Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением
Термостабилизация оптической части пирометра, калибровка и применение движущегося датчика позволяют на 50% повысить его температурную разрешающую способность.
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53794 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением / А.М. Ахиезер // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2004. — № 2. — С. 21-23. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859623664853450752 |
|---|---|
| author | Ахиезер, А.М. |
| author_facet | Ахиезер, А.М. |
| citation_txt | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением / А.М. Ахиезер // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2004. — № 2. — С. 21-23. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Термостабилизация оптической части пирометра, калибровка и применение движущегося датчика позволяют на 50% повысить его температурную разрешающую способность.
|
| first_indexed | 2025-11-29T08:22:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
21
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
12.12 2003 ã.
Îïïîíåíò Â. À. Èâàíîâ
(ÍÈÈ "Øòîðì", ã. Îäåññà)
À. Ì. ÀÕÈÅÇÅÐ
Óêðàèíà, Îäåññêàÿ ãîñóäàðñòâåííàÿ àêàäåìèÿ õîëîäà
E-mail: oniitt@te.net.ua
ÌÀËÎÃÀÁÀÐÈÒÍÛÉ ÑÒÀÖÈÎÍÀÐÍÛÉ ÏÈÐÎÌÅÒÐ
Ñ ÏÎÂÛØÅÍÍÛÌ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÍÛÌ ÐÀÇÐÅØÅÍÈÅÌ
Òåðìîñòàáèëèçàöèÿ îïòè÷åñêîé ÷àñòè
ïèðîìåòðà, êàëèáðîâêà è ïðèìåíåíèå
äâèæóùåãîñÿ äàò÷èêà ïîçâîëÿþò íà
50% ïîâûñèòü åãî òåìïåðàòóðíóþ ðàç-
ðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü.
Èññëåäîâàíèå òåïëîâûõ ïîëåé íàãðåòûõ îáúåêòîâ
ïî èõ èíôðàêðàñíîìó (ÈÊ) èçëó÷åíèþ ñóùåñòâåííî
îòëè÷àåòñÿ îò êîíòàêòíûõ ñïîñîáîâ èçìåðåíèé. Ïîñ-
ëåäíèå òðåáóþò îñóùåñòâëåíèÿ íàäåæíîãî êîíòàêòà ñ
èññëåäóåìûì îáúåêòîì è äàþò èíôîðìàöèþ î òåìïå-
ðàòóðå òîëüêî â òî÷êå êîíòàêòà. Ïðè èçìåðåíèÿõ òåì-
ïåðàòóðû îáúåêòîâ, ðàçìåðû êîòîðûõ ñîèçìåðèìû ñ
ðàçìåðàìè òåðìîïàðû, âíîñèòñÿ áîëüøàÿ ïîãðåøíîñòü.
 ñëó÷àå æå èññëåäîâàíèÿ òåïëîâûõ ïîëåé î÷åíü ìà-
ëûõ îáúåêòîâ (íàïðèìåð, èçäåëèé ìèêðîýëåêòðîíèêè)
êîíòàêòíûå èçìåðåíèÿ ñòàíîâÿòñÿ íåâîçìîæíûìè.
Ýòèõ íåäîñòàòêîâ ëèøåíû íåêîíòàêòíûå ÈÊ-ìåòîäû,
îñóùåñòâëÿåìûå ñ ïîìîùüþ ïèðîìåòðîâ (ðàäèîìåòðîâ).
Èíôðàêðàñíûå ïèðîìåòðû èìåþò øèðîêèé ñïåêòð ïðèìå-
íåíèÿ [1, 2]:
� äëÿ íåêîíòàêòíîãî èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ïðîìûøëåí-
íûõ îáúåêòîâ (ðåæóùåãî èíñòðóìåíòà, ïðîêàòûâàåìîãî ìåòàëëà,
òîðìîçíûõ ïðîêëàäîê è ò. ä.), êîíòðîëÿ èñïðàâíîñòè ýëåêòðîòåõ-
íè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ, êîíòðîëÿ èçäåëèé, äëÿ èñïûòàíèÿ ýô-
ôåêòèâíîñòè òåïëîèçîëÿöèè;
� â èçìåðèòåëüíîé òåõíèêå äëÿ ïðèìåíåíèÿ â ðàäèîìåòðè-
÷åñêèõ êîìïëåêñàõ (äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ãëóáèííîãî ïðîôèëÿ ðàñ-
ïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû);
� â ýëåêòðîííîé ïðîìûøëåííîñòè äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðà-
òóðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ íà êðèñòàëëå áîëüøèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì,
êîíòðîëÿ êà÷åñòâà áèïîëÿðíûõ ýëåìåíòîâ, ÌÎÏ-ñõåì, ÑÂ×-òðàí-
çèñòîðîâ è äð.;
� â ìåäèöèíñêèõ öåëÿõ äëÿ íåêîíòàêòíîãî èçìåðåíèÿ òåìïåðà-
òóðû êîæè, èññëåäîâàíèÿ òåìïåðàòóðíûõ îùóùåíèé, ðàííåé äèàã-
íîñòèêè ðàêà, êîíòðîëÿ çà çàæèâëåíèåì ðàí áåç ñíÿòèÿ ïîâÿçêè, ðàí-
íåé äèàãíîñòèêè ïðåäûíôàðêòíîãî ñîñòîÿíèÿ, âûÿâëåíèÿ ñîñóäèñ-
òûõ ïîðàæåíèé ìîçãà, èññëåäîâàíèÿ çàêóïîðêè âåí è âàðèêîçà âåí.
