Bolometer คืออะไร: วงจรและการทำงาน

นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันคือ“ ซามูเอลพี. แลงลีย์” เป็นผู้ประดิษฐ์เครื่องวัดโบโลมิเตอร์เครื่องแรกในปี พ.ศ. 2423 ทั้งสองอย่าง กัลวาโนมิเตอร์ เช่นเดียวกับ สะพานวีทสโตน ใช้เพื่อสร้างการโก่งตัว การเบี่ยงเบนที่สร้างขึ้นที่นี่อาจเป็นสัดส่วนกับความเข้มของรังสีที่ใช้สำหรับการเบี่ยงเบนเล็ก ๆ โบโลมิเตอร์ตัวถัดไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยเกตเวย์แพลตตินัม 4 ตัวซึ่งประตูแต่ละอันได้รับการออกแบบตามลำดับของแถบ การจัดเรียงของแถบเหล่านี้สามารถทำได้ภายในแขนสะพานต้านทาน ตะแกรงเหล่านี้ตั้งอยู่ตรงข้ามกับแขนสะพาน ดังนั้นอุปกรณ์โบโลมิเตอร์จึงใช้ในการวัดรังสีเมื่ออุณหภูมิของแถบโลหะปลายสีดำเพิ่มขึ้นในสะพานต้านทาน บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของโบโลมิเตอร์การทำงานวงจรข้อดีและการใช้งาน

Bolometer คืออะไร?

คำจำกัดความ: เครื่องมือที่ใช้ในการตรวจจับและวัดการแผ่รังสีพลังงานไมโครเวฟและความร้อนเรียกว่าโบโลมิเตอร์ อุปกรณ์นี้ทำงานโดยใช้องค์ประกอบตัวต้านทานที่ไวต่ออุณหภูมิโดยที่ ความต้านทาน ขององค์ประกอบนี้จะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ องค์ประกอบตัวต้านทานที่ใช้บ่อยที่สุดคือ Barretter และ เทอร์มิสเตอร์ . ความเร็วและความไวของอุปกรณ์นี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนความต้านทานความร้อนระหว่างโบโลมิเตอร์และสภาพแวดล้อม แต่ทั้งความไวและความเร็วนั้นแปรผกผันตามทิศทางของความต้านทานความร้อน ดังนั้นโบโลมิเตอร์ที่มีความละเอียดอ่อนจึงมักทำงานช้า

Bolometer ทำงาน

โบโลมิเตอร์ประกอบด้วยส่วนที่ดูดซับซึ่งประกอบด้วยชั้นโลหะเล็กน้อย การเชื่อมต่อของส่วนนี้สามารถทำได้ผ่านอ่างเก็บน้ำความร้อนด้วยความช่วยเหลือของลิงค์ความร้อน เมื่อรังสีกระทบส่วนที่ดูดซับแล้วอุณหภูมิของมันจะมีการเปลี่ยนแปลงภายในอุณหภูมิ เมื่อเทียบกับอุณหภูมิของอ่างเก็บน้ำแล้วอุณหภูมินี้จะสูงเนื่องจากการดูดซับรังสีโดยใช้ส่วนที่ดูดซับ

ค่าคงที่ของเวลาในการระบายความร้อนของภายในสามารถเทียบเท่ากับอัตราส่วนความจุความร้อนระหว่างองค์ประกอบดูดซับและอ่างเก็บน้ำ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะวัดโดยตรงผ่านเทอร์โมมิเตอร์ตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับส่วนดูดซับ บางครั้งความต้านทานของชิ้นส่วนดูดซับจะใช้ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

วงจร Bolometer

แผนภาพวงจรโบโลมิเตอร์แสดงไว้ด้านล่าง การจัดเรียงนี้สามารถทำได้ในรูปแบบสะพานซึ่งแขนข้างหนึ่งของสิ่งนี้รวมถึงอุณหภูมิที่ไวต่ออุณหภูมิ ตัวต้านทาน . การจัดเรียงตัวต้านทานนี้สามารถทำได้ในสนามพลังงานไมโครเวฟซึ่งสามารถวัดกำลังได้

วงจร Bolometer

ตัวต้านทานนี้ดูดซับพลังงานที่วัดได้เนื่องจากความร้อนสร้างขึ้นภายใน ความร้อนที่เกิดขึ้นนี้สามารถเปลี่ยนความต้านทานขององค์ประกอบได้ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานสามารถวัดได้โดยวงจรบริดจ์

การสร้างโบโลมิเตอร์สามารถทำได้โดยใช้เครื่องขยายเสียงและออสซิลเลเตอร์ร่วมกัน วงจรหนึ่งไม่สมดุลแล้วมันจะสั่น องค์ประกอบตัวต้านทานในมิเตอร์จะดูดซับกำลังเพื่อให้วงจรสมดุล ดังนั้นวงจรบริดจ์จึงสามารถปรับสมดุลได้โดยการปรับอคติ dc

