Устройство для измерения энергии теплового излучения Советский патент 1984 года по МПК G01J5/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения теплового излучения, для точной регистрации энерги теплового излучения при высокой стабильности чувствительности измерител ного устройства во времени; Известно устройство регулировки чувствительности оптического приемника, содержащее источник излучения, фотодетектор, соединенный с усилителем и с регистратором фототока, детектор, который управляет коэффициентом усиления усилителя tl 1« Недостатки этого устройства состоят в том, что регулирование происходит не в самом чувствительном элементе, а путем изменения коэффициента усиления усилителя, таким образом нестабильности самого чувствительного элемента не устраняются. Известно устройство, содержащее чувствительный к температуре детекто предусилитель, усилитель выходного сигнала, датчик с амплитудным детекI тором, вьфабатывающий сигнал тогдаj когда выходной сигнал усилителя достигает заданной величины, которьй по средством логического блока управления усилителем, срабатывающего по ми нимальному наперед заданному уровню с амплитудного детектора, через исто ник сравнения, на другой выход которого поступает сигнал от средства контроля температуры окружающей.ереды, управляет окружающей приемник те пературой на двух уровнях 2. Недостатки известного устройства состоят в том, что устройство позволяет фиксировать две рабочие точки приемника по температуре, а не по чувствительности, не устраняя таким образом нестабильности за счет тока смещения и уровня фона. 1. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения теплового излучения, которое содержи сверхпроводящий болометр, усилитель, синхронный детектор, фазовращатель и блок автоматического регулирования с нагревателем 3. . Недостатком известного устройства является то, что в нем стабилизация чувствительности осуществляется путем автоматического регулирования температуры болометра в рабочей точке. Однако чувствительность устройст ва зависит Йе только от окружающей 0, I температуры болометра и может изменяться при изменении тока смещения через болометр, при дрейфе коэффициента усиления усилителей, от изменения уровня фоновой засветки. В известном устройстве изменение чувствительности от этих причин Не будет отрабатьшаться схемой авторегулирования, и в целом чувствительность оказывается в ряде практических применений не оптимальной. Цель изобретения - повьшение стабильности чувствительности. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные болометр, усилитель, синхронный детектор, фазовращатель и блок автоматического регулирования с нагревателем, введены генератор тест-сигнала, второй фазовращатель, блок сравнения, интегратор с серводвигателем и сз мматор, причем выходы генератора тест-сигнала соединены с входом блока сравнения, включенного Между фазовращателем и синхронным детектором,.с входом синхронного детектора через второй фазовращатель и входом сумматора, выход которого соединен с нагревателем, а второй вход через интегратор с серводвигателем - с выходом синхронного детектора. На чертеже представлена схема устройства для измерения энергии теплового излучения. Устройство содержит сверхпроводящий болометр 1, являющийся приемником энергии теплового излучения, усилитель 2, усиливающий сигналы, развиваемые болометром, усилительно-регистрирующее устройство 3, которое усиливает и обрабатывает сигналы, первьй фазовращатель 4, блок сравнения 5, вырабатыванядий разностньй сигнал, генератор тест-сигнала 6, который вырабатывает напряжение для питания нагревателя 7, и опорные сигналы для блока сравнения 5 и синхронного детектора 8, второй фазовращатель 9, интегратор с серводвигателем 10, регулирующий через сумматор 11 ок нагревателя 7. Устройство для измерения энергии теплового излучения работает следующим образом. На сверхпроводящий болометр 1 поступает измеряемое тепловое излучение, промодулированное на рабочей частоте. Сигнал, развиваемый бо.пометjpoM под воздействием этого излучения, усиливают прёдуснлителем 2, дополнительно усиливают и обрабатывают усилительно-регистрирующим устройством 3, которое настроено на частоту

модуляции потока излзгчёния. Одновременно на болометр поступают тепловые тест-сигналы. Их формируют с помощью тест-генератора 6, который вырабатывает напряжение с частотой, которая лежит вне рабочего диапазона частот модуляции потока излучения. Это напряжение через сумматор 11 подают на нагреватель 7, который сделан, например, в виде пленки, напыленной на ту же подложку, что и чувствительный элемент болометра. Под действием переменного напряжения нагреватель создает переменный тепловой поток и на выходе болометра появляются тест-сигналы, пропорциональные его чувствительности. Тестс тналы по,сле усиления предусилителем 2, поступают на блок сравнения 5, на другой вход которого подают опорньй сигнал с тест-генератора. Первьи фазовращателем 4 фазируют тест-сигнал с болометра и опорный. Блок сравнения 5 вьщает разностный сигнал, если чувствительность болометра отклоняет ся от заданного уровня. Разностньй сигнал поступает далее на вход синхронного детектора 8, на другой вход которого через второй

фазовращатель 9 подают опорное напряжение с тест-генератора 6. С выхо-, да синхронного детектора сигнал поступает на интегратор с серводвигателем 10, выполняющий функцию нульоргана в следящей системе стабилиза- . ции чувствительности. Нагреватель 7 является нагрузкой сумматора 11, которьй позволяет одновременно подавать на нагреватель переменный сигнал от тест-генератора и управляющий сигнал от интегратора с серводвигателем.

В отличие от известных устройств .

5 описываемое устройство обладает более высокой стабильностью чувствительности. Это обеспечивается тем, что слежение осуществляется за уровнем сигнала на выходе усилителя, а

0 не за температурой болометра в рабочей точке. Схема авторегулирования отрабатывает нестабильности сигнала, имеющие место как из-за колебаний температуры, так и из-за дрейфа измерительного тока через болометр, изменений коэффициента усиления предусилителя .

: Устройство на основе быстродействующего сверхпроводяв(его болометра

Q может быть использовано в самолетной тепловизионной аппаратуре, предназ- наченной для исследования природных ресурсов Земли, а также в спектрометрах инфракрасного диапазона.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕПЛЭЮГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные болометр, усилитель, синхронный детектор, фазовращатель и блок автоматического регулирования с нагревателем, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности чувствительности, в него введены генератор тест-сигнала, второй фазовращатель, блок сравнения, интегратор с серводвигателем и сумматор, причем выхода генератора тестсигнала соединены с входом блока сравнения, включенного между фазовращателем и синхронным детектором, с входом синхгюнного детектора через второй фазовращатель и входом сумматора, выход которого соединен с нагревателем, a второй вход через ин§ тегратор с серводвигателем - с выходом синхронного детектора. сл - J f со о со 4 О