Der amerikanische Wissenschaftler 'Samuel P. Langley' wurde 1880 als erstes Bolometer erfunden Galvanometer ebenso gut wie Wheatstone-Brücke wird verwendet, um eine Auslenkung zu erzeugen. Hier kann die erzeugte Ablenkung proportional zur Strahlungsintensität sein, die für winzige Ablenkungen verwendet wird. Das nächste Bolometer enthält hauptsächlich 4-Platin-Gatters, bei denen jedes Gate mit einer Folge von Streifen versehen ist. Die Anordnung dieser Streifen kann innerhalb der Widerstandsbrückenarme erfolgen. Diese Gitter befinden sich gegenüber den Brückenarmen. Das Bolometer wird also verwendet, um die Strahlung zu messen, sobald die Temperatur eines Metallstreifens am schwarzen Ende in der Widerstandsbrücke ansteigt. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über Bolometer, Funktionsweise, Schaltung, Vorteile und Anwendungen.
Was ist ein Bolometer?
Definition: Ein Instrument, das zum Erfassen und Messen der Mikrowellenenergiestrahlung und -wärme verwendet wird, ist als Bolometer bekannt. Dieses Gerät arbeitet mit einem temperaturempfindlichen Widerstandselement, bei dem der Widerstand dieses Elements ändert sich durch die Temperatur. Die am häufigsten verwendeten Widerstandselemente sind Barretter und Thermistor . Die Geschwindigkeit sowie die Empfindlichkeit dieses Geräts können durch Ändern des Wärmewiderstands zwischen dem Bolometer und seiner Umgebung geändert werden. Sowohl die Empfindlichkeit als auch die Geschwindigkeit sind jedoch in Richtung des Wärmewiderstands umgekehrt proportional. Folglich ist das empfindliche Bolometer häufig langsam.
Bolometer arbeiten
Ein Bolometer enthält ein absorbierendes Teil, das aus einer leichten Metallschicht besteht. Der Anschluss dieses Teils kann über einen Wärmespeicher mit Hilfe einer Wärmeverbindung erfolgen. Sobald Strahlung auf den absorbierenden Teil trifft, ändert sich seine Temperatur innerhalb der Temperatur. Im Vergleich zur Reservoirtemperatur ist diese Temperatur aufgrund der Strahlungsabsorption unter Verwendung des absorbierenden Teils hoch.
Die thermische Zeitkonstante von intrinsisch kann dem Wärmekapazitätsverhältnis zwischen dem Absorptionselement und dem Reservoir entsprechen. Daher wird die Temperaturänderung direkt über ein Widerstandsthermometer gemessen, das mit dem Absorptionsteil verbunden ist. Manchmal wird der Widerstand der absorbierenden Teile zur Berechnung der Temperaturänderung verwendet.
Bolometer-Schaltung
Das Bolometer-Schaltbild ist unten dargestellt. Die Anordnung hierfür kann in Brückenform erfolgen, wobei ein Arm davon das temperaturempfindliche enthält Widerstand . Die Anordnung dieses Widerstands kann in einem Mikrowellenenergiefeld erfolgen, in dem die Leistung gemessen werden kann.
Bolometer-Schaltung
Dieser Widerstand absorbiert die Messleistung, da die Wärme in ihm erzeugt wird. Diese erzeugte Wärme kann den Widerstand eines Elements verändern. Die Widerstandsänderung kann von der Brückenschaltung gemessen werden.
Der Aufbau eines Bolometers kann unter Verwendung der Kombination eines Differenzverstärkers und von Oszillatoren erfolgen. Wenn die Schaltung unsymmetrisch ist, schwingt sie. Das Widerstandselement im Messgerät absorbiert die Leistung, um den Stromkreis auszugleichen. So kann die Brückenschaltung durch Einstellen der Gleichstromvorspannung ausgeglichen werden.
Die Bolometerschaltung kann innerhalb des Mikrowellenfeldes angeordnet sein. So kann die Strahlung durch das Element absorbiert werden, um ihre Temperatur zu erhöhen, und bewirkt eine Änderung ihres Widerstands.