Îñíîâíàÿ ìàññà ñóùåñòâóþùèõ íà ñåãîäíÿøíèé
äåíü ñèñòåì áåñêîíòàêòíîãî èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû
ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ èçìåðåíèÿ âûñîêèõ òåìïåðàòóð, áî-
ëåå 500 Ê, ïðè ýòîì òåìïåðàòóðíîå ðàçðåøåíèå òàêèõ
ñèñòåì ñîñòàâëÿåò îò 1 äî 0,1 Ê. Â òî æå âðåìÿ äëÿ
ìåäèöèíñêèõ çàäà÷, ãäå ìàêñèìàëüíîå èçìåðÿåìîå èç-
ìåíåíèå òåìïåðàòóðû ñîñòàâëÿåò îò 0,1 äî 3 Ê, òåìïå-
ðàòóðíîãî ðàçðåøåíèÿ â 1�0,1 Ê ÿâíî íåäîñòàòî÷íî.
 ñâÿçè ñ óìåíüøåíèåì ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè ìèê-
ðîñõåì àíàëîãè÷íàÿ ñèòóàöèÿ ñêëàäûâàåòñÿ ñ èçìåðå-
íèåì òåìïåðàòóðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ íà êðèñòàëëå áîëü-
øèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ÁÈÑ) è òåïëîâîãî ðàñïðå-
äåëåíèÿ â ýëåêòðîííûõ óçëàõ. Ñîâðåìåííûå ðàäèîìåò-
ðè÷åñêèå êîìïëåêñû äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ãëóáèííîãî
ïðîôèëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû òàêæå òðåáóþò
áîëüøèõ òî÷íîñòåé ðàáîòàþùèõ â èõ ñîñòàâå ñèñòåì
áåñêîíòàêòíîãî èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû.
 ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ îäèí èç âàðèàíòîâ ðåà-
ëèçàöèè ïèðîìåòðà ñ òåìïåðàòóðíûì ðàçðåøå-
íèåì 0,03 Ê. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ïèðîìåòðà èçîá-
ðàæåíà íà ðèñóíêå.
 êà÷åñòâå ïðèåìíèêà òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ ïðåä-
ëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü ïèðîýëåêòðè÷åñêèé ïðèåìíûé
ýëåìåíò (ïèðîýëåêòðèê). Îñîáåííîñòü ïèðîýëåêòðè-
÷åñêèõ êðèñòàëëîâ çàêëþ÷àåòñÿ â ñïîíòàííîé ïîëÿ-
ðèçàöèè ïðè îòñóòñòâèè âíåøíèõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïî-
ëåé. Îáíàðóæèòü ïîëÿðèçàöèþ ïèðîêðèñòàëëîâ ìîæ-
íî òîëüêî ïðè èçìåðåíèè òåìïåðàòóðû íà ãðàíÿõ êðè-
ñòàëëà, ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ê ïîëÿðíîé îñè [3, ñ. 5].
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïèðîýëåêòðè÷åñêèé òîê �
ñëîæíàÿ ôóíêöèÿ ôèçè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êðèñ-
òàëëà, åãî ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ è óñëîâèé òåï-
ëîîáìåíà ñî ñðåäîé. Çíà÷åíèå òîêà çàâèñèò îò äâóõ
îñíîâíûõ ôàêòîðîâ � ñðåäíåãî ïðèðîñòà òåìïåðà-
òóðû ïðèåìíîãî ýëåìåíòà è ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ ïðè-
ðîñòà òåìïåðàòóðû. Ðàâíîìåðíîñòü ÷àñòîòíîé õàðàê-
òåðèñòèêè ïèðîýëåêòðè÷åñêîãî êðèñòàëëà íàðóøàåò-
ñÿ ïðè î÷åíü íèçêèõ ÷àñòîòàõ, êîãäà òåïëîâûå âîëíû,
ïðîéäÿ ïðèåìíûé ýëåìåíò, äîñòèãàþò ïîäëîæêè, è ïðè
ñëèøêîì áîëüøèõ ÷àñòîòàõ, êîãäà îíè íå äîñòèãàþò
ïèðîàêòèâíîãî êðèñòàëëà [1, ñ. 33].
×óâñòâèòåëüíîñòü ïèðîýëåêòðèêà äîëæíà ïðèõî-
äèòüñÿ íà ìàêñèìóì ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ àáñîëþòíî ÷åð-
íîãî òåëà. Ýòîò ìàêñèìóì ñìåùàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì
òåìïåðàòóðû â ñòîðîíó áîëåå êîðîòêèõ äëèí âîëí.
