SU1082102A1 - Болометрическое устройство - Google Patents

Abstract

БОЛОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее расположенные на одной подложке термочувствительный элемент и пленочный резистор, источник тока смещени , схему стабилизации чувствительности , вход которой соединен с первым контактом термочувствительного- элемента, отличающеес   тем, что, с целью улучшени  стабильности чувствительности и уменьшени  габаритов, оно имеет генератор переменного тока с управл емой амплитудой, токопровод щий контактный слой, соедин ющий первый контакт термочувствительного элемента с контактом пленочного резистора, первый контакт которого соединен с источником тока смещени  и выходом генератора переменного тока, а вход генератора переменного тока соединен с выходом схемы стабилизации чувстви (П тельности.

Description

Изобретение относитс  к измерению тепловых потоков излучени  и может быть использовано в спектральной и астрофизической аппаратуре. Известны глубокоохла сдаемые болометры , содержащие чувствительный элемент в виде металлической пленки, нагрузочный резистор и схему регистрации СО- В св зи с тем, что рабочий температурнь интервал сверхпровод щего болометра очень узок (0,010 ,10К), стабильность, чувствительности таких устройств, не содержащих систему терморегулировани , оказыва;етс  недостаточной. Наиболее близким к изобретению  вл етс  болометрическое устройство, содержащее расположенные на одной подложке термочувствительный элемент и пленочный резистор, источник тока смещени  и схему стабилизации чувствительности , вход которой соединен с первым контактом термочувствительного элемента . Недостатком известного болометрического устройства  вл етс  невысока  стабильность чувствительности. Устройство, кроме пленочного резистора - нагревател , содержит охлаждаемый проволочный резистор нагрузки проволочный резистивный нагреватель, которые достаточно массивны, медленн принимают рабочую температуру и, будучи св занными путем теплопроводнос ти с чувствительным элементом, приво д т к дрейфу рабочей температуры и чувствительности болометра. Кроме то го, из-за тепловой инерции нагревате л  система автоматической стабилизации инерционна и не обеспечивает высокий коэффициент стабилизации. Устройство содержит три резистора что увеличивает габариты, создает определенные трудности при монтаже болометрического устройства в гелиевых криостатах и вызывает дополнительный расход хладагента. Цель изобретени  - улучшение стабильности чувствительности и уменьше ние габаритов устройства. Цель достигаетс  тем, что боломет рическое устройство, содержащее расположенные на одной подложке термочувствительный элемент и пленочный резистор, источник тока смещени , сх му стабилизации чувствительности, вход которой соединен с первым контактом термочувствительного элемента имеет генератор переменного тока с управл емой амплитудой, токопровод щий контактный слой, соедин ющий первый контакт термочувствительного элемента с вторым контактом пленочного резистора, первый контакт которого дополнительно соединен с источником тока смещени  и выходом генератора переменного тока, а вход генератора переменного тока соединен с выходом схемы стабилизации чувствительности. На фиг. 1 изображен болометр с термочувствительным элементом, пленочным резистором и токопровод щим контактйзтм слоем; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - структурна  схема болометрического устройства. На диэлектрической подложке 1, например, из кварца расположены термочувствительный элемент 2 в виде металлической пленки из материала, имеющего высокий температурный коэффициент сопротивлени  oi (никель, висмут , олово), и пленочный резистор 3 из материала (нихром, тантал), который по сравнению с материалом термочувствительного элемента имеет малый ci Термочувствительный элемент и пленочньй резистор снабжены контактами 4-7. На контакты 5 и 6 нанесен дополнительный токопровод щий контактный слой 8, который соедин ет первый контакт 5 термочувствительного элемента с вторым контактом 6 пленочного резистора. Второй контакт термочувствительного элемента соединен с земл ной шиной. Первый контакт 7 пленочного резистора соединен с источником тока смещени  9 и с выходом генератора 10 переменного тока с управл емой амплитудой. Вход генератора 10 соединен с выходом схемы стабилизации 11. Входы схемы стабилизации 11 и схемы регистрации 12 через контактный слой 8 соединены с контактами 5 и 6. Устройство работает следующим образом . Измер емое тепловое излучение попадает на термочувствительный элемент 2. Под действием поглощенного излучени  элемент нагреваетс , и его сопротивление измен етс . С целью регистрации изменени  сопротивлени  через термочувствительный элемент 2 и последовательно включенный с ним резистор 3, который выполн ет роль нагрузочного сопротивлени , пропускают посто нньп ток смещени  от источника тока смещени  9 и затем на пленочном резисторе измер ют электри ческий сигнал, пропорциональный ЗлЯ, где Э - ток смещени , AR - приращение сопротивлени , вызванное излучением . 3Tot сигнал усиливаетс  и регистрируетс  схемой регистрации 12. Одновременно с термочувствительно го элемента снимаютс  сигналы, пропорциональные нестабильност м чувствительности . Эти сигналы поступают на вход схемы стабилизации 11, котора  их усиливает и выдел ет сигнал рассогласбвани . Схема стабилизации имеет на выходе генератор переменного тока с управл емой амплитудой, переменный ток от которого разогревает резистор 3. Так как резистор и термочувствительный элемент расположены на одной подложке, тепло от резистора хорошо передаетс  к термочув ствительному элементу. Сигнал рассог ласовани  мен ет амплитуду переменного тока и компенсирует уход температуры рабочей точки болометра и его чувствительности от заданного уровн . Схема стабилизации содержит на входе фильтр, который не пропускает сигналы, соответствующие частотам модул ции измер емого потока излучени . Схема регистрации содержит на входе фильтр, который не пропускает сигналы с частотой, соответствующей частоте управл емого генератора переменного тока. Необходимо также. чтобы частота управл емого гйнератора не занимала частотный диапазон полезного сигнала. Технико-экономическа  эффективность устройства обусловлена тем, что в результате введени  новых св зей между элементами устройства резистор нагрузки одновременно выполн ет функции нагревател  в схеме стабилизации чувствительности. Таким образом , устройство содержит на один резистор меньше, что сокращает его габариты , уменьшает дополнительный подвод тепла к чувствительному элементу и св занный с этим дрейф температуры и чувствительности. Кроме того, такое включение чувствительного элемента болометра, нагрузочного резистора и схемы стабилизации позвол ет улучшить характеристики схемы стабилизации чувствительности - точность и быстродействие. Регулируемый переменный ток подогрева проходит как через резистор нагрузки - нагреватель, так и через термочувствительный элемент . Таким образом, схема стабилизации управл ет как тепловыделением в нагревателе, так и саморазогревом болометра . Причем разогрев током эффективен , так как источник тепла сосредоточен в самом термочувствительном элементе . Реалиэируетс  высока  крутизна исполнительного элемента в цепи обратной св зи в схеме авторегулировани  и повышаетс  общий коэффициент стабилизации.

.2

7Н.

8

Фиг.З

Claims (1)

1. БОЛОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее расположенные на одной подложке термочувствительный элемент и пленочный резистор, источник тока смещения, схему стабилизации чувст- с я тем, что, с целью улучшения стабильности чувствительности и уменьшения габаритов, оно имеет генератор переменного тока с управляемой амплитудой, токопроводящий контактный слой, соединяющий первый контакт термочувствительного элемента с вторым контактом пленочного резистора, первый контакт которого соединен с источником тока смещения и выходом генератора переменного тока, а вход генератора переменного тока соединен с выходом схемы стабилизации чувствительности.