Die Ungleichung tritt aufgrund der Kältebeständigkeit in umgekehrter Richtung auf. Der Oszillatorausgang wird also um das Ungleichgewicht verringert, um die Brückenschaltung auszugleichen. Die reduzierte Leistung in der Schaltung kann von der Elektronik gemessen werden Voltmeter so dass es die erhöhte Leistung durch den Oszillator anzeigt. Diese Leistung kann im Mikrowellenfeld durch das Widerstandselement absorbiert werden.
Die Bolometerbrücke verwendet hauptsächlich zwei Elemente, darunter die folgenden.
Barretter
Barretter ist eine Art Draht aus Metall. Dieser Draht hat eine Eigenschaft, die ein positiver Temperaturkoeffizient ist. Sobald die Temperatur steigt, steigt auch die Temperatur des Metalldrahtes.
Thermistor
Ein Thermistor ist eine Art von Wärmewiderstand, der aus einem Halbleitermaterial hergestellt werden kann. Die Haupteigenschaft davon ist ein negativer Temperaturkoeffizient, was bedeutet, dass ihr Widerstand abnimmt, sobald die Temperatur steigt.
Barretter ist also im Vergleich zu einem Thermistor ein sehr empfindlicher Metalldraht. Dies wird häufig verwendet, um die Leistung im Bereich von 0,01 bis 10 mW zu messen. Um die Leistung zu messen, die über 10 mW liegt, wird die Kombination aus Bolometer und Dämpfungsglied verwendet.
Neues Bolometer
Die neuen Bolometergeräte sind einfach, schneller und decken auch mehr Wellenlängen ab. Diese sind unter Laborbedingungen ausgelegt und dienen zur Messung der gesamten Energie, die durch die empfangenen Photonen elektromagnetischer Strahlung übertragen wird. Diese Strahlung kommt aus den fernen Galaxien und liegt in Form von Radiowellen, sichtbarem Licht, Mikrowellen oder Spektralteilen vor.
Neue Bolometer unterscheiden sich grundlegend von herkömmlichen Bolometern, da sie Metall zur Absorption der Strahlung sowie zur Messung der erhöhten Temperatur verwenden. Es gibt einige andere Bolometer, die auf den Schwingungen von Atomen innerhalb eines Materials beruhen, um dessen Reaktion zu verringern
Vorteile
Die Haupt Vorteile des Bolometers das Folgende einschließen.
- Diese Instrumente sind im Vergleich zu anderen konservativen Partikeldetektoren hinsichtlich Energieauflösung und Empfindlichkeit sehr effizient.
- Diese Instrumente müssen nicht gekühlt werden, da sie bei Raumtemperatur funktionieren.
- Sie können auch nichtionisierende Elemente, Photonen sowie ionisierende Teilchen und Photonen berechnen.
Anwendungen
Der Bürgermeister Anwendungen des Bolometers das Folgende einschließen.
- Ein Bolometer ist ein äußerst empfindliches Gerät zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung oder Wärme.
- Neue Anwendungen dieses Geräts sind Wärmebildgebung, Wissenschaft, Überwachung der entfernten Umgebung, Sonnensonden und THz-Kommunikation.
- Es wird in Partikeldetektoren, Wärmebildkameras, Fingerabdruckscannern, Waldbranderkennung, Erkennung verdeckter Waffen, Luftüberwachung und astronomischen Anwendungen verwendet.
Gegenwärtig werden häufig moderne Bolometer verwendet, da das Platin der Vorrichtung durch einen Halbleiterstreifen ersetzt werden kann. Dieses Gerät hat einen hohen Hochtemperatur-Widerstandskoeffizienten, so dass das Gerät reaktionsfähiger wird.
Das ist also alles über eine Übersicht über ein Bolometer und ein alternativer Name dieses Geräts ist das Kalorimeter. Dies ist eine Art von Detektor, der hauptsächlich für Partikel oder Strahlung und auch zur Erfassung von Licht in mm-Wellen und im fernen Infrarot verwendet wird. Hier ist eine Frage an Sie, was sind die Nachteile eines Bolometers?