Óðàâíåíèå âû÷èñëåíèÿ ýòîé äëèíû âîëíû ÿâëÿåòñÿ îä-
íèì èç âûðàæåíèé çàêîíà ñìåùåíèÿ Âèíà [4, ñ. 36]:
λìàêñÒ = Ñ3, (1)
ãäå Ñ3 � ïîñòîÿííàÿ çàêîíà ñìåùåíèÿ Âèíà, ðàâíàÿ
2,8978·10�3 ì·Ê.
Èç çàêîíà ñìåùåíèÿ Âèíà ìîæíî îïðåäåëèòü, ÷òî
äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóð â äèàïàçîíå 300�350 Ê
äàò÷èê äîëæåí áûòü ÷óâñòâèòåëåí ê äëèíå âîëíû, íà
êîòîðóþ ïðèõîäèòñÿ ìàêñèìàëüíîå èçëó÷åíèå, ò. å.
8�12 ìêì (äàëüíåå ÈÊ-èçëó÷åíèå). Íåîáõîäèìî îï-
ðåäåëèòü òàêæå äîëþ ïîëóñôåðè÷åñêîé èíòåãðàëüíîé
ïîâåðõíîñòíîé ïëîòíîñòè ïîòîêà èçëó÷åíèÿ Fλ1�λ2, èñ-
ïóñêàåìóþ â ïîëîñå ñïåêòðà 8�12 ìêì.
Fλ1�λ2=F0�λ2T�F0�λ1T . (2)
22
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
Çíà÷åíèÿ F0�λT ïðèâåäåíû â ñïðàâî÷íûõ òàáëèöàõ
[5].  íàøåì ñëó÷àå F0�λ2T=0,428 (310 Ê, 12 ìêì),
F0�λ1T=0,161. Ñëåäîâàòåëüíî, â ÈÊ-ïðèåìíèê, ÷óâ-
ñòâèòåëüíûé â äèàïàçîíå 8�12 ìêì, ïîïàäåò (0,428�
�0,161)·100%=26,7% èíòåíñèâíîñòè âñåãî èçëó÷åíèÿ.
Ñóùåñòâóåò äâà îñíîâíûõ âèäà ôîêóñèðóþùèõ
ñèñòåì äëÿ äèàïàçîíà äàëüíåãî ÈÊ-èçëó÷åíèÿ � ëèí-
çîâûå è çåðêàëüíûå. Çåðêàëüíûå ñèñòåìû èìåþò ìåíü-
øèé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ ïðèíèìàåìîãî èçëó-
÷åíèÿ, îäíàêî, ïî ñðàâíåíèþ ñ ëèíçîâûìè, èìåþò
áîëüøèé êðóæîê ðàññåÿíèÿ [2, ñ. 171] è ïðåäïî÷òè-
òåëüíû òîëüêî äëÿ íåâûñîêèõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçðå-
øåíèé.  ëèíçîâûõ ñèñòåìàõ óäàåòñÿ äîñòè÷ü ëó÷-
øåãî êà÷åñòâà ôîêóñèðîâàíèÿ, îäíàêî ëèíçîâûå ñè-
ñòåìû èìåþò áîëüøèé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ.
 êà÷åñòâå ôîêóñèðóþùåé ñèñòåìû ïðåäëàãàåòñÿ
èñïîëüçîâàòü ëèíçó èç ìàòåðèàëà ÊÐÑ-5, ò. ê. äëÿ èñ-
ñëåäîâàíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ òåïëà íà êðèñòàëëå ÁÈÑ èëè
(â ìåäèöèíñêèõ öåëÿõ) äëÿ èññëåäîâàíèÿ òåïëîâûõ
ðàñïðåäåëåíèé è àêêóïóíêòóðíûõ òî÷åê íåîáõîäèìî
âûñîêîå ãåîìåòðè÷åñêîå ðàçðåøåíèå ïðè íåáîëüøèõ
ðàññòîÿíèÿõ äî èññëåäóåìîãî îáúåêòà.  ýòîì ñëó÷àå
ëèíçîâàÿ ñèñòåìà ôîêóñèðîâàíèÿ ÈÊ-èçëó÷åíèÿ ÿâëÿ-
åòñÿ ïðåäïî÷òèòåëüíåå [2]. Äëÿ óìåíüøåíèÿ êîýôôè-
öèåíòà ïîãëîùåíèÿ ëèíçîâîé ôîêóñèðóþùåé ñèñòå-
ìû â êà÷åñòâå îáúåêòèâà èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî îäíà ëèíçà
ñ ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì 40 ìì. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìî-
äóëÿöèè âõîäíîãî èçëó÷åíèÿ íå èñïîëüçóåòñÿ ñâåòî-
âîä (êîòîðûé åùå áîëüøå óâåëè÷èë áû êîýôôèöèåíò
ïîãëîùåíèÿ âõîäíîãî èçëó÷åíèÿ), à ïðèìåíÿåòñÿ óñò-
ðîéñòâî, êîòîðîå ïåðåäâèãàåò ïðèåìíèê îò çîíû âõîä-
íîãî ê çîíå îïîðíîãî èçëó÷åíèÿ è îáðàòíî.
Îñíîâíîé ïðåãðàäîé äëÿ óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðíîãî ðàçðå-
øåíèÿ (ïîðîãîâîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè) ÿâëÿþòñÿ øóìû. Â ýëåêò-
ðîííîé àïïàðàòóðå, â òîì ÷èñëå è â ïèðîìåòðàõ, â ñèãíàëå ïðè-
ñóòñòâóåò áîëüøîå ÷èñëî ðàçëè÷íûõ øóìîâ:
� òåïëîâîé øóì ïîëóïðîâîäíèêà, êîòîðûé íàáëþäàåòñÿ ïðè
îòñóòñòâèè òîêà ÷åðåç ïîëóïðîâîäíèê. Èñòî÷íèêîì òåïëîâûõ øó-
ìîâ ÿâëÿåòñÿ ñîïðîòèâëåíèå â òðàíçèñòîðå. Ïðèðîäà òåïëîâûõ øó-
ìîâ ñâÿçàíà ñ õàîòè÷åñêèì òåïëîâûì äâèæåíèåì ýëåêòðîíîâ â îáúå-
ìå ïîëóïðîâîäíèêà. Ñïåêòð òàêîãî øóìà ðàâíîìåðåí äî ÑÂ×. Ñðåä-
íÿÿ ìîùíîñòü òåïëîâûõ øóìîâ îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé Íàéêâèñòà
[6, c. 410]:
Pø=kT·df, (3)
� äðîáîâîé øóì â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðàõ ñ p�n-ïåðå-
õîäîì âîçíèêàåò íà êàæäîì èç ïåðåõîäîâ â ðåçóëüòàòå ôëóêòóàöèé
òîêà èç-çà íåïîñòîÿíñòâà ÷èñëà íîñèòåëåé, ïðîõîäÿùèõ ÷åðåç ïå-
ðåõîä ïðè ïîäà÷å íà íåãî ïðÿìîãî èëè îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ;
� èçáûòî÷íûå øóìû îáóñëîâëåíû ïîâåðõíîñòíûìè ÿâëåíèÿìè
â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðàõ è èìåþò øóìîâóþ ìîùíîñòü, îá-
ðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíóþ ÷àñòîòå, ïîýòîìó èõ èíîãäà íàçûâàþò
øóìàìè òèïà 1/f;
� ôîíîâûé òåïëîâîé øóì ÈÊ-ñèñòåìû, ñâÿçàííûé ñ òåì, ÷òî,
ïîìèìî ÈÊ-èçëó÷åíèÿ îò èññëåäóåìîãî îáúåêòà, â ïèðîýëåêòðèê ïî-
ïàäàþò òàêæå èçëó÷åíèÿ îò ñòåíîê êîðïóñà, îò ñîñåäíèõ äåòàëåé è ïð.
Ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ôîíîâîãî è òåïëî-
âîãî øóìà ïðåäâàðèòåëüíûé ïðåöèçèîííûé îïåðàöè-
îííûé óñèëèòåëü, èñòî÷íèê ñòàáèëüíîãî òîêà è ñàì
ïèðîýëåêòðè÷åñêèé ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ ïîìåùàþò-
ñÿ â ýêðàíèðîâàííûé êîðïóñ, êîòîðûé òåðìîñòàáèëè-
çèðóåòñÿ ïðè íèæíåì çíà÷åíèè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû
ïèðîìåòðà +15°Ñ, ÷òî íà ïðàêòèêå ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü
â 1,3�1,5 ðàçà ìåíüøåãî óðîâíÿ ôîíîâîãî è òåïëî-
âîãî øóìà, ïî ñðàâíåíèþ ñ íåñòàáèëèçèðîâàííûì, â
ðàáî÷åì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð +15�+30°Ñ.
Äëÿ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ îñòàëüíûõ òèïîâ øóìîâ,
ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé áåëûé øóì, â ïèðîìåòðå èñ-
ïîëüçóåòñÿ ëèíåéíàÿ ñòàòèñòè÷åñêàÿ ôèëüòðàöèÿ.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíîé ïîãðåøíîñòè èç-
ìåðåíèÿ ïðèìåíÿåòñÿ îïîðíûé èñòî÷íèê ÈÊ-èçëó÷å-
íèÿ � òåðìîñòàò è äâà ñâåòîâîäà ðàçëè÷íîãî äèàìåò-
ðà, ïåðåäàþùèå äâå ðàçíûå ìîùíîñòè ÈÊ-èçëó÷åíèÿ,
èñïîëüçóåìûå äëÿ ïðèâÿçêè ïî äâóì óðîâíÿì èçëó-
÷àåìîé ìîùíîñòè.
