Amerikāņu zinātnieks, proti, “Semjuels P. Langlijs”, tika izgudrots pirmais bolometrs 1880. gadā galvanometrs kā arī Wheatstone tilts tiek izmantots, lai radītu novirzi. Šeit radītā novirze var būt proporcionāla radiācijas intensitātei, ko izmanto sīkām novirzēm. Nākamais bolometrs galvenokārt ietver 4 platīna vārtus, kur visi vārti ir veidoti ar sloksņu secību. Šīs sloksnes var izkārtot pretestības tilta ieročos. Šīs restes atrodas pretī tilta balstiem. Tātad bolometra ierīci izmanto radiācijas mērīšanai, kad pretestības tiltā paaugstinās melnā gala metāla sloksnes temperatūra. Šajā rakstā ir apskatīts bolometra, darba, ķēdes, priekšrocību un lietojumu pārskats.
Kas ir bolometrs?
Definīcija: Instruments, ko izmanto mikroviļņu enerģijas starojuma un siltuma noteikšanai, kā arī mērīšanai, ir pazīstams kā bolometrs. Šī ierīce darbojas, izmantojot kur temperatūras jutīgu pretestības elementu pretestība šī elementa temperatūra mainīsies. Visbiežāk izmantotie pretestības elementi ir Barretter un Termistors . Ātrumu, kā arī šīs ierīces jutīgumu var mainīt, mainot bolometra siltuma pretestību, kā arī tās vidi. Bet gan jutība, gan ātrums ir apgriezti proporcionāli termiskās pretestības virzienā. Līdz ar to jutīgais bolometrs bieži ir lēns.
Bolometra darbība
Bolometrs ietver absorbējošu daļu, kas sastāv no neliela metāla slāņa. Šīs daļas savienojumu var veikt caur termisko rezervuāru ar termiskās saites palīdzību. Kad starojums nokļūst absorbējošajā daļā, tā temperatūra būs izmaiņas temperatūras robežās. Tātad, salīdzinot ar rezervuāra temperatūru, šī temperatūra ir augsta radiācijas absorbcijas dēļ, izmantojot absorbējošo daļu.
Raksturīgā termiskā laika konstante var būt ekvivalenta absorbcijas elementa, kā arī rezervuāra siltuma jaudas attiecībai. Tāpēc temperatūras izmaiņas mēra tieši caur rezistīvo termometru, kas ir savienots ar absorbējošo daļu. Dažreiz temperatūras izmaiņu aprēķināšanai izmanto absorbējošo daļu pretestību.
Bolometra ķēde
Bolometra shēmas shēma ir parādīta zemāk. To var kārtot tilta formā, kur viena no tām ietver temperatūras jutīgo rezistors . Šī rezistora izvietojumu var veikt mikroviļņu enerģijas laukā, kur var izmērīt jaudu.
Bolometra ķēde
Šis rezistors absorbē izmērīto jaudu, jo tajā rodas siltums. Šis radītais siltums var mainīt elementa pretestību. Pretestības izmaiņas var izmērīt ar tilta ķēdi.
Bolometra konstrukciju var veikt, izmantojot diferenciālā pastiprinātāja un oscilatoru kombināciju. Viena ķēde ir nelīdzsvarota, tad tā svārstīsies. Skaitītāja pretestības elements absorbēs spēku, lai ķēde būtu līdzsvarota. Tātad tilta ķēdi var līdzsvarot, pielāgojot līdzstrāvas novirzi.
Bolometra ķēdi var sakārtot mikroviļņu laukā. Tātad starojumu var absorbēt caur elementu, lai paaugstinātu to temperatūru, un tas izmaina to pretestību.
