Болометрическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G01J5/20 

(54) БОЛОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измеритель ным приборам, действие кЬторых основано на использовании чувствительных к-излучению элементов, и может быть применено в спектральных и радиометрических приборах для измерения язЛучения с приемником - низкоомным болометром . Известно болометрическое устройство, .содержащее низкоомш 1й болометр с двумя термочувствительными эле ентами в мостовой схеме, источник высокочастотных колебаний, усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой частоты, ручной регулятор регулировки моста Г 1 Недостатком устройства является . ручная регулировка моста при его разбалансировке . Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является болометрическое устройство, включающее низкоомный болометр с двумя термочувствительными элементами в дифференци гшьно-мостовой схеме, источник высо кочастотных колебаний для питания моста, усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой Частоты 2. Однако глубокая балансировка мое- , та требует применения источника высокочастотных колебаний для питания моета с минимальными нелинейными искажениями. Для балансировки моста необходимо применять специальный болометр с дополнит( подогреваемыми полосками и схемы для автоматической компенсации разбалансировки моста. Введение в схему дополнительных элементов снижает ее надежность. Кроме того, система автоматической компенсации может вносить дополнительный шум. Цель изобретения - сохранение работоспособности в условиях больших, до , вариаций температуры окружающей среды без регулировок разбаланса моста при.сохранении пороговой чувствительности.болометра.

Цель достигается тем, что источник высокой частоты выполнен по схеме однокаскадного транзисторного генератора с самовозбуждением со стабили- эацией амплитуды переменного напряжения с помощью шунтирующего диода, роль, которого выполняет сам транзистор, термочувствительные элементы болометра объединены в общей точке непосредственно связанной с входной цепью усилителя высокой частоты, а коэффициент усиления высокой частоты Квуустановлен в пределах

//. а,

2

-)4U WrVH4

пит

«% v

ПР

дет, .

и

ггит. ДТ(,2Р5г}

где и,;цц - шумы усилителя низкой

частоты;

и - шумы приемника излучения;

UA.g - амплитуда напряжения, необходимая для линейного детектирования; и пмт, амплитуда напряжения

питания моста;

Rg. R g сопротивления болометрических полосок;

fi-,,J - температурные коэффициенты болометрических полосок; й, - изменение температуры

окружающей среды.

Нижняя граница усиления по высоко частоте для данного случая опрдцеляется шумами генератора и низкочастотными шумами следующего низкочастотного усилителя, верхняя граница усиления по высокой частоте определяется температурными коэффициентами болометрических полосок, их нессимётрией, диапазоном рабочих температур и напряжением, питакяцим данную схему На чертеже изображена электрическая схема болометрического устройства.

Устройство содержит сопротивления 1-3 заданщих режим источника, высокочастотных колебаний, емкости 4-6 источника высокочастотных колебаний, индуктивность 7 и транзистор 8 источника высокочастотных колебаний, индуктивности 9 и 10 болометрического моста, полоски П и 12 болометра, емкость 13, усилитель 14 высокой частоты, детектор 15 и усилитель 16 низкой частоты. Соппотивление 1-3, емкости 4-6, индуктивность 7 и транзистор 8 составляют источник, высокочастотных колебаний. Индуктивности 9 и 10 и также полоски П и 12 боЛометра являются плечами болометрического моста.

Устройство работает следующим образом.

На одну из полосок 11 болометра, включенных в мостовую схему, падает излучение, модулированное низкой частотой.

С диагонали болометрического мост та, питаемого источником высокочастотных колебаний, снимается напряжение, модулированное низкочастотным сигналом излучения и подается на усилитель 14 высокой частоты. Детектор 15 выделяет низкочастотную огибакяцую и усилитель 16 низкой частоты усиливает измеряемый низкочастотный сигнал до необходимой величины. Ис

точник высокочастотных колебаний собран на транзисторе 8 типа Ш21Г. . Сильная связь с контуром (- 10) и большой коэффициент усиления транзистора 8 ((i 60) заставляют работать источник высокочастотных колебаний в режиме диодного ограничения.

Таким образом, болометрическое устройство строится по принципу нелинейного малошумящего источника высокочастотных колебаний, неглубокой балансировки моста и малого усиления по высокой частоте, который позволяет балансировать мост при наличии гармонии у питающего источника высокочастотных колебаний. Малое усиление по высокой частоте не вызывает ограничения усиливаемого напряжения вследствие температурных вариаций разбаланса моста при разбросе параметров болометрических полосок н фиксированном напряжении питания системы. Следовательно, система работоспособна в условиях больших вариаций температуры окружакмцей среды, и надобность в регулировке моста отпадает. Отсутствие регулирующих элементов (реохорда в мосте, цепей обратной связи и т.п.) повышает надежность и удобство обслуживания.

Формула изобретения Болометрическое устройство, включакжцее низкоомный болометр с двумя термочувствительными элементами в дифференциально-мостовой схеме, ис-

точник высокочастотных колебаний для питания моста, усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой частоты, отличающееся тем, что, с целью сохранения работоспособности в условиях больших, до , вариаций температуры окружающей среды без регулировок разбаланса моста при сохранении пороговой чувствительности болометра, источник высокой частоты выполнен по схеме однокаскадного транзисторного генератора с самовозбуждением со стабилизацией амшштудел переменного напряжения с помощью шунтирующего диода, роль которого выполняет сам транзистор, термочувствительные элементы болометра объединены в общей точке, непосредстве но связанной с входной цепью усилителя высокой частоты, а коэффициент усиления высокой частоты К a установлен в пределах

L ПИТ.

4Kw

«ПР дет.

пит, ,)

72979

JjHn - шумы усилителя низкой чагдестоты;

UTTP

шумы приемника излучения; Авг, амплитуда напряжения, необходимая для линейногсг детектирования; шумы генератора высокой

г. частоты;

или г.

амплитуда напряжения пи10тания-моста;

v%

сопротивления болометрических полосок;

температурные коэффициенты болометрических полосок;

15

дТ - изменение температуры окружающей среды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

fn