Ïèðîìåòð âûïîëíåí â âèäå äâóõ ðàçäåëåííûõ ýê-
ðàíèðîâàííûõ êàìåð, îäíà èç êîòîðûõ òåïëîèçîëè-
ðîâàíà îò âíåøíåé ñðåäû.  íåé íàõîäèòñÿ îïòè÷å-
ñêàÿ ÷àñòü ïèðîìåòðà. Âî âòîðîé êàìåðå ê îñíîâà-
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ïè-
ðîìåòðà:
1 � òåïëîîòâîäÿùèå ðàäèàòî-
ðû; 2 � òåïëîèçîëèðîâàííûé
ýêðàíèðîâàííûé êîðïóñ; 3 �
ÈÊ-ëèíçà èç ÊÐÑ-5; 4 � ýêðà-
íèðîâàííûé êîðïóñ; 5 � øàãî-
âûé ýëåêòðîäâèãàòåëü; 6 � äè-
àôðàãìà; 7, 20 � ïðåöèçèîí-
íûé ïðåäâàðèòåëüíûé îïåðàöè-
îííûé óñèëèòåëü (ÎÓ); 8 � ïè-
ðîýëåêòðè÷åñêèé ïðèåìíèê; 9
� èñòî÷íèê ñòàáèëüíîãî òîêà;
10 � ñâåòîâîäû èç ÊÐÑ-5; 11 �
òåðìîñòàò; 12 � òåïëîèçîëÿ-
öèÿ; 13 � îïòîïàðà; 14 � äàò-
÷èê òåìïåðàòóðû, ñîâìåùåí-
íûé ñ èñòî÷íèêîì ñòàáèëüíîãî
òîêà; 15 � íàãðåâàòåëüíûé ýëåìåíò; 16 � õîëîäèëüíûå ýëåìåíòû (ýëåìåíòû Ïåëüòüå); 17 � äàò÷èê òåìïåðàòóðû êîðïóñà; 18 �
óñòðîéñòâî âûáîðêè õðàíåíèÿ (ÓÂÕ); 19 � àíàëîãîâûé ìîäóëü îáðàáîòêè ñèãíàëîâ; 21 � âûñîêîòî÷íûé èñòî÷íèê îïîðíîãî
íàïðÿæåíèÿ; 22 � ñîãëàñóþùèé ÎÓ; 23 � àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÀÖÏ); 24 � ïðåîáðàçîâàòåëü/ôèëüòð àíàëîãîâûõ
ïèòàþùèõ íàïðÿæåíèé; 25 � ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé; 26, 27 � óñèëèòåëü ìîùíîñòè; 28, 29 � ÎÓ; 30, 36 �
óïðàâëÿþùèé ìèêðîêîíòðîëëåð; 31 � êðîññ- ïëàòà; 32 � ìîäóëü öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ; 33 � èíòåðôåéñ ïîðòà RS-232; 34, 35
� îïòîýëåêòðîííûå ðàçâÿçêè; 37 � ìîäóëü âûñîêîòî÷íîãî òåðìîñòàòà; 38 � ìîäóëü òåðìîñòàòà êîðïóñà; 39 � óñèëèòåëü ìîùíîñòè
1
2
3
4 5
6
7
98
11 10 1312
14
1615
17
19
18
20
21 22
23
24
25
2726
2928
30
31
32
33
34 35
36
37 38
39
ê ÏÊ
ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà;
àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà;
ïîëîñà ÷àñòîò;
ãäå k �
T �
df �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
23
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
íèþ ïðèêðåïëåíà êðîññ-ïëàòà, îáåñïå÷èâàþùàÿ ñâÿçü
ìåæäó ýëåêòðîííûìè ìîäóëÿìè ïèðîìåòðà. Ìîäóëè
ÿâëÿþòñÿ ñúåìíûìè è ìîãóò ðàçìåùàòüñÿ íà êðîññ-
ïëàòå â ïðîèçâîëüíîì ïîðÿäêå.
Íà êðîññ-ïëàòå íàõîäÿòñÿ:
1. Àíàëîãîâûé ìîäóëü îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ
âû÷èòàíèÿ èç âõîäíîãî ñèãíàëà ñòàòè÷åñêîãî óðîâíÿ, óñèëåíèÿ ñèã-
íàëà è åãî ïðåîáðàçîâàíèÿ â 16-ðàçðÿäíûé ïîñëåäîâàòåëüíûé êîä.
2. Ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé, ïðåä-
íàçíà÷åííûé äëÿ ñèíõðîíèçàöèè ðàáîòû âñåõ óçëîâ ïèðîìåòðà ñ
âûäà÷åé óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ íà àíàëîãîâûé ìîäóëü îáðàáîò-
êè ñèãíàëîâ è øàãîâûé ýëåêòðîäâèãàòåëü, à òàêæå îáåñïå÷èâàþ-
ùèé âûäà÷ó èíôîðìàöèîííûõ äàííûõ â ìîäóëü öèôðîâîé îáðà-
áîòêè ñèãíàëîâ.
3. Ìîäóëü öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, ïðåäíàçíà÷åííûé
äëÿ óïðàâëåíèÿ ÀÖÏ àíàëîãîâîãî ìîäóëÿ îáðàáîòêè ñèãíàëîâ,
ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè öèôðîâûõ äàííûõ, îïòîýëåêòðîí-
íîé ðàçâÿçêè îò öåïåé ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà (ÏÊ), âûäà÷ó
öèôðîâûõ äàííûõ â íåîáõîäèìîì âèäå â ÏÊ.
