SU853422A1

SU853422A1 - Thermal radiation receiver

Info

Publication number: SU853422A1
Application number: SU792838926A
Authority: SU
Inventors: Л.С. Кременчугский; В.Б. Самойлов; Н.А. Цоглина
Original assignee: Институт Физики Ан Усср
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1982-09-15

Description

(54) ТЕПЛОВОЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ(54) THERMAL RADIATION RECEIVER

1one

Изобретение относитс к анпаратуре дл измерени характеристик радиационных потоков, а именно к приемникам излучени , нредназначениьш дл измерени энергии и мощности иотоков излучени , и может быть использовано в приборах и системах спектрометрии, радиометрии, пирометрии .The invention relates to instrumentation for measuring the characteristics of radiation fluxes, namely, radiation receivers, intended for measuring energy and power and radiation currents, and can be used in instruments and systems of spectrometry, radiometry, pyrometry.

Известен измеритель излучени , представл ющий собой черное тело, выполненное в виде сферического конденсатора из пироактивной керамики.A radiation meter is known, which is a black body made in the form of a spherical capacitor made of pyroactive ceramics.

Известен также индикатор инфракрасного излучени , в котором используетс полимер с пироэлектрическими свойствами . Он имеет чувствительную к инфракрасному излучению пленку из полимерапироэлектрика , два тонких электрода из прозрачного дл инфракрасного света материала , прокладку из .изолирующего материала , поверхность которого покрыта провод щей пленкой, соединенной с электродами с помощью св зующего вещества, металлическую пластину с отверстием, соедин емую с другой поверхностью провод щей пленки, электрический проводник, соедин емый одним из концов с другим электродом .An infrared indicator is also known, which uses a polymer with pyroelectric properties. It has an infrared-sensitive film made from a poly-polymer and two thin electrodes from a material that is transparent to infrared light, a gasket made from an insulating material, the surface of which is covered with a conductive film connected to the electrodes by means of a binder, a metal plate with a hole connected to another surface of the conductive film, an electrical conductor connected by one of the ends to the other electrode.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс приемникThe closest in technical essence to the invention is the receiver

излучени , содержащий чувствительный элемент из термочувствительного диэлектрика , имеющего провод щие покрыти , электрически соединенные с электродами,radiation, containing a sensitive element of a thermosensitive dielectric, having conductive coatings electrically connected to the electrodes,

5 в подлон ке (основании) которых выполнено сквозное отверстие, над которым расположен диэлектрик 3.5 in the basement of which a through hole is made, above which dielectric 3 is located.

Однако эти устройства обладают чувствительностью только со стороны отверсти However, these devices are sensitive only from the side of the hole.

10 в металлической пласт1П1е.10 in metal plast1P1e.

Цель изобретени - получение одинаковой чувствительности теплового приемника к излучению с двух противоположных сторон .The purpose of the invention is to obtain the same sensitivity of the heat receiver to radiation from two opposite sides.

15 Эта цель достигаетс тем, что в приемнике излучени , состо щем из чувствительного элемента, имеющего форму плоскопараллельной пластины, электродов и поглощающего покрыти , последнее нанесено15 This goal is achieved by the fact that in a radiation receiver consisting of a sensitive element having the form of a plane-parallel plate, electrodes and an absorbing coating, the latter is applied

20 на обе стороны чувствительного элемента, толщина которого не превыщает20 on both sides of the sensing element, the thickness of which does not exceed

//

Кл 25C 25

где / - толщина чувствительного элемента; k - коэффициент темнературопроводности материала чувствительного элемента; 30 f -частота модул ции излучени .where / is the thickness of the sensitive element; k is the coefficient of thermal permeability of the material of the sensitive element; 30 f is the modulation frequency of the radiation.

На чертеже изображен тепловой приемник излучени .The drawing shows a heat radiation receiver.

Тепловой приемник излучени состоит из плоскопараллельной пластины 1 из термочувствительного диэлектрика, например пироэлектрика, покрытой с двух сторон электродами 2 и 3, на которые нанесены поглощающие покрыти 4 и 5.The heat radiation detector consists of a plane-parallel plate 1 made of a thermosensitive dielectric, for example a pyroelectric, coated on both sides with electrodes 2 and 3, on which absorbent coatings 4 and 5 are applied.

