SU761851A1 - УСТРОЙСТВА) ДЛЯ 'теплового 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для из-;· морения энергии теплового излучения. ,

Для проведения точных измерений важно обеспечить неизменность чувствительности устройства во времени.

Известно уетройетво, содержащее чувстг вительный к температуре детектор, предусилитель, усилитель выходного . сигнала, датчик с амплитудным детектором,.вырабатывающий сигнал тогда, когда выходной сигнал усилителя достигает заданной, величины, который посредством логического блока'управления усилением, срабатывающего ло минимальному наперед заданному уровню с амплитудного детектора,, черезисточник сравнения, на другой выход которого поступает сигнал от средства дюнтроли температуры окружающей среды, .управляет окружающей приемник температурой, .на двух уровнях [1]. . _Λ

Однако устройство позволяет, фиксировать две рабочие точки приемника нотемпературе, а пе по чувствительности,, не. устраняя таким образом нестабильности за счет тока смещения и уровня фон а,, у строй-, ство требует специального датчика температуры окружающей среды. . _;

Из известных устройств для измерения энергии теплового излучения' наиболее

ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ

ИЗЛУЧЕНИЯ

2

близким к заявленному является устройство, которое содержит модулятор, генератор опорного напряжения, сверхпроводящий болометр, .источник смещения болометра,

5 усилители и .синхронные детекторы блоков· регистрации и автоматического регулирования, работающие на разных частотах [2].

Недостатком такого устройства является то, что в нем стабилизация чувствительности осуществлена путем автоматического регулирования температуры болометра в рабочей точке. Однако чувствительность устройства зависит не только от окружающей температуры болометра. Она может измениться при изменении тока смещения через болометр, при дрейфе коэффициента усиления усилителей, от изменения уровня фоновой засветки. Изменение чувствительности от этих причин не будет отрабатываться .схемой авторегулирования, и в целом чувствительность и порог чувствительности сказываются в ряде практических применений не оптимальными.

Целью изобретения является повышение стабильности чувствительности и улучшение порога чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены источник тест-сигнала, (синхронный детектор, источник сигн ал а -сравнения, блок сравне768858

3 ...

•дня, усилитель разностного сигнала, при этом модулятор, датчик опорного напряжения, источник тест-сипнала, болометр, усилитель, первый синхронный детектор и блок .регистрации соединены .последовательно, 5 второй выход датчика опорного напряжения соединен со входами фазовращателей, · выход первого фазовращателя — с управляющим входом первого синхронного де-Р <· т&ктора, выход второго фазовращателя И) соединен с управляющим входом второго , синхронного детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подклю- 15 чен к выходу источника сигнала сравнения, а выход — ко входу усилителя разностного сигнала, выход которого соединен с боло-‘^; метром.

На чертеже представлена структурная 20 схема устройства для измерения энергии теплового излучения. ,

Устройство содержит модулятор' 1, работающий на оптимальной частоте модуляции болометра, датчик опорного .напряже- 25 ния 2, развивающий сигнал управления фазовращателями .и (источником тест-сипнала 3, который развивает сигнал с частотой, равной частоте модуляции, и сдвинутый относительно ее на 90°, боламецр 4, являю- 30 щийся приемникам энергии .излучения, усш лйтель 5, усиливающий исследуемый и •тост-сигналы, первый синхронный детектор 6, .пропускающий в блок регистрации исследуемый сигнал, блок .регистрации 7, ³⁵ первый фазовращатель 8, настроенный в фазе с исследуемым сигналом, .второй фазовращатель 9, настроенный в фазе с тестсигналом, второй синхронный детектор 10. пропускающий па вход блока сравнения 40 лишь тест-сигнал с выхода усилителя, источник сигнала сравнения 11, вырабатывающий сигнал сравнения тест-сига ал а, соответствующего выбранной рабочей точке болометра, блок сравнения 42, вырабатываю- ⁴⁵ щий разностный сигнал, усилитель разностного сигнала 13, развивающий достаточную выходную мощность для компенсации ухода .рабочей точки болометра от воздействия внешних факторов нестабильности. ^,Г|0

Устройство для измерения энергия теплового излучения разработано для бортовой многоспектральной аппаратуры. Работает устройство следующим образом.

Ма болометр 4 подают .напряжение или 55 ток смещения, устанавливая таким образом его рабочую точку. На вход болометра падает подлежащий измерению тепловой поток лучистой энергии, яромодулировапный модулятором 1. Сигнал, развиваемый болометром под воздействием излучения, усиливают усилителем 5 и .подают через синхронный детектор 6, настроенный фазовращателем 8 оинфазно с сигналом .излучения, -в блок регистрации 7. Напряжение опорного ⁶⁵

4

сигнала, управляемое фазовращателями 8. я 9, вырабатывает датчик опорного .напряжения 2, связанный с модулятором /, собранным, .например, ;на основе синхронного двигателя и модулирующего диска.

