El científic nord-americà 'Samuel P. Langley' es va inventar el primer bolòmetre l'any 1880. Tant el galvanòmetre així com Pont de Wheatstone s’utilitza per generar una desviació. Aquí la desviació generada pot ser proporcional a la intensitat de radiació utilitzada per a deflexions petites. El següent bolòmetre inclou principalment accessoris de 4 platins on cada porta està dissenyada amb una seqüència de tires. La disposició d’aquestes tires es pot fer dins dels braços del pont de resistència. Aquestes reixes es troben oposades als braços del pont. Així doncs, el dispositiu bolòmetre s’utilitza per mesurar la radiació un cop la temperatura d’una tira metàl·lica d’extrem negre augmenta al pont de resistència. En aquest article es descriu una visió general del bolòmetre, el treball, el circuit, els avantatges i les aplicacions.
Què és el bolòmetre?
Definició: Un instrument que s’utilitza per detectar i mesurar la radiació i la calor de l’energia de microones es coneix com a bolòmetre. Aquest dispositiu funciona mitjançant un element resistiu sensible a la temperatura on la resistència d’aquest element canviarà a través de la temperatura. Els elements resistius més utilitzats són Barretter i Termistor . La velocitat, així com la sensibilitat d’aquest dispositiu, es poden canviar canviant la resistència tèrmica entre el bolòmetre i el seu entorn. Però, tant la sensibilitat com la velocitat són inversament proporcionals en la direcció de la resistència tèrmica. En conseqüència, el bolòmetre sensible és freqüentment lent.
Funcionament del bolòmetre
Un bolòmetre inclou una part absorbent que està formada per una capa metàl·lica lleugera. La connexió d’aquesta part es pot fer a través d’un dipòsit tèrmic amb l’ajut d’un enllaç tèrmic. Un cop la radiació arriba a la part absorbent, la seva temperatura serà un canvi dins de la temperatura. Així, en comparació amb la temperatura del dipòsit, aquesta temperatura és elevada a causa de l’absorció de radiació que fa servir la part absorbent.
La constant de temps tèrmica de la intrínseca pot ser equivalent a la relació de capacitat calorífica entre l’element absorbent i el dipòsit. Per tant, el canvi de temperatura es mesura directament a través d’un termòmetre resistiu que està connectat a la part absorbent. De vegades, la resistència de les peces absorbents s’utilitza per calcular el canvi de temperatura.
Circuit de Bolòmetre
A continuació es mostra el diagrama del circuit del bolòmetre. La disposició d'això es pot fer en forma de pont, on un braç d'aquest inclou la sensible a la temperatura resistència . La disposició d’aquesta resistència es pot fer en un camp d’energia de microones on es pot mesurar la potència.
Circuit de Bolòmetre
Aquesta resistència absorbeix la potència del mesurand perquè la calor es genera al seu interior. Aquesta calor generada pot canviar la resistència d’un element. El canvi de resistència es pot mesurar mitjançant el circuit del pont.
La construcció d’un bolòmetre es pot fer mitjançant la combinació d’un amplificador diferencial i oscil·ladors. Si el circuit està desequilibrat, oscil·larà. L'element resistiu del mesurador absorbirà la potència per obtenir un equilibri del circuit. Així, el circuit de pont es pot equilibrar ajustant el biaix de corrent continu.
El circuit del bolòmetre es pot disposar dins del camp de microones. De manera que la radiació es pot absorbir a través de l’element per augmentar la seva temperatura i provocar un canvi en la seva resistència.
La desigualtat es produirà en sentit invers a causa de la resistència al fred. Per tant, la sortida de l’oscil·lador es reduirà pel desequilibri per equilibrar el circuit del pont. La potència reduïda al circuit es pot mesurar mitjançant l’electrònic voltímetre de manera que mostri la potència augmentada a través de l'oscil·lador. Aquesta potència es pot absorbir al camp de microones a través de l'element resistiu.
El pont del bolòmetre utilitza principalment dos elements que inclouen els següents.
Barretter
Barretter és un tipus de filferro fet amb metall. Aquest fil té una propietat que és un coeficient de temperatura positiu. Una vegada que augmenta la temperatura, també augmenta la temperatura del fil metàl·lic.
Termistor
Un termistor és un tipus de resistència tèrmica que es pot fabricar amb un material semiconductor. La propietat principal d’aquest és un coeficient de temperatura negatiu que significa que un cop augmentada la temperatura, disminuirà la seva resistència.
Per tant, el barretter és un fil metàl·lic molt sensible en comparació amb un termistor. Sovint s’utilitza per mesurar la potència que oscil·la entre 0,01 i 10 mW. Per mesurar la potència que està per sobre dels 10 mW, s’utilitza el combinat de bolòmetre i atenuador.
Nou bolòmetre
Els nous dispositius bolòmetres són simples, més ràpids i també cobreixen més longituds d’ona. Es dissenyen en les condicions de laboratori i s’utilitzen per mesurar tota l’energia que es transmet a través dels fotons de radiació electromagnètica rebuts. Aquesta radiació prové de les galàxies llunyanes i es presenta en forma d'ones de ràdio, llum visible, microones o parts de l'espectre.
Els nous bolòmetres són totalment diferents en comparació amb els bolòmetres tradicionals, ja que utilitzen metall per absorbir la radiació i mesurar l’augment de temperatura. Hi ha alguns bolòmetres que depenen de les vibracions dels àtoms dins d’un material per reduir la seva resposta
Avantatges
El principal avantatges del bolòmetre inclou el següent.
- Aquests instruments són molt eficients en termes de resolució d'energia i sensibilitat en comparació amb altres detectors de partícules conservadors.
- Aquests instruments no necessiten refrigeració perquè funcionen a temperatura ambient.
- També poden calcular elements, fotons i partícules i fotons no ionitzants.
Aplicacions
L'alcalde aplicacions del bolòmetre inclou el següent.
- Un bolòmetre és un dispositiu extremadament sensible que s’utilitza per detectar radiacions electromagnètiques o calor.
- Les aplicacions emergents d’aquest dispositiu són la imatge tèrmica, la científica, la supervisió de l’entorn remot, les sondes solars i la comunicació THz.
- S'utilitza en detectors de partícules, càmeres tèrmiques, escàners d'empremtes digitals, detecció d'incendis forestals, detecció d'armes ocultes, vigilància de l'aire i aplicacions astronòmiques.
Actualment, s’utilitzen freqüentment bolòmetres moderns, ja que el platí del dispositiu es pot substituir per una tira de semiconductor. Aquest dispositiu té un coeficient de resistència a altes temperatures, de manera que el fa més sensible.
Per tant, tot això es tracta una visió general d’un bolòmetre i un nom alternatiu d’aquest dispositiu és el calorímetre. Es tracta d’un tipus de detector que s’utilitza principalment per a partícules o radiació i que també s’utilitza per detectar la llum en ones de mm i l’infraroig llunyà. Aquí teniu una pregunta, quins són els desavantatges d’un bolòmetre?
