Болометрическое устройство

(22) Заявлено 03. 07. 78 (21) 2647716/18.25с присоединением заявки ЭЙ(5)М. Кл. 6 01 .1 5/20 9 еудеретеекай каетет ССь".Р аф двааи изобретение и фтерытий(088.8) Дата опубликования описания 15.10;81(7) Заявитель Ордена Ленина физический институт нм. П.Н.Лебедева:(54) БОЛОИЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к измерительным приборам, действие которых основано на использовании чувствительных к излучению элементов, и может быть применено в спектральных и радиометрических приборах для измерения иэйучения с приемником - ниэкоомным болометром.Известно болометрическое устройствосодержащее низкоомный болометр с двумя термочувствительными элемен- ОО тами в мостовой схеме, источник высокочастотных колебаний, усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой частоты, ручной регулятор регулировки моста 1.15Недостатком 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 дифференциально-мостовой схеме, источник высокочастотных колебаний для питания моста, усилитель высокой частотЫ, детектор, усилитель низкой частоты 12 1.Однако глубокая балансировка моста требует применения источника высокочастотных колебаний для питания мос- та с минимальными нелинейными искажениями. Для балансировки моста необходимо применять специальный болометр с дополнительными подогреваемыми полосками и схемы для автоматической компенсации разбалансировки моста. Введение в схему дополнительных элементов снижает ее надежность. Кроме того, система автоматической компен" сации может вносить дополнительный шум еЦель изобретения - сохранение работоспособности в условиях больших, до +60 оС, вариаций температуры оиружающей среды без регулировок разбалан са моста при сохранении пороговой чувствительности болометра.Кщ С 1 по4 Цель достигается тем, что источник высокой частоты выполнен по схеме однокаскадного транзисторного генератора с самовозбужцением со стабилизацией 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 Кеустановлен в пределах где Оцч - шумы усилителя низкойчастоты;0 пр - шумы приемника излучения;0 в. - амплитуда напряжения,необходимая для линейного детектирования;0 пт - амплитуда напряженияпитания моста;Вб В у - сопротивления болометри 4ческих полосок;6111 - температурные коэФФици"енты болометрическихполосок;ВТ, - изменение температурыокружающей среды,Нижняя граница усиления по высокойчастоте для данного случая определяется шумами генератора и низкочастотными шумами следующего низкочастотного усилителя, верхняя граница уси.ления по высокой частоте определяется температурными коэФФициентамиболометрических полосок, их нессиметрией, диапазоном рабочих температури напряжением, питающим данную схему.На чертеже изображена электрическая схема болометрического устройства,Устройство содержит сопротивления1-3 заданзцих режим источника. высокочастотных колебаний, емкости 4-6источника высокочастотных колебаний,индуктивность 7 и транзистор 8 источника высокочастотных колебаний, ин 1 одуктивности 9 и 1 О болометрическогомоста, полоски 1 и 12 болометра,емкость 13, усилитель 14 высокой ча" 1 О 15 О 5 30 35 40 45 50 стоты, детектор 15 и усилитель 16низкой частоты, Сопротивление 1-3,емкости 4-6, индуктивность .7 и транзистор 8 составляют источник. высокочастотных колебаний, Индуктивности9 и 10 и также полоски 11 и 12 болометра являются плечами болометрическпго моста.Устройство работает следующим образом.На одну из полосок 11 болометра,включенных в мостовую схему, падаетизлучение, модулированное низкой частотой,С диагонали болометрического мос-.та, питаемого источником высокочастотных колебаний, снимается напряжение, модулированное низкочастотнымсигналом излучения и подается на усилитель 14 высокой частоты. Детектор15 выделяет низкочастотную огибающуюи усилитель 16 низкой частоты усиливает измеряемый низкочастотныйсигнал до необходимой величины. Ис-дточник высокочастотных колебаний собран на транзисторе 8 типа 1121 ГСильная связь с контуром- ф- =107ьи большой коэФФициент усиления транзистора В ( Р =60) заставляют работать источник высокочастотных коле. -баний в режиме диодного ограничения.Таким образом, болометрическоеустройство строится по принципу не"линейного малошумящего источника высокочастотных колебаний, неглубокойбалансировки моста и малого усиленияпо высокой частоте, который позволяет балансировать мост при наличиигармонии у питающего источника высокочастотных колебаний, Малое уси- .ление по высокой частоте не вызывает ограничения усиливаемого напряжения вследствие температурных вариаций разбаланса моста при разбросе параметров болометрических полосок иФиксированном напряжении питания системы. Следовательно, система работоспособна в условиях больших вариаций температуры окружающей среды,и надобность в регулировке моста отпадает. Отсутствие регулирующих элементов (реохорда в мосте, цепей об"ратной связи и т.п.) повышает надежность и удобство обслуживания.Формула изобретенияБолометрическое устройство, включающее низкоомный болометр с двумяотермочувствительнымн элементами вдиФФеренциальио-мостовой схеме, ис79 где Оунч спи 1В,йр -111 РфЗ. 1 О 15 ьТее Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1, Бонч-Бруевич А.М. Радиоэлектроника в экспериментальной физике. М., "Наука", 1966, с, 617- 618. 25 пчт, ОРдет. КЬ +агав 2. Авторское свидетельство СССРУ 208993, кл. С 01 1 5/06, 1966012/61 Тираж 910ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и открыт113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеа СССРийнаб., д, 4/5 к филиал Ужгород, ул, Проектна ате точник высокочастотных колебанийдля питания моста, усилитель высокой частоты, детектор, усилительнизкой частоты, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью сохранения работоспособности в условияхбольших, до +60 оС, вариаций температуры окружающей среды без регулировок разбаланса моста при сохранении пороговой чувствительностиболометра, источник высокой частотывыполнен по схеме однокаскадноготранзисторного генератора с самовозбуждением со стабилизацией амплитуды переменного напряжения с помощьюшунтирующего диода, роль котороговыполняет сам транзистор, термочувствительные элементы болометра объединены в общей точке, непосредствен.но связанной с входной цепью усилителя высокой частоты, а коэффициентусиления высокой частоты К ч установлен в пределах 6шумы усилителя низкой частоты;шумы приемника излучения; амплитуда напряжения, необходимая для линейного детектирования;шумы генератора высокой частоты;амплитуда напряжения питания моста;сопротивления болометрических полосок;температурные коэффициенты болометрических полосок;изменение температуры окружакзцей среды.