Датчиком опорного напряжения 2 слу- жат, например, фотодиод и лампочка накаливания, излучение которой прерывается модулирующим диском. Переменное .напряжение с фотодиода .поступает также на источник тест-сигнала 3, которым, например, является пленочный нагреватель, смонтированный иа одной .подложке с чувствительным элементом болометра.

Генератор опорного напряжения настраивают таким образом, чтобы вырабатываемый им сигнал был сдвинут относительно полезного сигнала на 90°. Следовательно, с болометра 4 снимают два сигнала, полезный сигнал, который (необходимо измерить, и сдвинутый относительно пего на (90° тест-сигнал от источника 3. Напряжение, развиваемое болометром 4 иод действием тест-сигнала, усиливают усилителем 5, после (Которого он поступает на зход второго синхронного детектора 10, на управляющий вход которого поступает управляющий сигнал от второго фазовращателя 9 и фазе с т&ст-сигн.а.лом. Тест-сигнал в блок регистрации 7 не пройдет, так как .первый .синхронный детектор 6 настроек огяосительно него со сдвигом на 90 или па 270°. Следовательно, благодаря .применению двух синхронных детекторов, находящихся в квадратуре друг относительно друг.;, полностью исключено прохождение исследуемого сигнала .в блок автоматического регулирования чувствительности и более сильного тест-сигнала в блок регистрации, позволяя таким образом системе регулирования работать на частоте полезного сигнала в зоне оптимальной чувствительности болометра. Сигнал с выхода второго синхронного детектора 10 поступает на один из .входов блока сравнения 12, на другой сход которого подают .сигнал сравнения от источника 11. Если .в устройстве нет никакой нестабильности, то сигнал, развиваемый болометром 4 в ответ на тест-сигнал от "источника тест-сигнала 3, компенсируется в схеме сравнения до нуля, а следовательно, через болометр будет протекать начальный ток, соответствующий выбранной начальной точке. В случае изменения, например, чувствительности болометра от изменения температуры окружающей среды развйзае•мое болометром напряжение окажется лромодулированным .по амплитуде. Это напряжение тест-сиг.нала, несущее информацию о нестабильности в измерителе, появляется на выходе блока сравнения 12 в виде напряжения соответствующей полярности, которое поступает на вход усилителя 13 и изменяет .начальный ток через болометр 4 или через его нагреватель, .например рези761851

стор, 'светодиод. Изменение начального тока переводит болометр в такую рабочую точку, где его чувствительность соответствует заданной величине.

Изобретение можно, например, использовать для измерения энергии теплового излучения со сверхпроводящим болометром в бортовой тепловизионной спектральной аппаратуре и в спектрометрах сверхвысокого размещения. Ранее в аналогичной аппаратуре использовали несколько фотоэлектрических приемников, чувствительных в различных узких участках спектра. Болометр в силу своих неселективных свойств позволяет одним приемником перекрыть широкий спектральный диапазон. Применение в аппаратуре одного приемника значительно ее упрощает. Работа в бортовых условиях накладывает более жесткие требования к стабильности аппаратуры. Чувствительность устройства в этом случае зависит не только от температуры чувствительного элемента, «о и от стабильности источников литания, коэффициента усиления, уровня фоновой засветки. Поэтому лучшие результаты дает стабилизация чувствительности болометра в наперед заданной точке, а не его температуры. Использование частоты тест-сигнала, одинаковой с частотой .модуляции полезного сигнала, значительно упрощает устройство, позволяет вести стабилизацию чувствительности в ее оптимальной точке.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения энергии теплового излучения, содержащее модулятор,

   последовательно соединенный с датчиком опорного .напряжения, болометр, усилитель, синхронный детектор, фазовращатель, блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности чувствительности и улучшения порота чувствительности в «его дополнительно введены 'источник тест-сигнала, синхронный детектор, фазовращатель, источник сигнала сравнения, блок сравнения, усилитель разностного сигнала, при этом модулятор, датчик опорного напряжения, источник тесткипнала, болометр, усилитель, первый синхронный детектор и блок регистрации соединены последовательно, второй выход датчика опорного напряжения .соединен со входами фазовращателей, выход первого фазовращателя —· с управляющим входом первого синхронного детектора, выход второго фазовращателя — с управляющим входом второго син хронного детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника сигнала сравнения, а выход — ко входу усилителя разностного сигнала, выход которого соединен с болометром.