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热电堆传感器物理
来源:柔性薄膜传感器_热电堆传感器厂家_热释电红外传感器_热电堆传感器应用电路_台湾热电堆传感器原厂_热电堆传感器应用_热电堆 电路_热释电红外传感器工作原理及结构说明_热释电传感器_红外传感器_可定制_厂家直销_气体传感器 | 发布时间:5/17/2020 | 浏览次数:
热电堆传感器物理 热电偶式温度计 辐射探测热电堆是基于热电偶的。热电偶由两种不同的金属串联而成。为了探测辐射,一个连接处被熏黑以吸收辐射。结的温升(相对于另一个未辐照结)产生电压。Seebeck发现的这种效应是所有热电偶温度传感器的基础。 热电偶材料通常是铋和锑,它们具有较高的热电系数。即使使用这些材料,由于输出电压相对较低,放大器的噪声也限制了检测能力。 热电偶探测器的工作原理 图1:热电偶探测器的工作原理。异种金属1和2通常是铋和锑。传感结通常有一层薄薄的发黑金属箔来吸收更多的辐射。另一个接头是屏蔽的。 热电堆光功率传感器 热电堆传感器基于热电偶。热电偶由两种不同的金属串联而成。为了探测辐射,一个金属结通常被熏黑以吸收辐射。该结相对于另一未辐照结的温升产生电压。这种效应是所有热电偶温度传感器的基础。热电堆中使用的热电偶材料通常是铋和锑,它们具有相对较高的热电系数(响应于温差的感应电压大小的测量)。单个热电偶通常会产生低输出电压,从而导致低检测率,并限制其作为传感设备的使用。因此,提高输出电压的一种方法是串联多个热电偶接头(通常为20到120)。所有的“热”结都被放置在一起以收集辐射。这是一个热电堆。热电堆的典型操作如图2所示。 热电堆传感器的典型操作 图2:热电堆传感器的典型操作。 热电堆圆盘由圆形热电偶阵列组成。光辐射,例如激光束被产生输出电压的圆盘吸收。圆盘上的热量在圆盘背面的热电堆上呈放射状扩散,并在那里转移到由风扇或水对流冷却的散热器上。由于它们的宽带吸收,这些器件在红外波段相当敏感。因此,必须注意稳定他们的视野,因为所有接近室温的物体,包括人,都会发出明显的红外线。由于加热和冷却过程,热电堆的响应时间相当慢,通常为几秒钟。由于时间限制,热电堆仅用于测量连续波或准连续波辐射源的功率。通过按比例降低材料的热容量,可以缩短响应时间。然而,探测器的探测能力与热容成反比,导致时间响应和灵敏度之间的一般权衡。 由于所有吸收的热量都流经热电偶(只要激光束在热结的内圈内),探测器的响应几乎与光束大小和位置无关。如果光束靠近内环的边缘,一些热电偶会变得比其他热电偶更热,但由于测量了所有热电偶的总和,读数保持不变。通常,我们规定表面读数的均匀度为±2%或更高。 热电堆盘 图3:热电堆圆盘表面图 利用热电堆传感器测量单发能量 虽然热电堆激光功率传感器主要用于测量功率,但它们也可以测量单次发射的能量,在这里,它们集成了随时间推移流过圆盘的功率。由于圆盘加热和冷却的典型时间是几秒,这些热传感器最多只能每隔几秒测量一个脉冲。因此,它们适用于所谓的“单发”测量。虽然传感器盘的响应时间很慢,但由于测量的是脉冲后流过盘的热量,因此测量的脉冲有多短没有限制。 热电堆圆盘类型 没有一种吸收材料能够满足所有激光功率测量应用的需要。有几种类型的吸收器可用于不同的应用,如长脉冲(0.1分-10毫秒)、短脉冲(<1微秒)和连续辐射。为长脉冲和连续波而优化的吸收器以薄的耐火材料为特征,因为热可以在脉冲期间流过涂层并进入阀瓣。另一方面,热在短脉冲期间不能流动,所有的能量都沉积在一个薄的(通常0.1分μm)表面附近的层
 
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