Приложение H (справочное). Конструкция измерителя излучения

Приложение H
(справочное)

Конструкция измерителя излучения

Н.1 Основные конструктивные особенности измерителя излучения

На рисунке Н.1 показаны основные конструктивные особенности измерителя излучения.

1 - канал водяного охлаждения; 2 - колесо-прерыватель; 3 - тахометр колеса-прерывателя; 4 - двигатель колеса-прерывателя; 5 - камера для электрических соединений; 6 - розетка; 7 - вход продувки азотом; 8 - входное отверстие измерителя радиации ( 5,0 мм); 9 - интегрирующая позолоченная сфера (интегрирующая сфера); 10 - позолоченный радиационный экран ( 15 мм); 11 - окно пропуска излучения (Si) чувствительного датчика; 12 - датчик температуры радиационного измерителя; 13 - пироэлектрический датчик; 14 - выход охлаждающей воды; 15 - вход охлаждающей воды

Рисунок Н.1 - Конструктивные особенности измерителя излучения

Излучение поступает в радиометр через входное отверстие и отражается от внутренней поверхности интегрирующей сферы. Для того, чтобы на датчик не попадало прямое излучение, в центре встроенной сферы установлен горизонтальный позолоченный диск (затвор). Диаметр и толщина материала входного отверстия четко определены. Необходимо убедиться, что отверстие шара не повреждено. Внутренняя поверхность сферы и затенение из того же материала прошли пескоструйную обработку в соответствии с технической спецификацией и позолочены в процессе гальванического покрытия для диффузного отражения поступающего инфракрасного излучения. Излучение регистрируется пироэлектрическим детектором. Излучение, принимаемое пироэлектрическим детектором, регулярно прерывается колесом-прерывателем. Мощность детектора контролируется электроникой для обеспечения непрерывного сигнала в диапазоне от 0 до 10 В.

Н.2 Технический проект измерителя радиации

На рисунке Н.1 показана подходящая конструкция измерителя радиации. Измеритель радиации состоит из интегрирующей сферы, состоящей из четырех латунных пластин, свинченных вместе в единый блок. Сфера имеет позолоченный экран, предотвращающий прямое попадание на пироэлектрический датчик прямого излучения теплогенератора.

Измеритель радиации имеет водяное охлаждение для защиты электроники, детектора и колеса-прерывателя. Температура этих частей должна поддерживаться на уровне (20 0,5) °С. Корпус измерителя радиации снабжен внутренними каналами для водяного охлаждения. Температура радиометра контролируется датчиком Pt100, расположенным рядом с зондом, с хорошей передачей тепла корпусу радиометра.

Внутренние части интегрирующей сферы должны постоянно продуваться азотом (99,9 % N ₂) через внутренние отверстия с расходом примерно 25 л/ч в процессе измерения и калибровки для предотвращения попадания продуктов сгорания, пыли и конденсата на поверхность сферы и т.п.

Н.3 Пироэлектрический детектор

Пироэлектрический детектор (LiTaO ₃) должен использоваться вместе с подходящим окном для пропускания излучения (окном из Si с защитным слоем) со спектральным диапазоном от 0,8 до 20 мкм. Пироэлектрический детектор используется в режиме напряжения. В этом режиме чувствительность детектора зависит от частоты вращения колеса прерывателя. Детектор обычно можно использовать в диапазоне частот от 30 до 4 кГц с положительной полярностью (мощность положительного сигнала увеличивается с увеличением освещенности). Для обеспечения точности диапазон частот должен находиться в пределах от 30 до 220 Гц, но желательно, чтобы он был как можно ниже. Частота, на которой колесо-прерыватель прерывает падающее излучение, должна быть отрегулирована таким образом, чтобы она не была кратна 50. Это необходимо для правильной работы усилителя с учетом частоты сетевого питания.

Чувствительность детектора может быть изменена частотой вращения колеса-прерывателя. Частота должна быть как можно более постоянной из-за влияния частоты колеса-прерывателя на выходной сигнал.

Установка и использование извещателя должны быть выполнены в соответствии с инструкцией по установке. Вся электропроводка должна быть защищена от электромагнитных помех.

Н.4 Интегрирующая сфера

Н.4.1 Общие положения

Для правильного обнаружения падающего излучения от устройств с разным размером и распределением температуры интегрирующая сфера должна иметь угловую чувствительность, очень близкую к свойству идеального косинуса закона косинуса Ламберта в диапазоне от 0,8 до 20 мкм. Это достигается соблюдением спецификаций, размеров и допусков, приведенных на рисунке Н.2 ¹⁾ и в последующем описании.

-----------------------------

¹⁾_{Характеристики поверхности и покрытия интегрирующей сферы с ее затемнением, а также размеры, положения и допуски, включая связанные с этим процесс изготовления и гальванического покрытия для обеспечения диффузного отражения и угловую чувствительность, близкую к закону идеального косинуса для инфракрасных излучателей, были разработаны в рамках исследовательского проекта РТВ (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) в 2015/2016 гг.}

-----------------------------

Н.4.2 Размеры интегрирующей сферы

K = 5 Н7 мм; L = 5 Н7 мм; М = (0,2 0,01) мм; N = (1,0 0,01) мм; Р = 8,0 мм; R = 20 (+ 0/- 0,01) мм; S = 19,44 мм; T = 14,92 мм; V = 22°  0,1°; W = 6,52 мм; X = 120° 1°; Y = 3,0 мм; Z = 10,0 мм

Рисунок Н.2 - Размеры и допуски интегрированной сферы

Н.4.3 Поверхность интегрирующей сферы

Для достижения как можно большего, 100 %-ного, рассеянного отражения падающего излучения все внутренние поверхности интегрирующей сферы, включая затенение и затеняющие ножки, должны быть обработаны следующим образом:

a) все упомянутые поверхности должны быть сначала изго