מהו בולומטר: מעגל ופועלו

המדען האמריקאי, כלומר 'סמואל פ 'לנגלי', הומצא בבולומטר הראשון בשנת 1880. שניהם גַלוָנוֹמֶטֶר ממש כמו גשר ויטסטון משמש ליצירת סטיה. כאן סטיה שנוצרת יכולה להיות פרופורציונאלית לעוצמת הקרינה המשמשת לסטיות זעירות. הבולומטר הבא כולל בעיקר שערי 4 פלטינה כאשר כל שער מעוצב עם רצף רצועות. סידור הרצועות הללו יכול להיעשות בתוך זרועות גשר ההתנגדות. רשתות אלה ממוקמות ממול לזרועות הגשר. כך שמכשיר הבולומטר משמש למדידת קרינה ברגע שהטמפרטורה של פס מתכת בקצה שחור עולה בגשר ההתנגדות. מאמר זה דן בסקירה כללית של מד מתח, עבודה, מעגל, יתרונות ויישומים.

מה זה בולומטר?

הַגדָרָה: מכשיר המשמש לאיתור וקרינת אנרגיית מיקרוגל בחום ומכונה בולומטר. מכשיר זה פועל באמצעות אלמנט התנגדות רגיש לטמפרטורה ההתנגדות של אלמנט זה ישתנה דרך הטמפרטורה. מרכיבי ההתנגדות הנפוצים ביותר הם Barretter ו- תרמיסטור . ניתן לשנות את המהירות, כמו גם את הרגישות של מכשיר זה, על ידי שינוי ההתנגדות התרמית בין הבולומטר כמו גם סביבתו. אבל, הן הרגישות והן המהירות הם ביחס הפוך לכיוון ההתנגדות התרמית. כתוצאה מכך, בולומטר רגיש הוא איטי לעתים קרובות.

עובד בולומטר

בולומטר כולל חלק סופג המורכב משכבת ​​מתכת קלה. החיבור של חלק זה יכול להיעשות באמצעות מאגר תרמי בעזרת קישור תרמי. ברגע שהקרינה פוגעת בחלק הקליט, אז הטמפרטורה שלה תהיה שינוי בטמפרטורה. אז בהשוואה לטמפרטורת המאגר, טמפרטורה זו גבוהה בגלל ספיגת הקרינה באמצעות החלק הסופג.

קבוע הזמן התרמי של הפנימי יכול להיות שווה ערך ליחס קיבולת החום בין אלמנט הספיגה והן למאגר. לכן, שינוי הטמפרטורה נמדד ישירות דרך מדחום התנגדותי המחובר לחלק הספיגה. לפעמים, עמידות החלקים הסופגים משמשת לחישוב השינוי בטמפרטורה.

מעגל בולומטר

תרשים מעגל הבולומטר מוצג להלן. סידור זה יכול להיעשות בצורה של הגשר, כאשר זרוע אחת זו כוללת את הרגיש לטמפרטורה נַגָד . סידור הנגד הזה יכול להיעשות בשדה אנרגיה במיקרוגל בו ניתן למדוד את הכוח.

מעגל בולומטר

נגד זה סופג את הכוח המדידי מכיוון שהחום נוצר בתוכו. חום שנוצר זה יכול לשנות את התנגדות האלמנט. ניתן למדוד את שינוי ההתנגדות על ידי מעגל הגשר.

בניית בולומטר יכולה להיעשות באמצעות שילוב של מגבר דיפרנציאלי ומתנדים. אחד המעגל לא מאוזן ואז הוא יתנודד. אלמנט ההתנגדות במונה יספוג את הכוח לאזן את המעגל. כך שניתן לאזן את מעגל הגשר על ידי התאמת הטיית ה- DC.

ניתן לסדר את מעגל הבולומטר בתוך שדה המיקרוגל. כך שהקרינה יכולה להיספג דרך היסוד כדי להגביר את הטמפרטורה שלהם ולגרום לשינוי בהתנגדות שלהם.