Nevienlīdzība radīsies pretējā virzienā aukstuma pretestības dēļ. Tātad oscilatora izlaidi samazinās nelīdzsvarotība, lai izveidotu tilta ķēdes līdzsvaru. Samazināto jaudu ķēdē var izmērīt ar elektronisko voltmetrs lai tas parādītu palielināto jaudu caur oscilatoru. Šo jaudu var absorbēt mikroviļņu laukā caur pretestības elementu.
Bolometra tiltā galvenokārt tiek izmantoti divi elementi, kas ietver sekojošo.
Barretter
Barretter ir viena veida stieple, kas izgatavota no metāla. Šim vadam ir īpašība, kas ir pozitīvs temperatūras koeficients. Kad temperatūra paaugstinās, palielinās arī metāla stieples temperatūra.
Termistors
Termistors ir viena veida siltuma rezistors, ko var izgatavot ar pusvadītāju materiālu. Tā galvenā īpašība ir negatīvs temperatūras koeficients, kas nozīmē, ka, tiklīdz temperatūra paaugstinās, to pretestība tiks samazināta.
Tātad, barretter ir ļoti jutīgs metāla vads, salīdzinot ar termistoru. To bieži izmanto, lai mērītu jaudu, kas svārstās no 0,01 līdz 10 mW. Lai izmērītu jaudu, kas pārsniedz 10mW, tiek izmantots bolometra un vājinātāja kombinācija.
Jauns bolometrs
Jaunās bolometra ierīces ir vienkāršas, ātrākas un aptver arī vairāk viļņu garumu. Tie ir izstrādāti laboratorijas apstākļos un tiek izmantoti, lai izmērītu visu enerģiju, kas tiek izvadīta caur saņemtajiem elektromagnētiskā starojuma fotoniem. Šis starojums nāk no tālām galaktikām un ir radioviļņu, redzamās gaismas, mikroviļņu, citādi spektra daļu formā.
Jaunie bolometri ir pilnīgi atšķirīgi, salīdzinot ar tradicionālajiem bolometriem, jo tie izmanto metālu radiācijas absorbēšanai, kā arī paaugstinātas temperatūras mērīšanai. Ir daži citi bolometri, kas paļaujas uz atomu vibrācijām materiālā, lai samazinātu tā reakciju
Priekšrocības
Galvenais bolometra priekšrocības iekļaujiet sekojošo.
- Šie instrumenti ir ļoti efektīvi attiecībā uz enerģijas izšķirtspēju un jutīgumu, salīdzinot ar citiem konservatīviem daļiņu detektoriem.
- Šiem instrumentiem nav nepieciešama dzesēšana, jo tie darbojas istabas temperatūrā.
- Viņi var arī aprēķināt nejonizējošos elementus, fotonus un jonizējošās daļiņas un fotonus.
Pieteikumi
Mērs bolometra pielietojums iekļaujiet sekojošo.
- Bolometrs ir ārkārtīgi jutīga ierīce, ko izmanto elektromagnētiskā starojuma vai siltuma noteikšanai.
- Šīs ierīces jaunās lietojumprogrammas ir siltuma attēlveidošana, zinātniskā, attālās vides uzraudzība, saules zondes un THz sakari.
- To lieto daļiņu detektoros, termokamerās, pirkstu nospiedumu skeneros, meža ugunsgrēku noteikšanā, slēpto ieroču atklāšanā, gaisa novērošanā un astronomijas lietojumos.
Pašlaik bieži tiek izmantoti moderni bolometri, jo ierīces platīnu var aizstāt ar pusvadītāju sloksni. Šai ierīcei ir daudz augstas temperatūras pretestības koeficients, lai tas padarītu ierīci atsaucīgāku.
Tādējādi tas ir viss bolometra pārskats un šīs ierīces alternatīvais nosaukums ir kalorimetrs. Šis ir viena veida detektors, ko galvenokārt izmanto daļiņām vai starojumam, kā arī izmanto gaismas noteikšanai mm viļņos un tālā infrasarkanajā starā. Šeit ir jautājums jums, kādi ir bolometra trūkumi?
