Ο Αμερικανός επιστήμονας, ο «Samuel P. Langley», εφευρέθηκε το πρώτο βολόμετρο το έτος 1880. Και οι δύο γαλβανόμετρο καθώς Γέφυρα Wheatstone χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εκτροπής. Εδώ η παραγόμενη παραμόρφωση μπορεί να είναι ανάλογη με την ένταση της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται για μικροσκοπικές εκτροπές. Το επόμενο βολόμετρο περιλαμβάνει κυρίως πύλες 4-πλατίνας όπου κάθε πύλη έχει σχεδιαστεί με μια ακολουθία ταινιών. Η διάταξη αυτών των ταινιών μπορεί να γίνει εντός των βραχιόνων της γέφυρας αντίστασης. Αυτές οι σχάρες βρίσκονται απέναντι από τους βραχίονες της γέφυρας. Έτσι, η συσκευή βολόμετρου χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ακτινοβολίας όταν η θερμοκρασία μιας μαύρης μεταλλικής ταινίας αυξάνεται στη γέφυρα αντίστασης. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση ενός βολόμετρου, λειτουργίας, κυκλώματος, πλεονεκτημάτων και εφαρμογών.
Τι είναι το Bolometer;
Ορισμός: Ένα όργανο που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση και τη μέτρηση της ακτινοβολίας και της θερμότητας των μικροκυμάτων είναι γνωστό ως βολόμετρο. Αυτή η συσκευή λειτουργεί χρησιμοποιώντας ένα ανθεκτικό στη θερμοκρασία στοιχείο ανθεκτικό η αντίσταση αυτού του στοιχείου θα αλλάξει μέσω της θερμοκρασίας. Τα αντιστατικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται πιο συχνά είναι το Barretter και το Θερμίστορ . Η ταχύτητα, καθώς και η ευαισθησία αυτής της συσκευής, μπορούν να αλλάξουν αλλάζοντας τη θερμική αντίσταση μεταξύ του μπολομέτρου καθώς και του περιβάλλοντος. Όμως, τόσο η ευαισθησία όσο και η ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογες προς την κατεύθυνση της θερμικής αντίστασης. Κατά συνέπεια, το ευαίσθητο βολόμετρο είναι συχνά αργό.
Βολόμετρο εργασίας
Ένα μπολόμετρο περιλαμβάνει ένα απορροφητικό μέρος που αποτελείται από ένα ελαφρύ μεταλλικό στρώμα. Η σύνδεση αυτού του τμήματος μπορεί να γίνει μέσω μιας θερμικής δεξαμενής με τη βοήθεια ενός θερμικού συνδέσμου. Μόλις η ακτινοβολία χτυπήσει το απορροφητικό μέρος, τότε η θερμοκρασία της θα είναι μια αλλαγή εντός της θερμοκρασίας. Έτσι σε σύγκριση με τη θερμοκρασία της δεξαμενής, αυτή η θερμοκρασία είναι υψηλή λόγω της απορρόφησης ακτινοβολίας χρησιμοποιώντας το απορροφητικό μέρος.
Η σταθερά θερμικού χρόνου του εγγενούς μπορεί να είναι ισοδύναμη με την αναλογία θερμικότητας μεταξύ του απορροφητικού στοιχείου καθώς και της δεξαμενής. Επομένως, η αλλαγή θερμοκρασίας μετράται απευθείας μέσω ενός θερμομέτρου αντίστασης που συνδέεται με το απορροφητικό μέρος. Μερικές φορές, η αντίσταση στα απορροφητικά μέρη χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της μεταβολής της θερμοκρασίας.
Κύκλωμα Bolometer
Το διάγραμμα κυκλώματος βολόμετρου φαίνεται παρακάτω. Η διάταξη αυτού μπορεί να γίνει σε μορφή γέφυρας, όπου ένας βραχίονας αυτού περιλαμβάνει την ευαίσθητη στη θερμοκρασία αντίσταση . Η διάταξη αυτής της αντίστασης μπορεί να γίνει σε ένα πεδίο ενέργειας μικροκυμάτων όπου μπορεί να μετρηθεί η ισχύς.
Κύκλωμα Bolometer
Αυτή η αντίσταση απορροφά την ισχύ μέτρησης επειδή η θερμότητα παράγει μέσα της. Αυτή η θερμότητα που δημιουργείται μπορεί να αλλάξει την αντίσταση ενός στοιχείου. Η αλλαγή στην αντίσταση μπορεί να μετρηθεί από το κύκλωμα γέφυρας.
Η κατασκευή ενός βολόμετρου μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το συνδυασμό ενός διαφορικού ενισχυτή και ταλαντωτών. Ένα το κύκλωμα είναι μη ισορροπημένο, τότε θα ταλαντευθεί. Το ανθεκτικό στοιχείο του μετρητή θα απορροφήσει την ισχύ για να ισορροπήσει το κύκλωμα. Έτσι, το κύκλωμα γέφυρας μπορεί να εξισορροπηθεί προσαρμόζοντας την προκατάληψη dc.
Το κύκλωμα βολόμετρου μπορεί να τοποθετηθεί εντός του πεδίου μικροκυμάτων. Έτσι, η ακτινοβολία μπορεί να απορροφηθεί μέσω του στοιχείου για να αυξήσει τη θερμοκρασία τους και προκαλεί αλλαγή στην αντίστασή τους.
