Приемником излучения

На рис. 16 представлен общий вид блока приемников излучения. Он состоит из пяти основных приемников излучения 1, образующих кассету 2 приемников излучения, которая располагается на каретке 3 и перемещается по неподвижной направляющей 4, На кассете 2 расположены три направляющие 5, по которым движутся дополнительные приемники излучения глубиномеров. При изменении фокусного расстояния каретка перемещается по неподвижной направляющей, при этом все приемники излучения остаются ориентированными на источник излучения.

Приемники излучения укомплектованы сменными коллиматорами с окнами размером 20X20, 25X25, .ЗОХ ХЗО мм.

Для обеспечения оптимального режима приемной части их обычно проектируют так, что на приемники излучения падают потоки примерно одинаковой интенсивности.

Исследование влияния фоновых засветок на чувствительность приемников излучения проводилось по следующей схеме. На фотоприемник по двум световодам направлялись одновременно два потока излучения. Небольшой постоянный уровень полезного синусоидального сигнала обеспечивался модулированным потоком от электрической лампочки, питание которой стабилизировалось. Другой поток (фоновая засветка) исходил от модели черного тела и не модулировался. Уровень фоновой засветки регулировался изменением температуры модели черного тела и был значительно выше величины модулированного потока, обеспечивающего полезный сигнал. Величина фоновой засветки (излучения от модели черного тела) периодически измерялась этим же приемником, для чего включалась модуляция фонового излучения и перекрывался поток от лампочки. Испытывались приемники излучения типа ФСА-1, ФСА-Г1, ФД-ЗА, ФСА-8АН, фотосопротивление на основе PbSe и пироприемник.

располагается на каретке, перемещающейся по неподвижному основанию. На кассете приемников излучения расположены три направляющие, по которым перемещаются приемники излучения глубиномеров. При изменении фокусного расстояния каретка перемещается по неподвижному основанию, при этом все приемники остаются ориентированными на источник излучения. Приемники излучения укомплектованы сменными

Разработка физических принципов оптико-электронной техники и создание новых приемников излучений способствовали расширению областей ее применения. Вначале инфракрасные приборы использовали только для лабораторных исследований самого излучения. С 1870 г. астрономы стали применять приемники излучения (термоэлементы) с телескопами для оценки температуры звезд и планет по их тепловому излучению. Дальнейшее развитие тепловых приемников излучений, стимулировавшееся новыми потребностями науки и техники, привело к созданию разнообразных пиро-и радиометрических приборов, которые стали новым средством для изучения тепловых явлений.

В XIX в. был создан теоретический фундамент, необходимый для развития оптико-электронного приборостроения, а также разработаны приемники излучения. Техника в этот период развивалась рука об руку с физикой, однако переход к широкому применению оптико-электронных систем произошел в 40—50-х годах XX в. в результате внедрения оптико-электронной техники в производствои науку, а также из-за необходимости удовлетворения потребностей военной индустрии.

Пироэлектрические приемники излучения предназначены главным образом для ИК. области спектра, где использование фото-

/ — СО2-лазер; 2,3 — светоделитель-яые пластины из NaCl; 4 — 6 — приемники излучения; 7 — фокусирующий объектив; 8 — собирающая линза; 9 — образец; 10 — подвижка; // — блок управления подвижкой; 12 — осциллограф

приемника. При колебаниях исследуемого объекта освещенность в различных точках приемника меняется. Современные приемники излучения имеют высокую чувствительность. Они позволяют обнаружить перемещение в несколько микрон. В то же время размеры площадки достигают 20—25 мм, что обеспечивает возможность замера значительных амплитуд колебаний лопатки.

гретого тела фокусируется и направляется на приемник. Различают следующие виды приемников теплового излучения: термопары, термометры сопротивления, фотоэлементы, фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы. Чувствительность термопар и термометров сопротивления практически не зависит от длины волны, включая ультрафиолетовую и инфракрасную области излучения. Поэтому они пригодны для измерения сравнительно низких температур (до 1500 С). Остальные приемники излучения являются чувствительными только в узком спектральном интервале, их характеристики сильно зависят от длины волны. Но абсолютная чувствительность у них существенно больше, чем у термопар или термометров сопротивления.

