Пондеромоторный измеритель энергииокг

 

Союз Севетскиз

Социалистическик

Республик

{n)596047

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-sy (22) Заявлено 03.05.76 (21) 2356747/18" 25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.0381. бюллетень № 12

Дата опубликования описания 30. 0 3. 81

{5(м К 3

G 01 J 5/46

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 535. 21 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н.Г. Кокоди.h, B Ф. Ефимов, B.Н. Тимошенко и Г.С. Берлин

Харьковский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А.М. Горького (71) Заявит .ль (54 ) ПОНДЕРОМОТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ОКГ

Изобретение относится к устройствам для измерения импульсной энергии излучения оптических квантовых генераторов (ОКГ), в которых используется давление электромагнитного излу-. чения (пондеромоторным измерителям).

Известны пондеромоторные измерители энергии ОКГ, состоящие из приемного элемента, на который попадает излучение, и датчика, преобразующего давление излучения в электрический сигнал. Приемным элементом служит металлическое или диэлектрическое зеркало, а датчиком давления пьезокристалл кварца. 15

Чувствительность датчиков невелика,и они сильно подвержены электрическим наводкам, всегда сопутствующим излучению импульсных ОКГ,так как имеют большое выходное сопротивление. 2О

Наиболее близ<им по технической сущности к предложенному является пондеромоторный измеритель энергии, содержащий камеру с окнами и приемный элемент, соединенный с датчиком давления, причем датчик давления выполнен в виде крутильных весов.

На вертикальных растяжках укрепляется коромысло с приемныл элементом на одном конце, противовесом 30 на другом и индикаторным зеркальцем посередине. Давление излучения на приемный элемент закручивает растяжки на некоторый угол, который измеряется по отклонению светового пятна от индикаторного зеркальца на фоторезисторе.

При измерении непрерывной мощности измеряется величина установившегося угла отклонения, при измерении импульсной энергии — амплитуда первого отклонения системы от положения равновесия.

Б этих устройствах серьезной проблемой является устранение влияния тепловых эффектов на показания прибора. К тепловым эффектам относятся радиометрический эффект, возникающий вследствие неравномерного нагрева приемного элемента по толщине, и конвективные потоки воздуха, появляющиеся при нагреве излучением приемного элемента, окон и корпуса прибора.

Тепловые эффекты ослабляются за счет выбора материала для приемного элемента и камеры, а также конструктивного выполнения приемной камеры.

Приемный элемент должен мало поглощать излучение, располагаться строго

596047 вертикально и симметрично относителоно стенок камеры. Камера должна изготовляться из материалов с большой теплоемкостью и высокой теплопроводностью (например, из меди), Другой способ уменьшения влияния конвективных потоков воздуха в каере состоит в том, что прозрачный риемный элемент располагается горизонтально, и излучение падает сверху, так что температура газа вверху получается больше, чем внизу, вследствие чего конвективные потоки не могут возникнуть.

Оба способа подавления тепловых эффектов требует применения приемной камеры сложной конструкции и осторожности в эксплуатации прибора.

Недостатком описанных выше устройств является и сложность их изготовления в заводских условиях, особенно при увеличении размеров приемных элементов (размером 100 мм и больше).

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции пондеромоторных измерителей. указанная цель достигается тем, что в качестве датчика давления излучения используется механотрон (электронная лампа с механически управляемыми электродами),предназначенный для измерения малых сил и перемещений. Чувствительность серийно выпускаемых механотронов типа бМХ1С, бМХЭС, 6МХ2Б достаточна для измерения силы, с которой давит оптический импульс с энергией 100 Дж и выше. Под действием давления света изменяется расстояние между внутренними электродами механотрона, что эквивалентно включению в электрическую цепь переменной емкости.

Тепловые эффекты при использовании механотрона для измерения давления импульсного излучения сказываться не будут. Это обуславливается высокой собственной частотой колебаний механотрона. Так., у испытанного устройства собственная частота колебаний была равна примерно 25 Гц.

После действия оптического импульса подвижная система механотрона совершает затухающие колебания с этой частотой.

Первый максимум отклонений, по величине которого производится отсчет показаний, будет через 1/4 периода колебаний, т.е. через 10 мс. Тепловые эффекты вследствие своей инерционности начинают действовать только через несколько секунд и поэтому влиять на показания прибора не будут.

Сам механотрон как датчик давления излучения более прочен и надежен в эксплуатации, чем крутильные весы.

Технология изготовления устройства с применением механотрона значительно упрощается, так как используется готовое, серийно выпускаемое промышленное изделие, не требующее особых мер предосторожности в обращении.

15 На фиг.1 приведена схема пондероюторного механотранного измерителя нергии OKI ; на фиг. 2 — вид сигнала, снимаемого с выхода механотрона.

20 В камере 1 с окнами 2 и 3 для прохождения излучения находится механотрон 4. К штырю 5 механотрона прикрепляется приемный элемент б (стеклянный диск с отражающим покры25 тием или без него).

Импульс излучения ОКГ попав на приемный элемент, толкает его, подвижная система начинает колебаться, и с выхода механотрона снимается сигнал. Амлитуда первого отклонения Um пропорциональна энергии импульса ОКГ.

В таком устройстве тепловые эффекты, как указано выше, сказываться не будут.

Конструкция устройства с механотроном очень проста, намного проще конструкции с крутильными весами.

Намного проще и изготовление прибора в заводских условиях. Измеритель энер4Р гии с механотроном более надежен в работе и менее требователен в обращении, чем известные устройства.

Формула изобретения

Пондеромоторный измеритель энергии

ОКГ, состоящий из камеры с окнами и приемнога элемента, соединенного с

® датчиком давления, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности„ в качестве датчика давления используют механотрон.

596047

Ю

Заказ 1590/47

Тирак 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент". г. Уагород, ул. Проектная,4

Составитель Л. Титова

Редактор Е. Месропова: Техред A.Ñàâêà . Корректор М. Ксста