Особенности измерения интенсивности излучения ИК диапазона

Измерительные преобразователи ИК диапазона - это преобразователи, в которых термодинамические параметры среды или измерительного устройства (температура, тепловой поток, теплоемкость) преобразуются в величины иной физической природы. Принцип работы таких устройств основан на эффекте разогрева от падающего излучения. Термодатчики ИК диапазона излучения используются как в термометрии так и в фотометрии. Они имеют очень широкий диапазон рабочих длин волн, низкое быстродействие и малую чувствительность.

Использование тепловых преобразователей лежит в основе создания радиационной пирометрии. Принцип работы таких устройств основан на преобразовании ИК-излучения в тепло и его дальнейшее измерение. Для этой цели используют термоэлементы, болометры, пироэлектрики, ячейки Голея и другие устройства.

Термоэлементы образуют с помощью последовательно соединенных термопар. «Горячие переходы» термопар контактируют с так называемым «черным слоем», являющимся преобразователем ИК излучения в тепло. «Холодные переходы» термопар располагают на тыльной стороне приемника или по его периметру. В настоящее время разработаны миниатюрные версии таких устройств на основе полупроводниковых преобразователей с использованием интегральной технологии.

Болометры содержат термочувствительное сопротивление. В них «черный слой» также является чувствительным элементом датчика. Конструктивно сопротивление может быть выполнено в виде тонкой пленки или слоя металла, размещенного на непроводящей подложке, например, керамике.   

Термисторы редко используют для прецизионного измерения температуры из-за большого разброса параметров и высокой нелинейности. При их применении необходимо учитывать влияние саморазогрева.

Широкое применение находят также датчики температуры в виде специальных интегральных микросхем. Известно, что вольтамперная характеристика p-n-перехода является чувствительной к изменению температуры. Выражение для тока через идеальный диод имеет вид:

.                         (4.10)

После преобразований получим: 

.                              (4.11)

Таким образом, если использовать стабилизированный источник тока, то напряжение на переходе будет пропорционально его температуре. В качестве первичного теплового преобразователя можно использовать и биполярные транзисторы.

В настоящее время изготавливаются датчики в интегральном исполнении для применения в электрических схемах для температурной компенсации и сигнализации, а также для целей измерения различных физических величин (скорости потоков, уровня жидкости и т.п.).

Для регистрации тепловых полей широко применяют пироэлектрические преобразователи.

Рисунок 4.5 Симметричный пироэлектрический датчик положения объекта.

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться: