1 Źródła i detektory. I. Wyznaczenie czułości globalnej detektora. Cel ćwiczenia: Kalibracja detektora promieniowania elektromagnetycznego

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "1 Źródła i detektory. I. Wyznaczenie czułości globalnej detektora. Cel ćwiczenia: Kalibracja detektora promieniowania elektromagnetycznego"

Daniel Michałowski
4 lat temu
Przeglądów:

1 I. Wyznaczn czułośc globalnj dtktora l ćwczna: Kalbracja dtktora romnowana lktromagntyczngo Os stanowska Stanowsko rzdstawa rys.. Modl cała doskonal czarngo. Śrdnca otworu wyjścowgo D jst równa.5mm. Maksymalny rąd grzana -.5. utotransformator transformator bzczństwa. mromrz. rmoara t-ht, do którj odłączony jst mrnk cyfrowy V 544. Modulator mchanczny z układm umożlwającym omar częstotlwośc modulacj. W skład układu wchodz doda LED zaslana naęcm 6V (z zaslacza ZS./6/) fotododa, wmontowan w obudowę modulatora. Oscylosko służący do obsrwacj naęca fotodody. Dtktor rolktryczny o owrzchn 9mm z rzdwzmacnaczm zaslanym batrą 4.5V. Nanowoltomrz slktywny. W rzyadku słabgo sygnału mrzongo z dtktora, można zastosować rzdwzmacnacz Jśl oorność dtktora jst rzędu ojdynczych jak w rzyadku trmoary, która jst dtktorm romnowana lktromagntyczngo nalży dodatkowo zastosować transformator z zworą (rys. ). Ndokładność wskazań nanowoltomrza: ± 3% dla f=5 Hz - 5 khz oraz ± 5% dla f=,5 Hz - 5 Hz dla f=5khz - 5 khz.

2 rzbg ćwczna:.ołączyć układ omarowy wg schmatu rzdstawongo na rys.. o srawdznu układu rzz rowadzącgo można wykonywać omary. ys.. omar częstośc modulacj odbywa sę rzy omocy oscyloskou. W obudow modulatora umszczono LED fotododę. Śwatło LED odbt od tarczy modulatora adając na tn czujnk jst modulowan w tak sam sosób, jak romnowan mtowan rzz D, adając na badany dtktor. Fotonaęc rzmnn jst odawan z czujnka na wjśc oscyloskou, który umożlwa omar okrsu rzbgu. omar tmratury odbywa sę za omocą trmoary t- th (%h). abla rzdstawa slę lktromotoryczną dla tj trmoary w funkcj tmratury (w ) rzy założnu, ż sojn odnsna znajduj sę w tmraturz. Nalży uwzględnć, ż w ćwcznu sojn znajduj sę w tmraturz otoczna, lub tż zanurzyć sojn odnsna w trmos z mszanną wody lodu.

3 3. Wyznaczn zalżnośc naęca na wyjścu badango dtktora od tmratury D stawć naęc na autotransformatorz ok. V. Kdy tmratura D osągn wartość ok. zotymalzować ołożn dtktora względm otworu wyjścowgo D tak, aby uzyskać możlw najwększy sygnał na wyjścu dtktora. Wykonać omar sygnału dtktora w trakc rozgrzwana cała doskonal czarngo w funkcj tmratury aż do tmratury 5K (tj. ok. 7 ) dla f 7 Hz stałj odlgłośc dtktora od otworu mtującgo D (około cm). 3. Srawdzn rawa odwrotnych kwadratów. stawć naęc na transformatorz równ ok. 6V. rzy tym naęcu modl D osąga stan równowag trmodynamcznj w tmraturz ok. 5K, Odczkać, aż ustal sę stan równowag trmodynamcznj. Wówczas wskazana naęca na trmoarz n zmnają sę węcj nż o.mv. Dla ustalonj tmratury D, równj ok. 5K, wykonać omar sygnału z dtktora w funkcj odlgłośc d od otworu mtującgo D w zakrs -5 cm co 5cm. Oracowan wynków. Wyznaczn czułośc dtktora Narysować wykrs dt = f( 4-4 ) gdz jst tmraturą otoczna (w K).

4 4 Wyznaczyć mtodą rgrsj lnowj wsółczynnk krunkowy rostj. Na tj odstaw oblczyć czułość dtktora korzystając z wzorów () (). W oblcznach uwzględnć wzmocnn rzdwzmacnacza 33-7 (jśl był zastosowany) oraz orawkę wynkająca z kształtu modulacj (modulacja rostokątna). Wyznaczyć nwność wsółczynnka krunkowgo rostj na tj odstaw oblczyć nwność czułośc dtktora.. Srawdzn rawa odwrotnych kwadratów. Narysować wykrs dt = f(/d ) gdz d jst odlgłoścą dtktora od otworu mtującgo D. Zaznaczyć na wykrs nwnośc omarow. Korzystając z tgo wykrsu oszacować zakrs odlgłośc, dla których rawo odwrotnych kwadratów jst słnon. 3. Ocnć aramtry badango dtktora na tl danych dla nnych dtktorów trmcznych, z szczgólnym uwzględnnm dtktorów rolktrycznych. Ltratura:..Nowck, "omary nrg romnstj",wn 969, str J.otrowsk,.ogalsk, "ółrzwodnkow dtktory odczrwn" WN, 985, str Wykład, 4 9. Wstę tortyczny Dtktor rolktryczny zasada dzałana (fragmnt wykładu 9) wna grua kryształów charaktryzuj sę sontanczną olaryzacją lktryczną rzy zmanach tmratury. Są to kryształy rolktryczn. Nalżą do nch m.n. krysztaly frrolktryczn sarczan trójglcryny GS, SBN (Sr-xBaxNbO6) oraz LZ (zwązk ołowu z cyrkonm tytanm domszkowany lantanm). W stałj tmraturz n obsrwuj sę zwnętrzngo ola lktryczngo wskutk rzycągana rozroszonych ładunków atmosfrycznych wychwytywana ch na owrzchn aż do znutralzowana ola olaryzacj. Zwązany ładunk owrzchnowy jst stablny n zmna sę rzy szybkch zmanach tmratury. Natomast zmany tmratury owodują zmany

5 5 sontancznj olaryzacj, którą można mrzyć dośwadczaln. Dlatgo dtktory rolktryczn wymagają modulacj strumna romnowana. Wlkoścą charaktryzującą matrały rolktryczn jst wsółczynnk rolktryczny: () okrślony jako stosunk zmany olaryzacj lktrycznj do zmany tmratury. Dla sarczanu trójglcryny, matrału najczęścj stosowango do budowy dtktorów, = * -8 cm - K -. Modulowan romnowana odczrwon zaabsorbowan rzz dtktor rolktryczny owoduj wzrost tmratury matrału, a tym samym zmanę ładunku owrzchnowgo Q: Q= () gdz jst owrzchna absorbującą dtktora. Fotorąd jst dany wzorm: s= d( Q) d( ) dt dt (3) Zmana tmratury wywołana ośwtlnm dtktora romnowanm modulowanym o częstotlwośc amltudz o jst dana wzorm (5) z wykładu 4: x( ) t, (4) gdz jst wsółczynnkm msyjnośc matrału dtktora ( czyl okrśla jaka część romnowana adającgo na dtktor zostaj zaabsorbowana), jst oornoścą clną ( okrśla stoń zwązku dtktora z otocznm) a jst ojmnoścą clną dtktora. Z równana (4) otrzymujmy: d( ) x( t) dt s= x( ) t. (5) onważ mrnk lktryczn z rguły mrzą wartość skutczną, to z dfncj:

