Omul de știință american și anume „Samuel P. Langley” a fost inventat primul bolometru în anul 1880. Atât galvanometru precum și Podul Wheatstone este folosit pentru a genera o deviere. Aici devierea generată poate fi proporțională cu intensitatea radiației folosită pentru deviațiile mici. Următorul bolometru include în principal prinderi cu 4 platine în care fiecare poartă este proiectată cu o succesiune de benzi. Dispunerea acestor benzi se poate face în interiorul brațelor podului de rezistență. Aceste grilaje sunt situate opus brațelor podului. Deci, dispozitivul bolometru este utilizat pentru a măsura radiațiile odată ce temperatura unei benzi metalice de capăt negru crește în puntea de rezistență. Acest articol discută o prezentare generală a unui bolometru, a funcționării, a circuitului, a avantajelor și a aplicațiilor.
Ce este Bolometer?
Definiție: Un instrument care este utilizat pentru detectarea și măsurarea radiației și căldurii energiei microundelor este cunoscut sub numele de bolometru. Acest dispozitiv funcționează utilizând un element rezistiv sensibil la temperatură unde rezistenta a acestui element se va schimba prin temperatură. Cele mai frecvent utilizate elemente rezistive sunt Barretter și Termistor . Viteza, precum și sensibilitatea acestui dispozitiv, pot fi modificate prin schimbarea rezistenței termice a bolometrului, precum și a mediului său. Dar, atât sensibilitatea, cât și viteza sunt invers proporționale în direcția rezistenței termice. În consecință, bolometrul sensibil este frecvent lent.
Bolometru de lucru
Un bolometru include o parte de absorbție care este alcătuită dintr-un strat ușor de metal. Conectarea acestei piese se poate face printr-un rezervor termic cu ajutorul unei legături termice. Odată ce radiația atinge partea absorbantă, atunci temperatura acesteia va fi o schimbare în interiorul temperaturii. Deci, comparativ cu temperatura rezervorului, această temperatură este ridicată datorită absorbției radiațiilor folosind partea absorbantă.
Constanta de timp termică a intrinsecului poate fi echivalentă cu raportul capacității de căldură dintre elementul absorbant și rezervor. Prin urmare, schimbarea temperaturii este măsurată direct printr-un termometru rezistiv care este conectat la partea absorbantă. Uneori, rezistența părților absorbante este utilizată pentru calcularea modificării temperaturii.
Circuitul bolometrului
Diagrama circuitului bolometrului este prezentată mai jos. Aranjarea acestui lucru se poate face sub formă de punte, unde un braț al acestuia include senzorul de temperatură rezistor . Aranjamentul acestui rezistor poate fi realizat într-un câmp de energie cu microunde unde puterea poate fi măsurată.
Circuitul bolometrului
Acest rezistor absoarbe puterea de măsurare deoarece căldura generează în interiorul său. Această căldură generată poate modifica rezistența unui element. Schimbarea rezistenței poate fi măsurată prin circuitul podului.
Construcția unui bolometru se poate face folosind combinația unui amplificator diferențial și oscilatoare. Unul dintre circuite este dezechilibrat, apoi va oscila. Elementul rezistiv din contor va absorbi puterea pentru a echilibra circuitul. Deci, circuitul podului poate fi echilibrat prin ajustarea polarizării de curent continuu.
Circuitul bolometrului poate fi aranjat în câmpul cu microunde. Deci radiația poate fi absorbită prin element pentru a le crește temperatura și provoacă o schimbare a rezistenței lor.
Inegalitatea se va produce în sens invers datorită rezistenței la frig. Deci, ieșirea oscilatorului va fi redusă de dezechilibru pentru a face echilibrul circuitului de punte. Puterea redusă din circuit poate fi măsurată prin electronic voltmetru astfel încât să afișeze puterea crescută prin oscilator. Această putere poate fi absorbită în câmpul cu microunde prin elementul rezistiv.
Puntea bolometrului folosește în principal două elemente care includ următoarele.
Barretter
Barretter este un fel de sârmă realizată din metal. Acest fir are o proprietate care este un coeficient de temperatură pozitiv. Odată ce temperatura crește, crește și temperatura firului metalic.
Termistor
Un termistor este un fel de rezistor termic care poate fi realizat cu un material semiconductor. Proprietatea principală a acestuia este un coeficient de temperatură negativ, ceea ce înseamnă că odată ce temperatura crește, atunci rezistența lor va fi scăzută.
Deci, baretter este un fir metalic foarte sensibil în comparație cu un termistor. Aceasta este frecvent utilizată pentru a măsura puterea care variază între 0,01 - 10mW. Pentru a măsura puterea care este peste 10mW, atunci se utilizează combinația bolometru și atenuator.
Bolometru nou
Noile dispozitive bolometrice sunt simple, mai rapide și acoperă, de asemenea, mai multe lungimi de undă. Acestea sunt proiectate în condițiile de laborator și utilizate pentru măsurarea întregii energii care este transportată prin fotonii de radiație electromagnetică primiți. Această radiație provine din galaxiile îndepărtate și se prezintă sub formă de unde radio, lumină vizibilă, microunde, altfel părți din spectru.
Bolometrele noi sunt total diferite în comparație cu bolometrele tradiționale, deoarece folosesc metalul pentru absorbția radiației, precum și pentru a măsura temperatura crescută. Există și alți bolometri care se bazează pe vibrațiile atomilor dintr-un material pentru a reduce răspunsul acestuia
Avantaje
Principalul avantajele bolometrului include următoarele.
- Aceste instrumente sunt foarte eficiente în ceea ce privește rezoluția energiei și a sensibilității în comparație cu alți detectoare conservatoare de particule.
- Aceste instrumente nu au nevoie de răcire, deoarece funcționează la temperatura camerei.
- De asemenea, pot calcula elemente neionizante, fotoni și particule și fotoni ionizanti.
Aplicații
Maiorul aplicații ale bolometrului include următoarele.
- Un bolometru este un dispozitiv extrem de sensibil utilizat pentru detectarea radiației electromagnetice sau a căldurii.
- Aplicațiile emergente ale acestui dispozitiv sunt imagistica termică, științifică, monitorizarea mediului îndepărtat, sondele solare și comunicarea THz.
- Este utilizat în detectoare de particule, camere termice, scanere de amprentă, detectarea incendiilor forestiere, detectarea armelor ascunse, supravegherea aerului și aplicații astronomice.
În prezent, bolometrele moderne sunt frecvent utilizate, deoarece platina dispozitivului poate fi înlocuită cu o bandă semiconductoare. Acest dispozitiv are un coeficient de rezistență la temperaturi ridicate, astfel încât să facă dispozitivul mai receptiv.
Astfel, totul este vorba o imagine de ansamblu asupra unui bolometru și un nume alternativ al acestui dispozitiv este calorimetrul. Acesta este un tip de detector care este utilizat în principal pentru particule sau radiații și, de asemenea, utilizat pentru detectarea luminii în unde mm și în infraroșul îndepărtat. Iată o întrebare pentru dvs., care sunt dezavantajele unui bolometru?