4. Ìîäóëü òåðìîñòàòà, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ òåðìîñòàáèëè-
çàöèè îïîðíîãî èñòî÷íèêà èçëó÷åíèÿ ïðè îòêëîíåíèè òåìïåðà-
òóðû íå áîëåå ÷åì íà 0,01°Ñ.
5. Ìîäóëü òåðìîñòàòà êîðïóñà, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ òåðìîñòà-
áèëèçàöèè êîðïóñà ñ îòêëîíåíèåì òåìïåðàòóðû íå áîëåå ÷åì íà 0,1°Ñ.
Ìîäóëè 2�5 âûïîëíåíû íà ìèêðîêîíòðîëëåðàõ AVR ôèðìû
Atmel. Ìîäóëü 1 ïîëíîñòüþ ýêðàíèðîâàí ìåäíûì êîðïóñîì ñ
òîëùèíîé ñòåíêè 1 ìì.
Ïðèíöèï ðàáîòû ïèðîìåòðà ñëåäóþùèé:
1. Èçëó÷åíèå îò èññëåäóåìîãî îáúåêòà ïîïàäàåò íà ëèíçó 3.
2. Ëèíçà ôîêóñèðóåò èçîáðàæåíèå â ïëîñêîñòè ïèðîýëåêòðèêà
÷åðåç äèàôðàãìó 6 äèàìåòðîì 0,8 ìì, ÷òî îáåñïå÷èâàåò âûñîêîå
ãåîìåòðè÷åñêîå ðàçðåøåíèå.
3. Ïèðîýëåêòðèê 8 ïðåîáðàçóåò ÈÊ-èçëó÷åíèå â ýëåêòðè÷åñêèé
ñèãíàë, èñïîëüçóÿ ïðè ýòîì èñòî÷íèê òîêà.
4. Ñèãíàë ñ ïèðîýëåêòðèêà óñèëèâàåòñÿ ïðåöèçèîííûì ïðåä-
âàðèòåëüíûì óñèëèòåëåì 7 â 20 ðàç è ïåðåäàåòñÿ ïî ãèáêîìó
ýêðàíèðîâàííîìó êàáåëþ â àíàëîãîâûé ìîäóëü îáðàáîòêè ñèãíà-
ëîâ 19. Àìïëèòóäà âõîäíîãî ñèãíàëà ïðè ýòîì ñîñòàâëÿåò 5 ìÂ, à
ñìåùåíèå ñèãíàëà îòíîñèòåëüíî óðîâíÿ îáùåãî ìîæåò ñîñòàâ-
ëÿòü îò �5 äî +5 Â â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ïèðîýëåêòðè-
÷åñêîãî ïðèåìíèêà.
5. Ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé ôîðìè-
ðóåò óïðàâëÿþùèå èìïóëüñû, ñèíõðîíèçèðóþùèå âñå óçëû ïèðî-
ìåòðà. Âíà÷àëå ïîäàþòñÿ èìïóëüñû íà øàãîâûé ýëåêòðîäâèãàòåëü
5, êîòîðûé ïåðåìåùàåò ïèðîýëåêòðèê â ýêðàíèðîâàííîì êîðïóñå
â ïîëîæåíèå ïðèåìà îïîðíîãî ÈÊ-èçëó÷åíèÿ è çàäåðæèâàåòñÿ
òàì íà âðåìÿ óñòàíîâëåíèÿ ñòàòè÷åñêîãî ðåæèìà ïèðîýëåêòðèêà
(ïîðÿäêà 400 ìñ), ïðè êîòîðîì âûõîäíîé ñèãíàë ñîîòâåòñòâóåò
îòíîñèòåëüíîìó 0-ìó óðîâíþ.
6. Çàòåì ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé
ôîðìèðóåò ñèãíàë âûáîðêè, ïîñòóïàþùèé íà ÓÂÕ 18. Ýòî íåîá-
õîäèìî äëÿ òîãî, ÷òîáû âû÷åñòü ïîñòîÿííóþ ñîñòàâëÿþùóþ âõîä-
íîãî ñèãíàëà, ÷òî è ïðîèñõîäèò íà ÎÓ 20.
7. Ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé ïîäàåò
èìïóëüñû íà øàãîâûé ýëåêòðîäâèãàòåëü 5, êîòîðûé ïåðåìåùàåò
ïèðîýëåêòðèê â îáëàñòü ïðèåìà èçëó÷åíèÿ îò èññëåäóåìîãî îáúåê-
òà è îñòàíàâëèâàåòñÿ â ýòîì ïîëîæåíèè íà 200 ìñ.
8. Ñèãíàë ñ âû÷òåííîé ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé èç ÎÓ 20
ïîñòóïàåò â ÎÓ 22, ãäå óñèëèâàåòñÿ äî àìïëèòóäû 10 Â, íåîáõîäè-
ìîé äëÿ ðàáîòû ÀÖÏ 23.