6 6 sk= o * s s, (6) gdz = jst stałą czasową trmczną dtktora rolktryczngo. Dtktor rolktryczny jst lmntm o oornośc lktrycznj ojmnośc ołączonych równolgl. Zawada takgo układu wyraża sę wzorm: Z a stąd E Z (7) Naęc mrzon na wyjścu dtktora rolktryczngo jst węc dan wzorm: E sk Z (8) Jśl jst słnony warunk, E>> >> to naęc mrzon jst dan wzorm: E (9) węc jst odwrotn roorcjonaln do częstotlwośc modulacj. rzy konstruowanu dtktora rolktryczngo nalży brać od uwagę aramtry lktryczn trmczn stosowanych matrałów. Dtktor rolktryczny to zwykl cnka łytka monokrystalczna o owrzchn ok. mm grubośc -3m oraz os rolktrycznj rostoadłj do owrzchn. Na obydw owrzchn nałożon są lktrody mtalow w ostac cnkj warstwy naylanj w różn, rzy czym lktroda czołowa jst ółrzzroczysta. Z uwag na duży oór dtktora rzędu bzośrdno na wyjścu znajduj sę tranzystor olowy doasowujący mdancję do rzdwzmacnacza. aramtry dtktora rolktryczngo są znaczn lsz nż dtktorów trmcznych racujących w tmraturz okojowj. Dtktor rolktryczny n wymaga chłodzna a otymalną tmraturą racy jst tmratura okojowa. zułość sktralna jst stała od ultrafoltu do mkrofal. zynnkm ogranczającym zakrs sktralny jst okno zabzczając dtktor rzd wływam atmosfrycznym.

7 Modl cała doskonal czarngo Modl D: -wnęka, - trmostat, 3-rura cramczna, 4-grzjnk, 5-zolacja clna, 6- szczlna na tarczę modulatora, 7-chłodnca wodna, 8-łaszcz owtrzny, 9- azbst, - trmolmnt Wzory do

7 7 Modl cała doskonal czarngo Modl D: -wnęka, - trmostat, 3-rura cramczna, 4-grzjnk, 5-zolacja clna, 6- szczlna na tarczę modulatora, 7-chłodnca wodna, 8-łaszcz owtrzny, 9- azbst, - trmolmnt Wzory do oblczń w srawozdanu.. Strumń romnowana mtowany rzz D, adający na dtktor o owrzchn d: ( ) [ W ] źr d () d gdz d odlgłość dtktora od D, źr owrzchna otworu wyjścowgo D,.45 czynnk zwązany z modulacją rostokątną śwatła, stała Stfana Boltzmanna, tmratura D (w K), tmratura otoczna (w K).. zułość naęcowa dtktora ( rzy zadanj częstotlwośc ): v = [ V / W ], () gdz d jst naęcm na wyjścu dtktora (o uwzględnnu wzmocnna rzdwzmacnacza). d 3. Jak uwzględnć wzmocnn rzdwzmacnacza? Jśl naęc na wyjścu dtktora jst wzmocnon rzz wzmacnacz o wzmocnnu k [db] jgo wartość zmrzona wynos m., wówczas naęc rzczywst na dtktorz d jst równ:

8 8 d k/ k = log m d log m d log m d k m = d = m -k/ () (N. jśl k = d = m/ ) ytana kontroln.. rawa romnowana D.. Modl lktronów swobodnych. 3. Zasada dzałana trmoary, jako czujnka tmratury. 4. Naęc rzmnn ( amltuda, wartość skutczna, okrs, częstość) 5. Zasada dzałana trmoary, jako czujnka romnowana lktromagntyczngo tmratury, tzw. trmoary 6. Dtktor rolktryczny.

Podobne dokumenty

1 OPTOELEKTRONIKA VII PRAWA PROMIENIOWANIA CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO. DETEKTORY TERMICZNE.

1 OPTOELEKTRONIKA VII PRAWA PROMIENIOWANIA CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO. DETEKTORY TERMICZNE. OOELEKONIK VII W OMIENIOWNI IŁ DOSKONLE ZNEGO. DEEKOY EMIZNE. l ćwczna:.srawzn rawa Stfana-Boltzmanna rawa owrotnych kwaratów..wyznaczn czułośc globalnj trmczngo tktora rolktryczngo. Os stanowska: Mol