В [Л. 8-5] описана опытная установка с несколькими перемещающимися образцами относительно неподвижного приемника излучения. Опыты проводятся в вертикальной вакуумной электрической печи внутренним диаметром около 60 мм. Четыре плоских образца и рабочий эталон в виде пластин размерами 50x50 мм крепятся на штанге, которой придается возвратно-поступательное движение. Опытные образцы нагреваются в зоне постоянной температуры и при каждом ходе на короткое время останавливаются против окон измерения в электрической печи. Два окна измерения делаются в диаметрально противоположных направлениях в средней части по высоте печи. Одно сообщается с абсолютно черным телом, а другое — с детектором. Когда образец помещается против окна, он охлаждается за счет лучистого теплообмена с приемником излучения. Скорость перемещения штанги с образцами составляет примерно 12 мм/сек; у окна образец находится около 4 сек, а в зоне однородной температуры—около 24 сек за каждую половину цикла. Температура образцов измеряется термопарами, зачеканенными в штанге для образцов.

Излучение от источника ЯЯ, прошедшее через контролируемое изделие /, регистрируется приемником излучения. Сигнал с детектора Д (ФЭУ) поступает на вход операционного усилителя У/, который выполняет роль интегрирующего звена с постоянной" времени R1C1. Сигнал с выхода усилителя У1 поступает в цепь обратной связи, в которой включен усилитель У2 с постоянной времени R2C2. Постоянная времени R2C2 больше R1C1, поэтому сигнал о дефекте после усилителя У1 не проходит в цепь обратной связи, а через усилитель УЗ регистрируется многоканальным самописцем Н327-5. Сигнал об изменении толщины изделия проходит в цепь обрат-

2) с двумя источниками излучения и одним приемником излучения;

Подставляя (25) в (1) и считая Тпр« Тс, получаем для сигнала, вырабатываемого приемником излучения:

Излучение, прошедшее через контролируемое изделие, регистрируется приемником излучения. Сигнал с анода ФЭУ поступает на вход операционного усилителя У\, который выполняет роль интегрирующего звена с постоянной времени R\Ci. Сигнал с выхода усилителя У\ поступает в цепь обратной связи, в которой включен усилитель У2 с постоянной времени RzC2. Постоянная времени R2C2 больше, чем R\C\, поэтому сигнал о дефекте после усилителя У\ не проходит в цепь обратной связи, а, усиливаясь усилителем У3, регистрируется многоканальным самописцем И327-5. Сигнал об изменении толщины изделия проходит в цепь обратной связи и поступает в блок обратной связи, который предназначен для изменения напряжения на ФЭУ. Таким образом, на самописце будет регистрироваться информация только о дефектах.

Погрешности из-за неодинаковых изменений характеристик приемников излучений в данной схеме остаются. Они могут быть устранены применением компенсационных схем с одним общим приемником излучения (рис. 73, в). Два потока излучения попеременно попадают на один и тот же приемник излучения 2. Модуляция потоков осуществляется вращающимся диском / с окном, который попеременно открывает приемник излучения то потоку /к, то потоку 1из.

а — с дифференциальной измерительной схемой; б <— с компенсационной измерительной схемой; в — с компенсационной измерительной схемой и общим приемником излучения; г — с измерительной схемой, работающей по методу контрольного сигнала; д — с измерительной схемой работающей по методу динамической компенсации

Ряд плотномеров общепромышленного назначения разработан в НИИТеплоприборе (Москва): Эти приборы также совершенствовались по мере их внедрения. Если в плотномере ПЖР-1 (фиг. 6) была применена [9 ] компенсационная схема с двумя раздельными входами на счетчиках, то плотномер ПЖР-2 (фиг. 7) удалось осуществить [10] работающим по Компенсационной схеме вообще только с одним источником и одним приемником излучения (сцинтилля-ционный счетчик). При этом источник излучения располагается на вращающемся диске и посылает свой сигнал на приемник попеременно то через объект измерения, то через компенсационный клин.

бумаги по поглощению в ней бета-излучения таллия-204. Весомер построен на компенсационном принципе. Приемником излучения

используется изотоп стронций-90 активностью 100 милликюри. Приемником излучения является ионизационная камера. Внешний вид концентратомера показан на фиг. 19.

В другом случае R — О и А — 1, т. е. вся падающая энергия поглощается приемником излучения. Такой приемник называют абсолютно черным телом по аналогии с предметом, совершенно не отражающим видимого излучения. Заметим, что при R^l имеет место неправильное, т. е. диффузное (рассеянное), отражение.