9. ÀÖÏ ñ èñïîëüçîâàíèåì èñòî÷íèêà ïðåöèçèîííîãî îïîð-
íîãî íàïðÿæåíèÿ +5 Â è âõîäíîãî ñèãíàëà ôîðìèðóåò 16-ðàç-
ðÿäíûé ïîñëåäîâàòåëüíûé öèôðîâîé êîä ïîä óïðàâëåíèåì ìèê-
ðîêîíòðîëëåðà 36.
10. Ìèêðîêîíòðîëëåð ôîðìèðóåò óïðàâëÿþùèå ñèãíàëû äëÿ
ÀÖÏ è ïðèíèìàåò èç íåãî 16-ðàçðÿäíûé öèôðîâîé ïîñëåäîâà-
òåëüíûé êîä, êîòîðûé ïðåäâàðèòåëüíî îáðàáàòûâàåòñÿ, çàìåøè-
âàåòñÿ ñ ñèíõðîêîäàìè è ÷åðåç îïòðîííóþ ðàçâÿçêó 34 ïåðåäàåò
äàííûå â ÏÊ ÷åðåç èíòåðôåéñíûé ïðèåìî-ïåðåäàò÷èê ïîñëåäîâà-
òåëüíîãî ïîðòà RS-232 33.
11. Ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé ïîïå-
ðåìåííî ÷åðåäóåò ðåæèì èçìåðåíèÿ ñ ðåæèìîì êàëèáðîâêè. Â
ðåæèìå êàëèáðîâêè ïèðîýëåêòðèê ïåðåìåùàåòñÿ îò îïîðíîãî
èñòî÷íèêà ÈÊ-èçëó÷åíèÿ êî âòîðîìó îïîðíîìó èñòî÷íèêó.
12. Ñòàáèëèçàöèÿ òåìïåðàòóðû îïîðíîãî èñòî÷íèêà èçëó÷å-
íèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ ìîäóëåì òåðìîñòàòà, ïîñòðîåííîãî íà ìèê-
ðîïðîöåññîðíîé ñèñòåìå, îáåñïå÷èâàÿ ñòàáèëèçàöèþ òåìïåðà-
òóðû â ïðåäåëàõ 0,01°Ñ. Àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà îïîðíîãî èñ-
òî÷íèêà èçëó÷åíèÿ âûñòàâëÿåòñÿ ðàâíîé 40±0,5°Ñ.
13. Òåìïåðàòóðíóþ ñòàáèëüíîñòü êîðïóñà îáåñïå÷èâàåò ìî-
äóëü òåðìîñòàòà êîðïóñà, ïîñòðîåííûé ïî ñõåìå, àíàëîãè÷íîé ìî-
äóëþ òåðìîñòàòà, îäíàêî ñ ìåíüøåé ñòàáèëèçàöèåé òåìïåðàòóðû,
ñîñòàâëÿþùåé 0,1°Ñ. Àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà ñòàáèëèçàöèè êîð-
ïóñà âûñòàâëÿåòñÿ ðàâíîé 15±0,5°Ñ. Îõëàæäåíèå êîðïóñà ïðîèñ-
õîäèò ïðè ïîìîùè ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ ýëåìåíòîâ Ïåëü-
òüå. Òàê êàê îíè ïîòðåáëÿþò áîëüøóþ ìîùíîñòü (ïîðÿäêà 5 Âò ïðè
òîêå 1 À), äëÿ óïðàâëåíèÿ èìè èñïîëüçóåòñÿ óñèëèòåëü ìîùíîñòè,
ñîâìåùåííûé ñ èìïóëüñíûì ïðåîáðàçîâàòåëåì íàïðÿæåíèÿ.
Ïðè âêëþ÷åíèè ïèðîìåòðà ïðîèçâîäÿòñÿ ñëåäóþùèå äåéñòâèÿ:
1. Ìîäóëü óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è ñèíõðîíèçàöèåé ïðîèç-
âîäèò êàëèáðîâêó ïîëîæåíèÿ ïèðîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèåìíèêà ïðè
ïîìîùè îïòîïàðû.
2. Êîðïóñíîé òåðìîñòàò è òåðìîñòàò îïîðíîãî èñòî÷íèêà
èçëó÷åíèÿ ïðîèçâîäÿò êàëèáðîâêó íàãðåâàòåëÿ è îõëàäèòåëåé (ýëå-
ìåíòîâ Ïåëüòüå), ïîñëå ÷åãî íà÷èíàåòñÿ âûõîä òåðìîñòàòîâ íà
ðàáî÷èé ðåæèì.
3. Ìîäóëü öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ êîíòðîëèðóåò óñòà-
íîâëåíèå ðåæèìà ðàáîòû ïèðîìåòðà è ïîñûëàåò ñîîòâåòñòâóþ-
ùóþ èíôîðìàöèþ â ïåðñîíàëüíûé êîìïüþòåð.
4. Ïîñëå âûõîäà íà ðàáî÷èé ðåæèì òåðìîñòàòîâ ïèðîìåòð
ïåðåõîäèò â ðåæèì èçìåðåíèé.
