Способ измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18, 01. 80 (21) 2871264/18-25 51 М, КЛ.З с присоединением заявки М(23) Приоритет -С 01 3 5/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 151182 ж,Г,)В.Ф.Косоротов, Л,С.Кременчугский и А.Я.Бульона - ;Л:4"Институт физики АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к измерению излучения в импульсном режиме и может найти применение в лазерной тех-. нике и импульсной фотометрии. Известны способы измерения времениных и энергетических характеристикпри помощи пироэлектрических приемников излучения, заключающиеся н том,что при нагревании чувствительногоэлемента радиационным импульсом наего обкладках в силу пироэффектавозникает заряд, по величине которого определяют характеристики радиационного импульса. В данном способе взависимости от характера внешней цепи измеряется либо энергия,.либомощность радиационного импульса и не-возможно получение информации о томи другом в одном акте измерения, поскольку этот способ основывается напироэлектрическом эффекте только засчет нагревания чувствительного элемента приемника 11,Наиболее близким к изобретению является способ измерения временных иэнергетических характеристик импульсного излучения с помощью пироэлектрического первичного преобразователя,заключающийся в измерении пироэлектрического отклика преобразователяпри его нагревании излучением.При облучении чувствительного эле5мента приемника радиационным импульсом в нем повышается температура и всилу пироэффекта на его обкладкахвозникает заряд, который стекает через нагрузочное сопротивление Й.Это сопротивление выбирается достаточно большим, таким, чтобы СЙ 7 с 4,где С - емкость преобразователя ивходной цепи. При таком условии напряжение, снимаемое с Й в моментывремени С 4 СЙнС остается постоян 5 ным и пропорциональным энергии импульса,Способ осуществляется устройством,содержащим пироэлектрический первичный преобразователь, соединенный снагрузочным сопротивлением, согласующий каскад и связанный с ним регистратор С 21.Однако известный способ обеспечивает измерение только одного парамет 25 ра излучения. Цель изобретения " измерение мощности и энергии радиационного импульса в процессе одного измерения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения, 974143временных иэнергетических характеристик импульсного излучения, заключающемуся в измерении пироэлектрического отклика преобразонателя при егонагревании излучением, в момент нагрева преобразователя определяют пироток, пропорциональный мощности излучения, а в момент охлаждения - напряжение, пропорциональное энергииимпульса излучения.Устройство для осуществления 10предлагаемого способа, содержащеепироэлектрический первичный преобразователь, соединенный с нагрузочным.,сопротивлением, согласующий каскад,связанный с ним регистратор, дополнительно содержит реле времени, пере.ключатель и сопротивление, черезконтакты переключателя подключенноепараллельно нагрузочному сопротивлению а выход согласующего каскадасвязан с входом реле времени, выходкоторого в свою очередь соединен собмоткой управления переключателя.На фиг.1 изображена форма пироэлектрического отклика преобразователя, на фиг.2 - блок-схема устройства,25Указанный способ измерения осуцестнляется следующим образом.Облучение приемника радиационнымимпульсом приводит к возрастанию еготемпературы и появлению на его обкладках заряда, который вызывает токно внешней нагрузочной цепи,по величине изменения которого определяютзависимость мощности от времени радиационного импульса, К моменту прекращения действия импульса Повышениетемпературы приемника прекращается,а заряд, вызванный нагреванием, па,дает до нуля. В следующий моментвнешняя нагрузочная цепь отключаетсяот приемника и вследствие остыванияна его обкладках накапливается заряд,величина которого пропорциональнаэнергии импульса. Подключив затем кприемнику внешнюю цепь, измеряем напряжение на нагрузочном сопротивлении, величина которого пропорциональна энергии импульса. Тем самым достигается измерение энергии и мощности импульса при однократном воздействии его на приемник,Указанный способ реализуется устройством (фиг.2), содержащим чувстви"тельный элемент 1 пироэлектрическогоприемника излучения, согласующий каскад 2, регистратор 3, содержащий импульсный вольтметр, регистратор 4,содержащий осциллограф, реле нремени5, переключатель 6.Устройство работает следующим образом. 60При облучении чувствительногоэлемента 1 радиационным импульсомдлительности С на его обкладках засчет нагревания возникает заряд, который стекает через малое нагрузочное сопротивление В,(, Электрический сигнал, снимаемый с В и пропорциональный моцности импульса излучения, подается через согласующий каскад 2 на быстродействующий регистратор 4 (например, осциллограф) и реле времени 5, которое в течение временинамного меньше тепловой постоянной времени вриемника Т , но больше длительности импульса, размыкает цепь малого сопротивления В. С этого момента времени заряд, возникающий на обкладках приемника за счет его охлаждения, стекает через большое нагрузочное сопротивление В и электрический сигнал, пропорциональный энергии импульса, через согласующий каскад 2 регистрируется импульсным вольт метром 3, По амплитуде выходного сиг" нала определяем энергию импульса излучения. При этом В и В выбираются такими, чтобы удовлетворялось неравенствоСВ Чс нрсч; Сйгде С - емкость преобразователя увходной цепи.Устройство позволяет провести измерение моцности.(временной структуры) и энергии радиационного импульса с помощью информации, снимаемой исключительно с пироэлектрического приемника излучения, без ее дополнительной обработки.Способ и устройство позволяют производить измерение мощности (временной структуры) и энергии радиационного импульса практически одновременно (в цикле нагрева - мощности, а в цикле остынания - энергии импульса) с помощью одного твердотельного элемента - пироэлектрического преобразователя, Это повышает точность и сокращает время измерения по сравнению с разновременными измерениями, когда мощность или энергию измеряют только при нагреве преобразователя, что требует проведения двух различных измерений.Применение способа н измерительной технике лазерного излучения позволяет получить экономический эффект 5 тыс.руб. в год на одной установке.Формула изобретения1. Способ измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения с помощью пироэлектрического первичного преобразователя, заключающийся в измерении пироэлектрического отклика преобразователя при его нагревании излучением, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что, с цеью одновременного измерения мощноси и энергии радиационного импульса,974143 ИГ ИУМ 8 дписное ктная,4 л,Пр о 1 в момент нагрева преобразователя измеряют пироток, пропорциональный мощности излучения, а в момент остывания напряжение, пропорциональное энергии импульса излучения.2. Устройство для измерения временных и энергетических характеристик импульсного излучения, содержащее пироэлектрический первичный преобразователь, соединенный с нагрузочным сопротивлением, согласующий каскад и связанный с ним регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство дополнительно содержит реле времени, переключатель и сопротивление, подключенное через контакВНИИПИ Заказ 8680/ филиал ППП "Патент"ты переключателя параллельно нагрузочному сопротивлению, а выход согласующего каскада подключен ко входуреле времени, выход которого соединенс обмоткой управления переключателя.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Кременчугский Л.С., Шульга А.Я.Лазерные пироэлектрические приемныеустройства. КиевИнститут физики 1 О АН УССР, 1979, с. 5-6.2, Кременчугский Л,С.; Шульга,А,Я.Лазерные пироэлектрические приемныеустройства. Киев, Институт физикиАН УССР 1979, с. 7, рис. 1 (прото тип).