Главная
>
Продольные короткозамкнутые термоэлементы Рис. XIV.5. Зависимость коэффициента поглощения Ед сферы с диффузным поглощением е от отношения Sp поверхности входного отверстия к полной поверхности сферы. На графиках ось абсцисс увеличена путем введения Sot= t= S -f п (п соответствует десятым долям Sq, s -сотым долям, отложенным по оси абсцисс) [33]. 0.96 0,92 0.88 0,84 0,80
О 0,02 О 04 0,06 0,08 s+n О 0,02 0.04 0,06 0.08 s+n to 0,995 0,990 0,985 0.980 0,975
0.99 0,98 0,97 0,96 0,95
0,85
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
о 0,02 0,04 0.06 0,08 s+n О 0,02 0,04 0,06 0,08 s+n отражением стенок, конические (рнс. XIV. 6) и сферические с зеркальным отражением стенок, клиновидные и их комбинации [7, 30, 33, 100, 115, 131, 164, 166]. Ступеньки на рис. XIV. 6 обусловлены дисперсностью числа отражений. При увеличении диаметра луча ступеньки сглаживаются (на рис. XIV. 6 пунктирная линия). У конуса с зеркальным отражением коэффициент поглощения не зависит от места падения первичного пучка при большом числе отражений.
Рис. XIV.6. Зависимость коэффициента поглощения е зеркального конуса от угла Ро при вершине; е - коэффициент поглощения внутренней поверхности конуса (облучение тонким лучом) [33]. Коэффициент поглощения приемной площадки, оптимальная частота модуляции, рабочая температура приемника - параметры, которые часто вводят при описании приемников излучения. 3. Классификация приемников излучения Термоэлектрические приемники излучения классифицируют: по используемому термоэлементу (термопара, анизотропный термоэлемент, вихревой термоэлемент, короткозамкнутый термоэлемент, слоистый термоэлемент); по материалу термоэлементов (металл, полупроводник, полуметалл); по конструкции термоэлементов (проволочные, ленточные, штыревые, пленочные, бруски, спирали); по количеству термоэлементов (одиночные, дифференциальные батарейные); по количеству коллекторов энергии ( с одним коллектором, с двумя компенсированными коллекторами, многоколлекторные); по конструкции коллектора (плоский, конус, сфера, со сферическими или полусферическими зеркальными отражателями, клин, прямоугольные, щелевые, комбинированные); по материалу коллектора энергии (твердые, жидкостные); по взаимодействию с окружающей средой (воздушные, воздушные герметизированные, герметизированные с инертной атмосферой, вакуумные); по областям применения (спектроскопия, пирометрия, актинометрия, метрология излучений, лазерная калориметрия, светометрия, калибровка источников ИК излучения, сравнение различных приемников, неселективные измерения в ИК области спектра). Обзоры по приемникам излучения приведены в работах 146* 47, 78, 86, 96, 102, 107, 112, 127,Г 142, 148, 150, 158, 167, 170, 191, 201]; по приемникам лазерного излучения - в [33, 125, 161]; сведения по теории тепловых процессов -в работах [28, ПО, 137]; развитие техники приемников излучения с термопарными элементами описано в работах [102, 119, 120, 144, 145, 154, 155, 165, 183]. Сведения о параметрах термоэлектрических приемников излучения приведены в табл. XIV. 1. § 2. Одноэлементные термопарные приемники 1. Условия оптимизации простейшей термопариой модели Для модели, в которой распределением температуры в приемной площадке преиебрегается и не учитывается теплоемкость ветвей термоэлемента (см. рис. XIV. 1), при небольших мощностях падающего излучения чувствительность определяется выражением 1102, 112] е осг S =-й-(XIV.11) lx*?(R + r + aT/y.*) + (o.C?(R + rf.f где е - коэффициент излучения поверхности приемной площадки, а - коэффициент термоЭДС термопары, R - сопротивление нагрузки термопары, и* - полный теплообмен приемной площадки с окружающей средой, отнесенный к одному градусу температуры, г - сопротивление термопары, ш - круговая частота модуляции падающего потока, С - теплоемкость приемной площадки и спая термопары. Постоянная времени приемника . C(r + R) *- *{R + r + a?T/*T- В (XIV. 12) учитывается влияние эффекта Пельтье при протекании тока в цепи термопары. Если приемник используется в компенсационной схеме, то R со и т = С/к*. Уменьшение теплоемкости приводит к росту чувствительности приемника и уменьшению его постоянной времени, поэтому приемные площадки изготовляют по возможности тонкими; их толщина ограничивается механической прочностью и теплопроводностью, которая должна быть достаточно большой, чтобы не вызвать существенных перепадов температуры в площадке. При малых толщинах приемных площадок становится существенным влияние теплоемкости и теплопроводности ветвей термопары. Учет теплопроводности ветвей в предположении изотермичности приемной площадки и черни приводит к выражению для постоянной времени [10, 11] 8 (CiPihi + CaPafta) т = (XIV.I3) где S - площадь приемной площадки, и Са - удельные теплоемкости материалов площадки и черни, р и ра - их плотности, Параметры термоэлектрических приемников излучения Таблица XIV.l
|