЗЛУЧЕНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано для измерения энергии импульсов электромагнитного излучени и пучков электронов. Известен термоэлектрический кало риметр для измерения энергии излучения, в котором электромагнитный поток, падающий на приемную поверхность термоэлектрических преобразователей теплового потока, превращается в теплоту, создавая разность температур на поверхности преобразователей, что приводит к врзникновению термо-ЭДС, пропорциональной изменению энергии падающего электро магнитного излучения 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения энергии импульса излучения, содержащее два встречно включенных термоэлектрических преобразователя, размещенных в тепповыравнивающем корпусе, электрические нагреват ели, вмонтированные в .спинке щелевых приемных элементов, и источник питания 2, Такое устройство калибруется путем подачи электрической энергии. Для каждой температуры нужна своя калибровка, а выделение теплоты при падении излучения на приемный элемент происходит в тонком слое его внутренней поверхности, в то же время выделение теплоты при калибровке происходит под поверхностью, т.е. локально эти .два процесса разделены, что ограничивает точность измерения энергии. Крометого, измерение трудно поддаемся автоматизации. Цель изобретения - увеличение точности и автоматизация процесса измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения энергии импульса излучения, содержащее дв-а встречно включенных термоэлектрических преобразователя, тепловыравнивающий корпус, электрический нагреватель, подключенный к источнику питания, и щелевой приемный элемент, введены измеритель интервала времени, нуль-орган, подключенный к тер « электрическим преобразователям, и фотоэлектрический преобразователь, выходы которых совдинены с входами источника питания и измерителя времени, а электрический нагреватель и щелевой приемный элемент выполнены в виде идентичных ленточных металлических спиралей, установленных торцом на поверхности термоэлектрических преобразователей причем ширина А щелевых каналов спиралей связана с их глубиной В соотношением А., -в 5 г Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже. Устройство для измерения энергии импульса излучения содержит два термоэлектрических преобразователи 1 И 2 (термоэлектрические батареи), тепловыравнивающий корпус 3, электрический нагреватель 4, щелевой приемный элемент 5, стабилизированный источник б питания, нуль-орган 7, фотоэлектрический преобразовател 8 и измеритель 9 интервала времени, В основу работы устройства полож следующий физический принцип. При действии импульсд излучения длитель ностью, много меньшей постоянной времени приемника излучения, темпер турные изменения, развивающиеся в приемном элементе (поглотителе излучения) таковы, как будто Источник излучения действовал мгновенно и эти изменения зависят лишь от энергии импульса , а не от длительности импульса. Например, если источник с энергией 1 Дж действует 10 с или с и поглощается телом с постоянней 10 с, в обоих случаях температурный ход всех точек тела бедет одинаков, В силу этого принципа в ной дифференциальной .тепловой схем действие подлежащего измерению источника можно уравновесить действием другого источника, теплоты, длительность которого можно измери а мощность известна. Условие равно весия соответствует равенству энер Устройство работает следующим о разом. Измеряемое импульсное излучение падает на щелевые каналы приемного элемента. Щелевые каналы являются хорошим аналогом черного тела. Одновременно отраженный иЛи прямой поток, действуя на фотоэлектрическ преобразователь 8, включает источник бпитания нагревателя 4 и изме ритель 9 интервала времени. Внутри нагревателя 4 рассеивается тепло источника б, в тот мОмент, когДа в системе нагреватель 4 - термоэлектробатарея 2 тепловой процесс от нагрев сиганет аналогичным тепловому процессу в системе приемный элемент 5 - термоэлектробатарея 1, вызванному источником излучения, порогевое устройство (нуль-орган) вййает сигнал на отключение источника 4 питания нагревателя и остановку измерителя 9 интервала времени, Таким образор, действие источника питания мощностью WQ пропорционально энергии I падающего излучения, т,е, время работы источника питания 6 пропорционально энергии I импульса излучения Мощность V/JJ источника б питания можно выбрать таким образом, что время ir , фиксируемое измерителем 9 интервала времени, будет численно равно измеряемой энергии импульса излучения. Устройство метрологически надежно, выделение теплоты на стенках щелевого канала приемного элемента при падении излучения совершенно идентично выделению теплоты Джоуля на стенках щелевого канала нагревателя. Достигается полная симметрия процессов поглощения и компенсации, Устройство не требует калибровки. Старение элементов не влияет на точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения энергии импульса излучения,содержащее два встречно включенных термоэлектрических преобразователя,тепловыравнивающий корпус,электрический нагреватель, подключенный к источнику питания,и щелевой приемный элемент, отличающееся тем,что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерения, в него введены измеритель интервала BpeN-EHH, нульорган, подключенный к термоэлектрическим преобразователям, и фотоэлектрический преобразователь, выходы которых соединены с входами источника питания и измерителя интервала времени, а электрический нагреватель и щелевой приемный элемент выполнены в виде идентичных ленточных металлических спиралей, установленных торцом на поверхности термоэлектрических преобразователей, причем ширина А щелевых каналов спиралей связана с их глубиной В соотноиением A. В 5 а Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Григорьев Б.А, Импульсный на.грев излучениями, М,, 1974, с. 683-685, 2,Приборы и техника эксперимента, № 5, 1977, с. 201.