สามารถจัดวงจรโบโลมิเตอร์ภายในสนามไมโครเวฟ ดังนั้นรังสีจึงสามารถถูกดูดซึมผ่านองค์ประกอบเพื่อเพิ่มอุณหภูมิและทำให้ความต้านทานเปลี่ยนไป

ความไม่เท่าเทียมกันจะเกิดขึ้นในทิศทางกลับกันเนื่องจากความต้านทานต่อความเย็น ดังนั้นเอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์จะลดลงตามความไม่สมดุลเพื่อทำให้วงจรบริดจ์สมดุล พลังงานที่ลดลงในวงจรสามารถวัดได้ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ โวลต์มิเตอร์ เพื่อให้แสดงกำลังที่เพิ่มขึ้นผ่านออสซิลเลเตอร์ พลังงานนี้สามารถถูกดูดซับในสนามไมโครเวฟผ่านองค์ประกอบตัวต้านทาน

สะพานโบโลมิเตอร์ส่วนใหญ่ใช้สององค์ประกอบซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้

บาร์เร็ตเตอร์

Barretter คือลวดชนิดหนึ่งที่ทำด้วยโลหะ ลวดนี้มีคุณสมบัติคือสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอุณหภูมิของลวดโลหะก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

เทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์เป็นตัวต้านทานความร้อนชนิดหนึ่งที่สามารถทำด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ คุณสมบัติหลักของสิ่งนี้คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบซึ่งหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลง

ดังนั้น barretter จึงเป็นลวดโลหะที่มีความไวสูงเมื่อเทียบกับเทอร์มิสเตอร์ ซึ่งมักใช้ในการวัดกำลังไฟฟ้าซึ่งอยู่ในช่วง 0.01 - 10mW ในการวัดกำลังไฟฟ้าที่สูงกว่า 10mW ให้ใช้โบโลมิเตอร์และตัวลดทอนรวมกัน

ใหม่ Bolometer

อุปกรณ์โบโลมิเตอร์แบบใหม่นั้นใช้งานง่ายเร็วขึ้นและครอบคลุมความยาวคลื่นมากขึ้น สิ่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบภายใต้เงื่อนไขของห้องปฏิบัติการและใช้สำหรับการวัดพลังงานทั้งหมดที่ส่งผ่านโฟตอนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับ รังสีนี้มาจากกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลและอยู่ในรูปของคลื่นวิทยุแสงที่มองเห็นไมโครเวฟหรือส่วนสเปกตรัม

โบโลมิเตอร์แบบใหม่มีความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงเมื่อเทียบกับโบโลมิเตอร์แบบดั้งเดิมเนื่องจากใช้โลหะในการดูดซับรังสีรวมทั้งวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น มีโบโลมิเตอร์อื่น ๆ ที่อาศัยการสั่นสะเทือนของอะตอมภายในวัสดุเพื่อลดการตอบสนอง

ข้อดี

หลัก ข้อดีของโบโลมิเตอร์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• เครื่องมือเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากในแง่ของความละเอียดของพลังงานและความไวเมื่อเทียบกับเครื่องตรวจจับอนุภาคแบบอนุรักษ์นิยมอื่น ๆ
• เครื่องมือเหล่านี้ไม่ต้องการความเย็นเพราะทำงานที่อุณหภูมิห้อง
• นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณองค์ประกอบที่ไม่เป็นไอออนโฟตอนอนุภาคไอออไนซ์และโฟตอน

การใช้งาน

ที่สำคัญ การใช้งานของโบโลมิเตอร์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• โบโลมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีความอ่อนไหวอย่างยิ่งที่ใช้ในการตรวจจับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าหรือความร้อน
• การใช้งานที่เกิดขึ้นใหม่ของอุปกรณ์นี้ ได้แก่ การถ่ายภาพความร้อนทางวิทยาศาสตร์การตรวจสอบสภาพแวดล้อมระยะไกลโพรบพลังงานแสงอาทิตย์และการสื่อสาร THz
• ใช้ในเครื่องตรวจจับอนุภาคกล้องความร้อนเครื่องสแกนลายนิ้วมือการตรวจจับไฟป่าการตรวจจับอาวุธที่ซ่อนอยู่การเฝ้าระวังทางอากาศและการใช้งานทางดาราศาสตร์

ในปัจจุบันมักใช้โบโลมิเตอร์ที่ทันสมัยเนื่องจากทองคำขาวของอุปกรณ์สามารถแทนที่ได้ด้วยแถบเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์นี้มีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิสูงมากดังนั้นจึงทำให้อุปกรณ์ตอบสนองได้ดีขึ้น

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของโบโลมิเตอร์ และชื่ออื่นของอุปกรณ์นี้คือแคลอริมิเตอร์ นี่คือเครื่องตรวจจับชนิดหนึ่งที่ส่วนใหญ่ใช้สำหรับอนุภาคหรือรังสีและยังใช้สำหรับตรวจจับแสงในคลื่นมม. และอินฟราเรดไกล นี่คือคำถามสำหรับคุณอะไรคือข้อเสียของโบโลมิเตอร์?