Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Такое устройство позволяет не откачивать воздух из болометра. В таблице 5.3 показаны некоторые средние характеристики термисторных болометров, данные Вормсером '), который, кроме того, подробно описал много других характеристик этих приемников. г) Ваня!оп цг!!!!ап О., А Рзж Веззщве Мега! Во!Оаегег, з. Ор!. Вес, Аш. 36, 355А (1946). з) В г в ! ! а ! и %'.
Н. зпп В е с !г е г А А„ТЬегшйиог Во!огпегегз, з. Ор !. Яос. Ат. 36, 354 А (1946). в) 1(гогш ее г Вг!с М., Ргорегг!ез о! Т)ге!а!в!от !и!Гагег( Оегесгогз, Я. Ор!. Зос. Апь 43, 15 (1953). 170 испускания и глспгосгглнвнив инвглкглсных лю!вй [гл. 5 П невматический приемник. Пневматический приемник, обычно известный как приемник системы Голея '), является самым замечательным из чувствительных элементов. Таблица 53 Характеристики термнсторных болометров (по Вермееру) Постоянная времени (миллисекунды) Напряжение смещения (вольт) Сопроти- вление нри 27чС (мгом) Эквивалентный уровень шумов на входе (звтг) Ширина (мм) Чувствительность (вольгуввгг) Ллина (мм) Площадь (ммв) На кварце, полоса частот 62,5 гц 1,0 ° 10 в 1,2 10-в 5,2 ° 10 в 2 1О 1,4 ° 10 242 207 184 2!6 170 5,55 6,35 1,0 1,0 0,5 2,54 0,76 1,0 0,5 0,5 0,48 1,54 2,07 4,65 2,1 14,1 4,84 1,00 0,5 0,25 4,10 110,5 284,0 1070,0 1105,0 4,56 3,5 4,8 4,5 1,9 На стекле, полоса чвсгог 37,5 гя 35,5 189 85,5 585 750 1,6 10 65!Ов 3 .1О-в 2,2 10 1,2 10 в 5,55 6,34 0,82 2,5 1,0 145 282 31 130 54 2,25 12,5 0,5 3,17 1,42 1,16 0,2 0,5 0,2 0,2 0,60 2,96 0,1 1 3,0 1,25 5,8 6,4 6,2 5,9 6,3 г) О о!ау М.
В. Л., Т!геогейса! Сопв!Йегапопв !и Неа! апд 1п!гагед Ое!есИоп, чгйд Рвгбсц!аг йе!егепсе го гйе Рпешпапс Оегесгог, йеч. Яс1. 1пвг. 18, 347 (1947); А Рпешпвпс 1пйа-йед Оегес!ог, йеч. Яс1. !пвг. !8, 357 (1947); А Нечг йесе!чег ог йвб!апг Впегду, Нашшопб Ч!пгоп Наум, йеч. $с!.!пв!. 7, 202 (1936). К сожалению, этот приемник более пригоден в лабораторных условиях, чем в полевых, главным образом потому, что он должен быть защищен от толчков и вибраций. Рис. 5.9 поясняет принцип действия простейшего пневматического приемника, который может быть использован в качестве демонстрационного прибора.
Бронзовая трубка диаметром около 1 см, длиной тоже в 1 см закрыта с одной стороны полированной пластинкой из каменной соли или другого материала, прозрачного для длинно- волнового излученггя. Где-нибудь внутри трубки, вблизи середины, помещается бронзовое кольцо, которое несет' на себе тонкую зачерненную нитроцеллюлозную пленку в качестве поглотителя излучения. Пленка может быть зачернена путем испарения металлической черни, как в термопарах и болометрах (см. ниже), или, как это обычно принято в пневматических приемниках, полупрозрачный слой металла, например алюминия, испаряют до такой толщины, когда его удельное поверхностное сопротивление становится равным 189 ом 5.41 171 пгизмники твплового излгчвния на квадрат (термин «на квадрата означает квадратный кусок любых размеров).
В инфракрасных лучах такой слой поглощает 50%, отражает 25% и пропускает 25% падающего излучения; эти свойства достаточно постоянны в пределах широкой полосы длин волн. Прозрачность слоя колеблется между 15 и 30оее в интервале от 2 р до 15 р. На другом конце трубки имеется бронзовое дно с отверстием около 5 мм в диаметре, закрытом очень тонкой нитроцеллюлозной диафрагмой.
Кроме того, в дне сделано еше отверстие для выхода воздуха. аула ь етиа еаае еиееееиа иа еаеие геаигел рис. 5,9. Пневматический приемник. Излучение, поглощземое пленкой, вызывает небольшое повышение температуры, вследствие чего давление поднимается и диафрагма деформируется, Приемник работает следующим образом. Порция лучистой энергии, приходящая к приемнику, поглощается зачерненной пленкой и нагревает воздух под нею, вследствие чего внутри приемника получается небольшое увеличение давления; это последнее заставляет деформироваться нитроцеллюлозную диафрагму.
Измеряя деформацию диафрагмы, мы тем самым измерим и интенсивность приходящего излучения. Истечение воздуха наружу восстанавливает нарушенное равновесие, и диафрагма готова реагировать на следующую порцию. Постоннная времени и, следовательно, чувствительность зависят от скорости истечения воздуха. Если она велика,— система восстановится быстро, и можно измерять порции, быстро следующие друг 172 испускания и РАспРостРАнение инФРАкРАсных лучей !Гл. 5 за другом. Если она мала,— между порциями требуется ббльший интервал времени; однако при этом порции, необходимые для того, чтобы создать ту же самую деформацию диафрагмы, будут меньше.