5. Â ðåæèìå èçìåðåíèé ïèðîìåòð ïðîâîäèò òàêò êàëèáðîâêè
ïî äâóì çíà÷åíèÿì îïîðíîãî èçëó÷åíèÿ, íåîáõîäèìîé äëÿ êîð-
ðåêòèðîâêè ïîñëåäóþùåãî èçìåðåíèÿ ñ ó÷åòîì òåïëîâîãî ñîñòî-
ÿíèÿ ïèðîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ.
6. Ïîñëå êàëèáðîâêè ïðîèçâîäèòñÿ çàìåð âõîäíîãî èçëó÷åíèÿ
îòíîñèòåëüíî îïîðíîãî èñòî÷íèêà èçëó÷åíèÿ.
7. Ïîëó÷åííûå äàííûå îáðàáàòûâàþòñÿ ìîäóëåì öèôðîâîé
îáðàáîòêè ñèãíàëîâ è ïåðåäàþòñÿ â ÏÊ, ãäå âûâîäÿòñÿ íà ýêðàí
èëè ñîõðàíÿþòñÿ â ôàéëå äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà.
Ïîñòðîåííûé ïî òàêîìó ïðèíöèïó ïèðîìåòð îáåñ-
ïå÷èë ïîëó÷åíèå òåìïåðàòóðíîãî ðàçðåøåíèÿ â 0,03 Ê
(óðîâåíü øóìîâ, ïðèâåäåííûé ê âûõîäíûì äàííûì
òåìïåðàòóðû, ñîñòàâèë ìåíåå 0,03 Ê) ïðè ãàáàðèòíûõ
ðàçìåðàõ 180×150×100 ìì è ìàññå ìåíåå 1 êã.
***
Òàêèì îáðàçîì, èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå îáúåêòè-
âà òîëüêî îäíîé ëèíçû, â êà÷åñòâå ìîäóëÿòîðà âõîäíîãî
èçëó÷åíèÿ � ïåðåìåùàþùåãîñÿ ïðèåìíèêà, à òàêæå
ïðèìåíåíèå òåðìîñòàáèëèçàöèè îïòè÷åñêîé ÷àñòè ïè-
ðîìåòðà ïðè ïîíèæåííîé òåìïåðàòóðå ïîçâîëÿþò íà 50%
ïîâûñèòü òåìïåðàòóðíóþ ðàçðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Êðåìåí÷óãñêèé Ë. Ñ., Ðîéöèíà Î. Â. Ïèðîýëåêòðè÷åñêèå
ïðèåìíûå óñòðîéñòâà.� Ê.: Íàóêîâà äóìêà, 1982.
2. Ëåâèòèí È. Á. Ïðèìåíåíèå èíôðàêðàñíîé òåõíèêè â íàðîä-
íîì õîçÿéñòâå.� Ë.: Ýíåðãîèçäàò, 1981.
3. Íîâèê Â. Ê., Ãàâðèëîâà Í. Ä., Ôåëüäìàí Í. Á. Ïèðîýëåêòðè-
÷åñêèå ïðåîáðàçîâàòåëè.� Ì.: Ñîâ. ðàäèî, 1979.
4. Çèãåëü Ð., Õàóýëë Äæ. Òåïëîîáìåí èçëó÷åíèåì.� Ì.: Ìèð,
1975.
5. Ëàòûåâ Ë. Í., Ïåòðîâ Â. À., ×åõîâñêîé Â. ß., Øåñòàêîâ Å. Í.
Èçëó÷àòåëüíûå ñâîéñòâà òâåðäûõ ìàòåðèàëîâ. Ñïðàâî÷íèê.� Ì.:
Ýíåðãèÿ, 1974.
6. Ôîëêåíáåððè Ë. Ïðèìåíåíèå îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé è
ëèíåéíûõ ÈÑ.� Ì.: Ìèð, 1985.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53794 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T08:22:42Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ахиезер, А.М. 2014-01-27T18:11:46Z 2014-01-27T18:11:46Z 2004 Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением / А.М. Ахиезер // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2004. — № 2. — С. 21-23. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53794 Термостабилизация оптической части пирометра, калибровка и применение движущегося датчика позволяют на 50% повысить его температурную разрешающую способность. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Электронная аппаратура: исследования, разработки Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением Малогабаритний стаціонарний пірометр з підвищеним температурним розрізненням Small-sized stationary pyrometer with increased temperature sanction Article published earlier |
| spellingShingle | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением Ахиезер, А.М. Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| title | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением |
| title_alt | Малогабаритний стаціонарний пірометр з підвищеним температурним розрізненням Small-sized stationary pyrometer with increased temperature sanction |
| title_full | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением |
| title_fullStr | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением |
| title_full_unstemmed | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением |
| title_short | Малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением |
| title_sort | малогабаритный стационарный пирометр с повышенным температурным разрешением |
| topic | Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| topic_facet | Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53794 |
| work_keys_str_mv | AT ahiezeram malogabaritnyistacionarnyipirometrspovyšennymtemperaturnymrazrešeniem AT ahiezeram malogabaritniistacíonarniipírometrzpídviŝenimtemperaturnimrozríznennâm AT ahiezeram smallsizedstationarypyrometerwithincreasedtemperaturesanction |