Работает приемник следующим образом.The receiver works as follows.

Потоки излучени Wi и Wz, падающие на приемник с двух противоположных сторон , поглощаютс покрыти ми 4 и 5, измен их температуру и температуру термочувствительного диэлектрика I, что приводит к изменению разности потенциалов между его поверхност ми и соответственно между электродами 2 и 3. Электрический сигнал, возникший на электродах, снимаетс с электродов любым известным способом {пайкой, прижимным контактом и т. д.).The fluxes Wi and Wz falling on the receiver from two opposite sides are absorbed by the coatings 4 and 5, changing their temperature and the temperature of the heat-sensitive dielectric I, which leads to a change in the potential difference between its surfaces and respectively between electrodes 2 and 3. Electric signal arising at the electrodes is removed from the electrodes by any known method {soldering, pressure contact, etc.).

Дл того чтобы равные потоки излучени Wi и W давали эквивалентные электрические сигналы, необходимы следующие услови : эквивалентность условий теплообмена с двух противоположных сторон приемника и однородность тепловых и электрических свойств по толщине термочувствительного диэлектрика.In order for equal radiation fluxes Wi and W to produce equivalent electrical signals, the following conditions are necessary: the equivalence of heat exchange conditions on two opposite sides of the receiver and the uniformity of thermal and electrical properties across the thickness of the heat-sensitive dielectric.

При выполнении этих условий равные потоки излучени приведут к равным приростам температуры чувствительного элемента , а равные приросты температуры приведут к возникновению равных напр жений сигналов.When these conditions are met, equal radiation fluxes will lead to equal increases in the temperature of the sensitive element, and equal increases in temperature will lead to the appearance of equal voltage signals.

В реальных конструкци х затруднено выполнение этих условий. Чтобы устранить вли ние неэквивалентности условий теплообмена , необхх)димо, чтобы толщина чувствительного элемента была намного меньше длины температурной волны в немIn real structures, it is difficult to fulfill these conditions. To eliminate the effect of the nonequivalence of heat exchange conditions, it is necessary that the thickness of the sensitive element be much less than the length of the temperature wave in it.

VV

тt

«/"/

В этом случае врем прохождени температурной волны намного меньше полупериода модул ции излучени . Благодар этому чувствительный элемент прогреваетс равномерно, температуры его противоположных поверхностей равны и не завис т от того, с какой стороны падает излучение. Кроме того, при равномерном прогреве всего чувствительного элемента неоднородности его свойств одинаковымIn this case, the transit time of the temperature wave is much less than the half-period of modulation of the radiation. Due to this, the sensing element is heated uniformly, the temperatures of its opposite surfaces are equal and do not depend on which side the radiation falls from. In addition, with a uniform heating of the entire sensitive element of the heterogeneity of its properties, the same

образом сказываютс на величинах сигналов , возникающих при облучении приемника с противоположных сторон. Таким образом , дл получени одинаковой чувствительности к излучению с двух противоположных сторон толщина чувствительного элемента должна быть намного меньше длины температурной волны в немthus, they affect the magnitudes of the signals that appear when the receiver is irradiated from opposite sides. Thus, to obtain the same sensitivity to radiation from two opposite sides, the thickness of the sensitive element must be much less than the length of the temperature wave in it.

fOfO

Использование приемника в устройствах, где требуетс одновременно измер ть энергетические характеристики радиационных потоков, действующих одновременно с двух° противоположных сторон, дает возможность сократить число элементов устройства и упростить его схему. Замена системы из двух известных приемников и двух усилительных каскадов в дифференциальном радиометре на предлагаемый тепловой приемник излучени дает экономический эффект 5 тыс. руб. в год на одну установку .The use of the receiver in devices where it is required to simultaneously measure the energy characteristics of radiation fluxes acting simultaneously from two opposite sides makes it possible to reduce the number of elements of the device and simplify its circuit. Replacing the system of two well-known receivers and two amplifier stages in a differential radiometer with the proposed thermal radiation receiver gives an economic effect of 5 thousand rubles. per year for one installation.

Claims

1. USSR author's certificate No. 187357, cl. G 01J 5/00, 1966.

2. The patent of France No. 2111720, cl. G01J 5/20, publ. 1972.

3.Patent of France No. 2192301, cl. G 01J 5/20, published 1974 (prototype).