Устройство контроля тепловых излучений

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ(71) Заявитель Сычик Василий Андреевич(72) Автор Сычик Василий Андреевич(73) Патентообладатель Сычик Василий Андреевич(57) Устройство контроля тепловых излучений, содержащее оптическую систему, фотодиодный термодатчик, измерительный блок, отличающееся тем, что термодатчик, выполненный мозаичным, размещен в фокусе оптической системы, представляющей инфракрасный объектив.(56) 1. Дульнев Г.И., Тарковский Н.Н. Тепловые режимы электронной аппаратуры. - Л. Энергия, 1971. 2. Гурта Ф., Микула Д. Инфракрасные датчики температуры // Каучук и резина. - 2005.4. Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для бесконтактного контроля тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры, установок, элементов и материалов. Известны контактные устройства контроля тепловых излучений, включающие многоточечные термометры термопарного типа и измерительную систему 1. Эти устройства обладают высокой инерционностью, низкой разрешающей способностью и чувствительностью, громоздки и неэффективны в эксплуатации. Прототипом предлагаемого устройства контроля тепловых излучений является устройство, описанное в 2. 84672012.08.30 Устройство содержит оптическую систему, матовый экран с узкими прорезями, в которых расположена группа фотодиодов, включенных последовательно с группой реле. Недостатками устройства-прототипа являются а) значительные габариты б) низкая разрешающая способность, обусловленная большими размерами фоточувствительных элементов и значительными расстояниями между ними с) сложная система крепления фотодиодов. Техническим результатом полезной модели является повышение разрешающей способности и чувствительности устройства. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве контроля тепловых излучений,содержащем оптическую систему, фотодиодный термодатчик, измерительный блок, термодатчик, выполненный мозаичным, размещен в фокусе оптической системы, представляющей инфракрасный объектив. Сущность полезной модели поясняет фигура, где изображена конструкция предлагаемого устройства контроля тепловых излучений. Устройство контроля тепловых излучений содержит систему приема инфракрасных излучений, состоящую из защищенного снаружи инфракрасным фильтром 1 объектива 2,имеющего две инфракрасные линзы, размещенные в корпусе 3. В фокусе объектива 2 размещен полупроводниковый термодатчик 4, который выполнен мозаичным (матрица фотодиодов). Полупроводниковое основание термодатчика 4 служит одновременно и термохолодильником. Устройство также содержит считывающий электронный блок 5 с подводящим кабелем 6. Инфракрасный фильтр 1 и линзы объектива 2 выполнены из материала, поглощающего видимую и ультрафиолетовую области оптического спектра излучений и свободно пропускающего инфракрасные лучи в диапазоне 1-10 мкм. В качестве такого материала используется германий. Размещение инфракрасного фильтра 1 с наружной стороны объектива 2 позволяет улучшить работоспособность устройства путем повышения точности измерений, а также разрешающей способности и чувствительности. Это достигается вследствие отсекания инфракрасным фильтром 1 видимых и ультрафиолетовых лучей и ликвидации эффекта фотон-электронного взаимодействия в объективе, искажающего истинную картину разделения интенсивности фотонного потока. С этой же целью пространство инфракрасный фильтр 1 - объектив 2 - термодатчик 4 вакуумировано, что предотвращает искажение картины распределения теплового потока в объективе 2 при колебаниях температуры пространства, обуславливающей изменение давления в этом пространстве, то есть степень поглощения фононов молекулярного газа. В оптической системе применен объектив 2, содержащий инфракрасные линзы, который позволяет осуществлять контроль как с локальных участков, так и с широких областей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) благодаря регулированию расстояния между линзами объектива с соблюдением постоянного фокусного расстояния. Объектив 2 собирает в фокусе инфракрасный поток с излучаемых поверхностей с высокой плотностью. В фокусе объектива 2 установлен высокочувствительный мозаичный полупроводниковый термодатчик 4, представляющий собой множество элементов, сформированных на полупроводниковом основании в горизонтальной плоскости, работающих на принципе внутреннего фотоэффекта. При наведении объектива 2 устройства контроля тепловых излучений на участок РЭА,тепловой режим которого исследуется, на каждом из элементов мозаичного термодатчика 4 появляется сигнал, пропорциональный интенсивности падающего инфракрасного потока от отдельных участков излучаемой поверхности. С каждого элемента термодатчика 4 сигнал путем коммутации по сигнальному кабелю 6 подается на измерительный блок 5 с цифровым индикатором. В результате на цифровом экране измерительного блока 5 фик 2 84672012.08.30 сируется количественная и качественная картина теплового поля исследуемой поверхности с высокой разрешающей способностью. Стабилизация температуры термодатчика 4 осуществляется принудительным охлаждением мозаичного термодатчика 4 путем пропускания тока через его полупроводниковое основание. При отсутствии стабилизации температуры термодатчика 4 существенно снижаются разрешающая способность, чувствительность и точность показаний устройства,поскольку эти параметры на уровне собственных шумов экспоненциально возрастают при линейном повышении температуры термодатчика 4. При отсутствии на входе системы устройства потока оптических излучений или когда этот поток обладает равномерной интенсивностью, на каждом из элементов мозаичного термодатчика 4 вырабатывается сигнал, пропорциональный интенсивности падающего потока излучений. Поскольку каждый из элементов термодатчика 4 коммутируется (электронным лучом либо счетно-логической системой) и подключается к измерительному блоку 5, то на цифровом экране при нулевом либо однородном уровне сигнала наблюдается однородное свечение экрана. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства в сравнении со способом-прототипом, базовым объектом 1) разрешающая способность повышается с 1,3 С на 1 мм до 0,2 С на 1 мм 2) значительно повышается точность измерений погрешность измерений у прототипа 5 , а у предлагаемого устройства 1,5 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3