Η ανισότητα θα συμβεί στην αντίστροφη κατεύθυνση λόγω της αντίστασης στο κρύο. Έτσι, η έξοδος του ταλαντωτή θα μειωθεί από την ανισορροπία για να ισοσκελιστεί το κύκλωμα γέφυρας. Η μειωμένη ισχύς στο κύκλωμα μπορεί να μετρηθεί από το ηλεκτρονικό βολτόμετρο έτσι ώστε να εμφανίζει την αυξημένη ισχύ μέσω του ταλαντωτή. Αυτή η ισχύς μπορεί να απορροφηθεί στο πεδίο μικροκυμάτων μέσω του αντιστατικού στοιχείου.
Η γέφυρα του βολόμετρου χρησιμοποιεί κυρίως δύο στοιχεία που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
Barretter
Το Barretter είναι ένα είδος σύρματος κατασκευασμένο από μέταλλο. Αυτό το καλώδιο έχει μια ιδιότητα που είναι ένας θετικός συντελεστής θερμοκρασίας. Μόλις αυξηθεί η θερμοκρασία, τότε αυξάνεται επίσης η θερμοκρασία του μεταλλικού σύρματος.
Θερμίστορ
Το θερμίστορ είναι ένα είδος θερμικής αντίστασης που μπορεί να κατασκευαστεί με υλικό ημιαγωγού. Η κύρια ιδιότητα αυτού είναι ένας αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας που σημαίνει ότι μόλις η θερμοκρασία αυξηθεί τότε η αντίσταση τους θα μειωθεί.
Έτσι, το barretter είναι ένα πολύ ευαίσθητο μεταλλικό σύρμα σε σύγκριση με ένα θερμίστορ. Αυτό χρησιμοποιείται συχνά για τη μέτρηση της ισχύος που κυμαίνεται από 0,01 - 10mW. Για να μετρήσετε την ισχύ που υπερβαίνει τα 10mW, τότε χρησιμοποιείται ο συνδυασμός βολόμετρου και εξασθενητή.
Νέο μπολόμετρο
Οι νέες συσκευές bolometer είναι απλές, ταχύτερες και καλύπτουν επίσης περισσότερα μήκη κύματος. Αυτά έχουν σχεδιαστεί υπό τις συνθήκες του εργαστηρίου και χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση όλης της ενέργειας που μεταφέρεται μέσω των λαμβανόμενων φωτονίων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτή η ακτινοβολία προέρχεται από τους απομακρυσμένους γαλαξίες και έχει τη μορφή ραδιοκυμάτων, ορατού φωτός, μικροκυμάτων διαφορετικά μέρη φάσματος.
Τα νέα βολόμετρα είναι εντελώς διαφορετικά σε σύγκριση με τα παραδοσιακά βολόμετρα, επειδή χρησιμοποιούν μέταλλο για την απορρόφηση της ακτινοβολίας καθώς και για τη μέτρηση της αυξημένης θερμοκρασίας. Υπάρχουν μερικά άλλα βολόμετρα που βασίζονται στις δονήσεις ατόμων μέσα σε ένα υλικό για να μειώσουν την απόκρισή του
Πλεονεκτήματα
Το κύριο πλεονεκτήματα του βολόμετρου συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.
- Αυτά τα όργανα είναι πολύ αποτελεσματικά όσον αφορά την ανάλυση της ενέργειας και της ευαισθησίας σε σύγκριση με άλλους συντηρητικούς ανιχνευτές σωματιδίων.
- Αυτά τα όργανα δεν χρειάζονται ψύξη επειδή λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου.
- Μπορούν επίσης να υπολογίσουν μη ιονίζοντα στοιχεία, φωτόνια και ιοντίζοντας σωματίδια και φωτόνια.
Εφαρμογές
Ο δήμαρχος εφαρμογές του βολόμετρου συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.
- Το βολόμετρο είναι μια εξαιρετικά ευαίσθητη συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ή θερμότητας.
- Αναδυόμενες εφαρμογές αυτής της συσκευής είναι η θερμική απεικόνιση, η επιστημονική, η παρακολούθηση του απομακρυσμένου περιβάλλοντος, οι ηλιακοί ανιχνευτές και η επικοινωνία THz.
- Χρησιμοποιείται σε ανιχνευτές σωματιδίων, θερμικές κάμερες, σαρωτές δακτυλικών αποτυπωμάτων, ανίχνευση πυρκαγιάς στο δάσος, ανίχνευση κρυφών όπλων, επιτήρηση αέρα και αστρονομικές εφαρμογές.
Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται σύγχρονα βολόμετρα, επειδή η πλατίνα της συσκευής μπορεί να αντικατασταθεί από μια ταινία ημιαγωγών. Αυτή η συσκευή έχει έναν συντελεστή αντίστασης πολύ υψηλής θερμοκρασίας, ώστε να κάνει τη συσκευή πιο ανταποκρινόμενη.
Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση ενός βολόμετρου και ένα εναλλακτικό όνομα αυτής της συσκευής είναι το θερμιδόμετρο. Πρόκειται για ένα είδος ανιχνευτή που χρησιμοποιείται κυρίως για σωματίδια ή ακτινοβολία και επίσης χρησιμοποιείται για την ανίχνευση φωτός σε κύματα mm και των υπερύθρων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι τα μειονεκτήματα ενός βολόμετρου;