אי השוויון יתרחש בכיוון ההפוך עקב ההתנגדות לקור. כך שתפוקת המתנד תפחת על ידי חוסר האיזון כדי לאזן את מעגל הגשר. את הכוח המופחת במעגל ניתן למדוד באמצעות האלקטרוני מד מתח כך שהוא מציג את העוצמה המוגברת דרך המתנד. כוח זה יכול להיספג בשדה המיקרוגל דרך אלמנט ההתנגדות.

גשר הבולומטר משתמש בעיקר בשני אלמנטים הכוללים את הדברים הבאים.

ברטר

Barretter הוא סוג אחד של חוט עשוי מתכת. לחוט זה יש מאפיין שהוא מקדם טמפרטורה חיובי. ברגע שהטמפרטורה עולה אז גם טמפרטורת החוט המתכתי עולה.

תרמיסטור

תרמיסטור הוא סוג אחד של נגדים תרמיים שניתן לייצר באמצעות חומר מוליך למחצה. המאפיין העיקרי של זה הוא מקדם טמפרטורה שלילי שמשמעותו ברגע שהטמפרטורה תעלה אז ההתנגדות שלהם תפחת.

לכן, הברטר הוא חוט מתכת רגיש מאוד בהשוואה לתרמיסטור. זה משמש לעתים קרובות למדידת ההספק שנע בין 0.01 - 10mW. כדי למדוד את העוצמה הנמצאת מעל 10mW, משתמשים בבולומטר ובשילוב המקל.

בולומטר חדש

מכשירי הבולומטר החדשים פשוטים, מהירים יותר, ומכסים גם יותר אורכי גל. אלה מתוכננים בתנאי מעבדה ומשמשים למדידת כל האנרגיה המועברת דרך פוטוני הקרינה האלקטרומגנטית שהתקבלו. קרינה זו מגיעה מהגלקסיות הרחוקות והיא בצורת גלי רדיו, אור גלוי, מיקרוגל אחרת חלקי ספקטרום.

בולומטרים חדשים שונים לחלוטין בהשוואה לבולומטרים מסורתיים מכיוון שהם משתמשים במתכת לספיגת הקרינה וכן למדידת הטמפרטורה המוגברת. ישנם בולומטרים אחרים המסתמכים על תנודות האטומים בתוך חומר כדי להפחית את תגובתו

יתרונות

הראשי יתרונות הבולומטר כלול את הבאים.

• מכשירים אלה יעילים מאוד מבחינת רזולוציית אנרגיה ורגישות בהשוואה לגלאי חלקיקים שמרניים אחרים.
• מכשירים אלה אינם זקוקים לקירור מכיוון שהם מתפקדים בטמפרטורת החדר.
• הם יכולים גם לחשב אלמנטים שאינם מייננים, פוטונים, וחלקיקים ופוטונים מייננים.

יישומים

העיקרי יישומים של הבולומטר כלול את הבאים.

• בולומטר הוא מכשיר רגיש במיוחד המשמש לאיתור קרינה אלקטרומגנטית או חום.
• יישומים מתפתחים של מכשיר זה הם הדמיה תרמית, מדעי, ניטור הסביבה המרוחקת, גששי שמש ותקשורת THz.
• הוא משמש לגלאי חלקיקים, מצלמות תרמיות, סורקים של טביעות אצבע, גילוי אש ביער, גילוי נשק סמוי, מעקב אוויר ויישומים אסטרונומיים.

נכון לעכשיו, משתמשים לעתים קרובות בבולומטרים מודרניים מכיוון שניתן להחליף את הפלטינה של המכשיר ברצועת מוליכים למחצה. למכשיר זה מקדם התנגדות בטמפרטורה גבוהה בהרבה, כך שהוא הופך את המכשיר לתגובתי יותר.

לפיכך, זה הכל בערך סקירה של בולומטר ושם חלופי של מכשיר זה הוא הקלורימטר. זהו סוג גלאי אחד המשמש בעיקר לחלקיקים או לקרינה ומשמש גם לגילוי אור בגלי מ'מ ובאינפרא אדום הרחוק. הנה שאלה עבורך, מהם החסרונות של בולומטר?