ДАТЧИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к измерению инфракрасного излучения жидкостей и полимеров, вызванного лазерным облучением вещества, и может найти применение в радиоспектроскопии при анализе компонентного состава жидкостей и полимеров.
Наиболее близким решением по технической сущности к предлагаемой полезной модели является способ измерения температуры поверхности и измеритель температуры по патенту на изобретение RU №2445589, МПК G01K 7/02, 20.03.2012.
Согласно способу измерения температуры поверхности используют поток электромагнитного излучения видимого диапазона и малой интенсивности от излучателя, например лазера, предварительно расфокусированного и направленного на нагретую поверхность. Часть падающего излучения отражается от поверхности детали, фокусируется на фотоприемник, например фотодиод, где под действием этого излучения вырабатывается сигнал в виде электрического напряжения или тока. Уровень этого сигнала определяется величиной отраженного излучения, которое зависит от температуры поверхности. Сравнивая получаемый с фотоприемника сигнал с эталонным сигналом, определяют температуру поверхности.
Измеритель температуры содержит лазер, расфокусирующее и фокусирующее устройства, фотоприемник, усилитель, компаратор, схему «И», генератор линейно меняющегося напряжения, генератор импульсов образцовой частоты, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, цифровое устройство сравнения, устройство памяти эталонных кодов, устройство индикации.
Недостатком известного датчика измерения температуры поверхности является низкая точность инфракрасного излучения, обусловленная тепловым дрейфом длины волны лазера в процессе эксплуатации датчика.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения инфракрасного излучения за счет исключения теплового дрейфа длины волны лазера.
Технический результат достигается тем, что в датчик инфракрасного излучения, содержащий непрерывный полупроводниковый лазер для облучения вещества, находящегося в ампуле, расфокусирующую линзу, фотоблок, состоящий из светофильтра, фокусирующей линзы и фотоэлемента, в котором под действием излучения вырабатывается сигнал в виде электрического напряжения или тока, последовательно соединенные усилитель сигнала, аналого-цифровой преобразователь и электронно-вычислительная машина, согласно настоящей полезной модели, введены камера, заполненная хладоагентом, и батарея термоэлементов, имеющая концевые выводы, при этом батарея термоэлементов контактирует с дном камеры, а концевые выводы батареи термоэлементов подключены к усилителю сигнала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый датчик инфракрасного излучения, а на фиг.2 показан вид А на фиг.1.
На чертежах цифрами обозначены:
1 - лазер,
2 - вещество,
3 - ампула,
4 - расфокусирующая линза,
5 - скоба,
6 - пластина,
7 - светофильтр,
8 - фокусирующая линза,
9 - фотоэлемент,
10 - батарея термоэлементов,
11 - концевые выводы,
12 - камера,
13 - скоба,
14 - хладоагент,
15 - усилитель сигнала,
16 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
17 - электронно-вычислительная машина (ЭВМ).
Датчик инфракрасного излучения содержит непрерывный полупроводниковый лазер 1 для облучения вещества 2, находящегося в ампуле 3, расфокусирующую линзу 4, фотоблок, состоящий из светофильтра 7, фокусирующей линзы 8 и фотоэлемента 9, в котором под действием излучения вырабатывается электрический сигнал, последовательно соединенные усилитель 15 сигнала, аналого-цифровой преобразователь 16 и электронно-вычислительная машина 17.
Отличием предлагаемого датчика инфракрасного излучения является то, что в него введены камера 12, заполненная хладоагентом 14, и батарея 10 термоэлементов, имеющая концевые выводы 11. Батарея 10 термоэлементов контактирует с дном камеры 12, а концевые выводы 11 батареи 10 термоэлементов подключены к усилителю 15 сигнала.
Пример конкретного выполнения.
ПЛ
ПЛ
Датчик инфракрасного излучения содержит непрерывный полупроводниковый лазер 1 мощностью 200-300 мВт для облучения вещества 2, находящегося в ампуле 3 и ИК-излучение от которого измеряется, обоюдовогнутую расфокусирующую линзу 4 для более равномерного поглощения света, скобу 5 для крепления лазера 1 к фотоблоку, состоящему из светофильтра 7 (светофильтр - трехслойный, интерференционный с полушириной полосы пропускания 30 нм), опирающегося на пластину 6, фокусирующей линзы 8 и фотоэлемента (фотодиода) 9, где под действием этого излучения вырабатывается сигнал в виде электрического напряжения или тока (или фоторезистора с размером чувствительной площадки 4×4 мм). Пластина 6 закрывает все внутреннее сечение ампулы 3, кроме отверстий для луча лазера 1 и светофильтра 7. Батарея 10 малогабаритных термоэлементов (термоэлементы типа ТЭМО, размеры 4×6 мм) контактирует с дном камеры 12, прикрепленной скобой 13 к корпусу лазера 1. Камера 12 заполнена хладоагентом 14 с низкой температурой Т плавления, например этиловым спиртом с Т, равной - 114.2°С. К камере 12 могут быть подведены патрубки с проточной водой для обеспечения режима теплоотвода. Концевые выводы 11 с термопары в виде закрученной витковой пары заключены в помехозащитную медную оплетку и подключены к усилителю 15 сигнала, АЦП 16 и далее к ЭВМ 17.
Датчик инфракрасного излучения работает следующим образом.
Лазер 1 излучает свет на определенной длине волны λ поглощения света исследуемым веществом 2, например, на длине волны λ, равной 630 мкм.
Для более равномерного поглощения света тонкий лазерный луч перед проникновением в изучаемое вещество рассеивается обоюдовогнутой расфокусирующей линзой 4. Поток ИК-излучения от поверхности вещества 2 в ампуле 3 проходит через светофильтр 7, фокусируется линзой 8 на фотоэлементе 9, где под действием этого излучения вырабатывается сигнал в виде электрического напряжения или тока, который, после усиления в блоке 15, передается в аналого-цифровой преобразователь 16 и в электронно-вычислительную машину 17.
Дополнительное оснащение предлагаемого датчика инфракрасного излучения камерой 12, заполненной хладоагентом 14, позволяет исключить тепловой дрейф длины волны лазера в процессе эксплуатации датчика, а, следовательно, повышает точность его работы.