В демонстрационном приборе истечение воздуха .должно быть малым. Удобный метод изготовления отверстия состоит в том, чтобы, просверлив отверстие сверлом, замазать его воском и проколоть тонкой иглой. Деформацию диафрагмы можно наблюдать тремя способами. В случае демонстрации достаточно, чтобы наружный свет просто отражался от диафрагмы; тогда глаз заметит деформацию от сильного сигнала, например такого, который производит зажженная папироса, если ее быстро провести мимо приемника. В ранних применениях пневматического приемника ') деформацию мембраны наблюдали, помещая рядом с нею некоторую оптическую плоскость так, чтобы в зеленой линии ртутной лампы появились ньютоновы интерференционные кольца.
Этим способом можно заметить деформацию диафрагмы в одну волну зеленого света, т. е. порядка 5000 ангстрем. В наиболее совершенном типе приемника (который сейчас и изготовляется) в) диафрагма покрывается отражающим слоем сурьмы и обладает поэтому зеркальной поверхностью. Около диафрагмы (справа на рис. 5.9) располагается сетка из параллельных полосок, освещаемая маленькой вольфрамовой лампочкой. Между диафрагмой и сеткой помещается линза, которая после отражения света от диафрагмы дает действительное изображение неосвещенной стороны сетки на ней самой. Прибор юстируется так, что когда диафрагма не деформирована, изображения полосок попадают в промежутки между самими полосками, и тогда на фотоэлемент, показанный на рис.
5.9, не попадает никакого света. Достаточно ничтожной деформации диафрагмы, чтобы изображение сетки сдвинулось и на фотоэлемент попал свет; после этого выход фотоэлемента используется обычным способом. Такой метод измерения малых смещений был впервые применен Харди в) в уникальной системе наблюдения отклонений гальзанометра. В применении к пневматическому приемнику на основании теоретических рассуждений и экстраполяции имеющегося опыта можно утверждать, что чувствительность метода может достигать порядка 1 ангстремв; измерение таких малых деформаций для наших целей уже не имеет смысла. Пневматический приемник представляет собой замечательное открытие, потому что при помощи различных процессов взаимодействия !) Евй! Наго!д А. впд Оо!ву Мвгсе! д Е., Рпеишвис Нев! Ое!ес!ог, йеч.
Бс1. 1пв!. 17, 511 (1946). в) Ерр!у (.вЬогв!ог!ев, Нечгрог1, йволе 1в)вп<$. В) Нвгду Лвшев Вап!е1, А Тпеогепсв! впй Ехрег!гпеп!в! 3!ичу о1 !Ье йевоввпсе йвщоше!ег, йеч. Бс!. !пв!. 1, 429 (1930). 3.4) 173 пгивмники твплового излучвния между светом и материей он вырабатывает чисто механический эффект, а также потому, что он является новостью среди прочих приемников тепловой энергии.
Его предельная чувствительность, вероятно, будет такой же, как у термопар и болометров. несмотря на существенное различие в физических принципах. Особенностью пневматического приемника является тот факт, что его чувствительность не падает с увеличением поверхности, и поэтому он может быть сделан достаточно большим для того, чтобы использовать его в диапазоне миллиметровых волн. Порог приема. Наименьший поток излучения, который еще может быть обнаружен приемником, зависит не только от чувствительности самого приемника, но и от уровня шумов, проникающих в приемник. Шумы могут появиться от электронных ламп усилителя, или из-за термических шумов в приемнике, или, наконец, вследствие случайных флюктуаций излучения. Вообще, чем больше промежуток времени, отпущенный на измерение (или, что то же самое, чем больше постоянная времени приемника и чем уже полоса пропускания усилителя), тем меньшую порцию излучения можно обнаружить.
Опыт показывает, что выбор порога приема должен сопровождаться известной осторожностью, потому что приемник является только деталью большой системы, а характеристики этой большой системы только случайно могут оказаться точно совпадающими с заранее заданными. Для определения предельной чувствительности можно пользоваться так называемым критерием Хэйвенса '), который сформулирован его автором на основании изучения свойств материалов, применяемых в термопарах и болометрах, а также характеристик приемников инфракрасного излучения. Он относится к приемникам, работающим при комнатной температуре и применяемым в системах, где постоянная времени играет важную роль.
Критерий можно написать так: ~д ЬР „=3 ° 10 'з— (3.30) где ЬР— минимальная порция мощности излучения, еще обнаруживаемая приемником (в ваттах), А — площадь приемника в млгз, : — постоянная времени в секундах. Интересно отметить, что все существующие приемники — низкоомные металлические болометры, высокоомные термнсторные боло- метры, термопары и пневматические приемники — обладают приблизительно одинаковым порогом приема, который всегда ниже даваемого критерием Хэйвенса, за исключением отдельных приемников, непригодных для серийного производства. Джонс ) собрал характеристики 1) Н а те па, й. Л., Тлеогенса1 Соврапзоп ог НезС 1)еСесшгз, Л. Орд Яос. Ав.
36, 355А (1946). я) Лелея й. С(згя, гасГоге о1 Мегп 1ог йаз!аиоп Ре~ес1огз. Л. Орп Бес. Ав. 39, 444 (1949). 174 испчсканив и васпгостглнвнив инеглкгасных лгчвй [гл. 5 многих приемников и пришел к выводу, что «... из известных автору болометров и термопар, работающих при комнатной температуре, ни один не имеет лучших характеристик, чем те, что дает критерий Хэйвенса, однако некоторые из приемников дают значительно более низкий результат...э. Так, отличная эвакуированная термопара с площадью в 1 ммв и постоянной времени в 1 сея, на практике имеет порог приема приблизительно в 5 ° 10 цвт, в то время как критерий Хэйвенса дает 3 ° 10 ' вт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
