Пироэлектрический приемник излучения

сударствеииый комите СССР оо дедам изобретениИ и открытий(21) Заявитель Институт физики АН Украинско(54) ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕН У пре тей апа рва ки,раз Изобретение относится к класстепловых приемников излучения,назначенных для измерения мощноспотоков излучения оптического диэона в широком спектральном инте леот О, 2 до 50 мкм.Известен пироэлектрический приемник излучения с калибровкой 11 , содержащий пленку из пироактивного материала с никелевыми электродами,напыленными по обеим сторонам пленЭлектрод с лицевой стороны детектоиспольэуется как нагреватель, черекоторый пропускается переменныйэлектрический ток, Мощность, рассеиваемая в нагревателе, попадает впироактивный материал, вызывая электрический сигнал в детекторе. При синхронизации в противофазе падающегоперцненного лучистого потока и переменной электрической мощности на детекторе выделяется сигнал, пропорциональный разности обеих мощностей.Если в процессе измерения сигнал сдетектора равен нулю, предполагается,что мощность падающего лучистогопотока равна мощности, рассеиваемойв нагревателе, и измерения мощностилучевого потока сводятся к измерениюэлектрической мощности, 3 Наряду с достоинствами (автоматически калибрирующийся детектор с высокой чувствительностью, малой постоянной времени и большим динамическим диапазоном) такой приемник имеет следующие недостатки: точность 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 коэффициента поглощения, и точность измерения мощности потока зависит от точности определения коэффициента поглощения детектора. В свою очередь, коэффициент поглощения может меняться 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 пироактивный элемент в виде черного тела с электродами на внутренней и наружной поверхностях 2.Недостатком этого приемника является то, что он не обеспечивает высокой точности измерения и требует предварительной калибровки коэффициента поглощения.Цель иЗобретения - повышение точности измерения и обеспечение калиб ровки коэффициента поглощения.Это достигается тем, что внутрь пироактивного элемента введен калибрующий элемент в виде радиационного излучателя, находящегося .в радиацион ном 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 Т 10 ). На внутреннюю и внешнюю поверхности сферы наносятся электродыЪ2 и 3, и при помощи контактов К 1 и К 2 чувствительный элемент подключается к измерительной схеме. Внутри сферы расположен радиационный излучатель 4, выполненный в виде безинерционного электрического нагревателя. Нагрева- ЗО тель, закрепленный на выводах КЗ и К 4, не имеет электрического и теплового контакта с чувствительным,элементом. Выводы КЗ и К 4 выполйены так, что их теплопроводность сведена к ми нимуму и теплопотерями на выводах можно пренебречь, При пропускании через нагреватель переменного электрического тока вся мощность, рассеиваемая в нагревателе, излучается в виде радиационного потока и попадает 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 Йапряжений и ключа 7 модуляция измеряемого потока синхронизируется в противофазе с напряжением, приложенным к нагревателю, ,а слфцовательно, и с лучистым пото ком Фт нагревателя. При равенстве обоих потоков сигналс чувствительного элемента будет равен О, и измерение сводится к измерению мощности, рассеиваемой в нагревателе,Вследствие того, что радиационный излучатель находится внутри нироактивного элемента, вся мощность излучателя попадает на пироактивныйэлемент. Кроме того, поскольку излучатель находится только в радиационном контакте с пироактивным элементом возникает полная эквивалентностьвоздействий измеряемого и калибрующего потоков.Так как пироактивный элемент выполнен в виде черного тела и является приемником полного поглощения,отпадает необходимость предварительной калибровки коэФфициента поглоще-,ния детектора и ликвидируются такиеисточники погрешностей, как неравномерность зональной характеристики иизменения коэффициента поглощения сизменением длины волны падающего потцка.Использование предложенного пироэлектрического приемника излучения врадиометрах значительно сокращаетпроцесс измерений и повышает точностьизмерений.Формула изобретеиия11 ироэлектрический приемник излучения, содержащий пироактивный элемент в виде черного тела с электродами на внутренней и наружной поверхностях и входным для излучения отверстием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения калибровки коэффициента поглощения, внутрь пироактивного элемента введен калибрующий элемент в виде радиационного излучателя, находящегося в радиационном контакте с пироактивным элементом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Роберт Фелан Кук, Электрический калиброванный пироэлектрический детектор оптического излучения, - " Дрр 1 Орс 1 сь 12, Р 10, 2494, 1973.2. Авторское свидетельство СССР Р 187357, кл. 6 01 7 5/50, 1965 прототип).749222,Тираж 505ВНИИПИ Госудпо делам и035, Москва,аказ 6734/ Подписноерственного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4/ Проектная, 4 филиал ППП "Патент", г. Ужгород Составитель Н. Дроздоваедактор Н. Аристова Техреду. Рейвес Корректор С. Щома