RU1807321C - Приемник инфракрасного излучени - Google Patents

Abstract

Использование: измерительна  техника , измерение инфракрасного излучени . Сущность изобретени : устройство содержит пьезоэлектрическую пластину из ниобата лити , повернутого на 128°УХ- среза, на которой расположена встречно штырева  резонансна  структура, на приемной поверхности нанесено покрытие из антимонида инди .

Description

Изобретение относитс  к области приборостроени  и акустоэлектроники, в частности, к конструкции датчиков температуры, построенных на резонаторах на поверхностных акустических волнах и может быть использовано в радиоэлектронике, робототехнике и других отрасл х промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности.

На фиг.1 и 2 схематично показана конструкци  датчика.

Датчик (фиг.1) содержит пьезоэлектрическую пластину 1, выполненную из материала , прозрачного дл  ИК излучени  и обладающего большим температурным коэффициентом частоты (ТКЧ), например ниобата лити  (LiNbOa) повернутого под углом 128°УХ-среза, встречно-штыревой резонансной структуры 2, 3, изготавливаемой методами тонкопленочной технологии, и тОнкогЬ сло  чувствительного к ИК излучению материала „4, например антимонида инди  (JnSb), нанесенного из газовой фазы либо методом вакуумного переплава на область встречно-штыревой резонансной структуры и акустического канала, Выводы встречно- штыревого.преобразовател  (В ШП) 2 датчика включены в цепь обратной св зи усилител  5, образу  генератор на ПАВ, выход которого подключен через фильтр нижних частот 6 к регистратору. Датчик может быть откалиброван так, что регистратор будет . показывать значени  температуры ИК источника . В датчике используетс  эффект изменени  скорости распространени  поверхностных акустических волн (ПАВ) под воздействием температуры на пьезоэлектрическую пластину (звукопровод).

Изготавливаетс  датчик методами групповой тонкопленочной технологии, что обуславливает его высокую технологичность.

Датчик работает следующим образом. При подаче электрического сигнала на ВШП 2 в пьезоэлектрическом звукопроводе возбуждаютс  ПАВ, распростран ющиес  в обе стороны от ВШП, отражаютс  от отражателей - 3, образующих резонирующую полость, и возвращаютс  на В ШП. При определенном соотношении размеров резонансной полости и рабочей частоты, определ ющейс  рассто нием между электродами ВШП и скоростью распространени  ПАВ в материале пьезоэлектрического звукопровода1 а также вслед- ствие обратимости пьезоэффекта имеет

ел

С

со

о ч

00 N5

мес электрический резонанс. Температурна  стабильность характеристик ПАВ- резонатора определ етс  главным образом температурной стабильностью электрофизических параметров пьезоматериала. В нашем случае в качестве пьезоэлектрического звукопровода выбран ниобат лити  (УМЬОз) повернутого под углом 128° УХ-среза, имеющего высокую чувствительность к температуре ( ) и  вл ющегос  в то же врем  практически не чувствительным к И К лучам. Причем зависимость скорости ПАВ от температуры имеет линейный характер.

. В отсутствии И К излучени  резонатор имеет резонансную частоту, заданную конструктивными размерами его элементов и температурой окружающей среды. При включении ИК излучени  (фиг.2, обозначено hv) слой JnSb, покрывающий область звукопровода с встречно-штыревой структурой, поглощает ИК и разогревает его, измен   тем самым величину скорости распространени  ПАВ. Причем дл  изменени  скорости ПАВ достаточно разогреть только поверхностный слой звукопровода, примерно равный длине акустической волны Я , в котором сосредоточена основна  часть энергии ПАВ, чем обеспечиваетс  мала  инерционность датчика, особенно необходима  в случае измерени  параметров импульсных источников.

Избирательность датчиков к ИК излучению обеспечиваетс  слоем чувствительного к ИК излучению материала, а диапазон спектральной чувствительности датчика устанавливаетс  путем выбора соответствующего сло  материала. Спектральный диапазон чувствительности JnSb составл ет 3-5 мкм. Изменение скорости ПАВ, таким образом, приводит к соответствующему изменению резонансной частоты ПАВ-резонатора, что  вл етс  выходным сигналом датчика, завис щим от инерционности ИК излучени . ПАВ-резонатор включен в схему генератора , как это описано выше. Така  схема дл  обработки сигналов имеет р д известных

преимуществ. Изготовлены экспериментальные образцы датчика со звукопроводом из LiNbCb повернутого на 128° УХ-среза и слоем JnSb. Резонансна  частота ПАВ-резонатора 70 МГц. Чувствительность датчика

составл ет 5142 . точность измерени  0,1°С, верхний предел измерени  температуры в основном определ етс  температур- ными характеристиками материала чувствительного к ИК лучам сло , поскольку

точка Кюри пьезоэлектрической пластины равна 1200°С.

Предлагаемый датчик в сравнении с прототипом имеет существенные преимущества по чувствительности и избирательности . Его применение в приборостроении обеспечивает существенное повышение метрологического уровн  и эксплуатационных характеристик аппаратуры. Ожидаемый экономический эффект от внедрени  в производство предложенного датчика может быть достигнут за счет снижени  трудоемкости изготовлени  датчика групповыми методами . В 1990г. планируетс  проведение опытно-конструкторской работы с целью

внедрени  датчика в.производство,

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и   . Приемник инфракрасного излучени , содержащий пьезоэлектрическую пластину

и расположенную на ней встречно-штырье- вую резонансную структуру, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности пьезоэлектрическа  пластина выполнена из ниобата лити , повер-нутого под углом 128° УХ-среза, а на поглощающую поверхность приемника нанесено покрытие из атимонида инди .

Ј-D

V,

Ј

X

фиг. f

M I И

S „s../1 A v S

/у

Фиг. 2

N

iv-