Americký vedec, konkrétne „Samuel P. Langley“, vynašiel prvý bolometer v roku 1880. Oba galvanometer ako aj Wheatstoneov most sa používa na generovanie priehybu. Tu generovaná výchylka môže byť úmerná intenzite žiarenia použitej pre malé výchylky. Nasledujúci bolometer obsahuje hlavne 4-platinové bránky, kde každá brána je navrhnutá s postupnosťou pásov. Usporiadanie týchto pásov je možné vykonať v ramenách odporového mostíka. Tieto mriežky sú umiestnené oproti mostným ramenám. Takže bolometerové zariadenie sa používa na meranie žiarenia, akonáhle sa zvýši teplota čierneho kovového pásu v odporovom mostíku. Tento článok pojednáva o prehľade bolometra, funkcii, obvode, výhodách a aplikáciách.
Čo je Bolometer?
Definícia: Prístroj, ktorý sa používa na detekciu aj na meranie žiarenia a tepla mikrovlnnej energie, je známy ako bolometer. Toto zariadenie funguje tak, že sa na ňom používa teplotne citlivý odporový prvok odpor tohto prvku sa bude meniť prostredníctvom teploty. Najčastejšie používané odporové prvky sú Barretter a Termistor . Rýchlosť, ako aj citlivosť tohto zariadenia je možné meniť zmenou tepelného odporu medzi bolometrom a jeho prostredím. Citlivosť aj rýchlosť sú však nepriamo úmerné smeru tepelného odporu. Citlivý bolometer je preto často pomalý.
Bolometer pracuje
Bolometer obsahuje absorpčnú časť, ktorá je tvorená miernou kovovou vrstvou. Pripojenie tejto časti je možné vykonať pomocou tepelnej nádrže pomocou tepelného prepojenia. Akonáhle žiarenie zasiahne absorpčnú časť, potom bude jeho teplotou zmena teploty. Takže v porovnaní s teplotou zásobníka je táto teplota vysoká kvôli absorpcii žiarenia pomocou absorpčnej časti.
Tepelná časová konštanta vnútornej môže byť ekvivalentná pomeru tepelnej kapacity medzi absorpčným prvkom a zásobníkom. Preto sa zmena teploty meria priamo cez odporový teplomer, ktorý je pripojený k absorpčnej časti. Niekedy sa na výpočet zmeny teploty používa odpor absorpčných častí.
Bolometrový obvod
Schéma zapojenia bolometra je uvedená nižšie. Toto je možné usporiadať vo forme mosta, kde jedno jeho rameno obsahuje teplotne citlivé odpor . Usporiadanie tohto odporu je možné vykonať v poli mikrovlnnej energie, kde je možné merať výkon.
Bolometrový obvod
Tento rezistor absorbuje výkon meranej veličiny, pretože v ňom vytvára teplo. Toto generované teplo môže zmeniť odpor prvku. Zmenu odporu je možné merať mostíkovým obvodom.
Konštrukciu bolometra je možné vykonať pomocou kombinácie diferenciálneho zosilňovača a oscilátorov. Jeden je v obvode nevyvážený, potom bude oscilovať. Odporový prvok v merači absorbuje výkon, aby sa dosiahol vyvážený obvod. Takže mostíkový obvod je možné vyvážiť úpravou predpätia jednosmerného prúdu.
Bolometrový obvod je možné usporiadať v mikrovlnnom poli. Takže žiarenie môže byť absorbované cez prvok a zvýšiť tak jeho teplotu a spôsobiť zmenu ich odporu.
Nerovnosť nastane v opačnom smere v dôsledku odporu za studena. Takže výstup oscilátora sa zníži o nevyváženosť, aby sa vyrovnal mostový obvod. Znížený výkon v obvode je možné merať elektronikou voltmeter tak, že zobrazuje zvýšený výkon cez oscilátor. Táto energia môže byť absorbovaná v mikrovlnnom poli cez odporový prvok.
Bolometrový most používa hlavne dva prvky, ktoré zahŕňajú nasledujúce.
Barretter
Barretter je jeden druh drôtu vyrobeného z kovu. Tento vodič má vlastnosť, ktorá je kladným teplotným koeficientom. Akonáhle sa teplota zvýši, potom sa zvýši aj teplota kovového drôtu.
Termistor
Termistor je jeden druh tepelného odporu, ktorý je možné vyrobiť z polovodičového materiálu. Hlavnou vlastnosťou je negatívny teplotný koeficient, čo znamená, že akonáhle sa teplota zvýši, potom sa ich odpor zníži.
Barretter je teda v porovnaní s termistorom veľmi citlivý kovový drôt. Toto sa často používa na meranie výkonu v rozmedzí od 0,01 do 10 mW. Na meranie výkonu, ktorý je nad 10 mW, sa použije kombinácia bolometra a útlmového článku.
Nový Bolometer
Nové bolometerové prístroje sú jednoduché, rýchlejšie a pokrývajú aj viac vlnových dĺžok. Sú navrhnuté za laboratórnych podmienok a používajú sa na meranie celej energie prenášanej prijatými fotónmi elektromagnetického žiarenia. Toto žiarenie pochádza zo vzdialených galaxií a je vo forme rádiových vĺn, viditeľného svetla, mikrovlniek alebo inak častí spektra.
Nové bolometre sú úplne odlišné v porovnaní s tradičnými bolometrami, pretože používajú kov na absorpciu žiarenia aj na meranie zvýšenej teploty. Existuje niekoľko ďalších bolometrov, ktoré sa spoliehajú na vibrácie atómov v materiáli, aby znížili jeho odozvu
Výhody
Hlavný výhody bolometra zahrňte nasledujúce.
- Tieto prístroje sú veľmi účinné z hľadiska rozlíšenia energie a citlivosti v porovnaní s inými konzervatívnymi detektormi častíc.
- Tieto nástroje nepotrebujú chladenie, pretože fungujú pri izbovej teplote.
- Môžu tiež vypočítať neionizujúce prvky, fotóny a ionizujúce častice a fotóny.
Aplikácie
Hlavný aplikácie bolometra zahrňte nasledujúce.
- Bolometer je mimoriadne citlivé zariadenie používané na detekciu elektromagnetického žiarenia alebo tepla.
- Rozvíjajúcimi sa aplikáciami tohto zariadenia sú termické zobrazovanie, vedecké pozorovanie, monitorovanie vzdialeného prostredia, solárne sondy a THz komunikácia.
- Používa sa v detektoroch častíc, termálnych kamerách, skeneroch odtlačkov prstov, detekcii lesných požiarov, detekcii skrytých zbraní, leteckom dozore a astronomických aplikáciách.
V súčasnosti sa často používajú moderné bolometre, pretože platinu prístroja je možné nahradiť polovodičovým pásikom. Toto zariadenie má oveľa vyšší teplotný koeficient odporu, vďaka ktorému je zariadenie lepšie reagujúce.
Toto je teda všetko o prehľad bolometra a alternatívny názov tohto zariadenia je kalorimeter. Jedná sa o jeden druh detektora, ktorý sa používa hlavne na detekciu častíc alebo žiarenia a tiež na detekciu svetla vo vlnách mm a v ďaleko infračervenej oblasti. Tu je otázka, aké sú nevýhody bolometra?
