Badanie i przetwarzanie odpowiedzi detektora piroelektrycznego na
Transkrypt
Badanie i przetwarzanie odpowiedzi detektora piroelektrycznego na
Badanie i przetwarzanie odpowiedzi detektora piroelektrycznego na potrzeby pomiarów energii promienistej / Andrzej Odon. – Poznań, 2010 Spis treści STRESZCZENIE WYKAZ WAśNIEJ SZYCH OZNACZEŃ 6 7 1. 1.1. 1.2. 1.3. WSTĘP Wprowadzenie Cel i zakres pracy Struktura rozprawy 9 9 13 14 2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. DETEKTORY PIROELEKTRYCZNE Rodzaje detektorów promieniowania impulsowego Zasada działania i konstrukcja detektorów piroelektrycznych Materiały piroelektryczne Parametry detektorów piroelektrycznych stosowanych w pomiarach mocy i energii promieniowania 17 17 18 21 MODEL MATEMATYCZNY I SYGNAŁ ODPOWIEDZI DETEKTORA PIROELEKTRYCZNEGO 3.1. Wprowadzenie 3.2. Podstawowe układy pracy detektora piroelektrycznego 3.3. Model detektora piroelektrycznego 3.3.1. Model matematyczny 3.3.2. Odpowiedź na sygnał promieniowania modulowany sinusoidalnie 3.3.2.1. Czułość prądowa 3.3.2.2. Czułość napięciowa 3.3.3. Odpowiedź na sygnał skokowy 3.3.4. Odpowiedź na sygnał impulsowy 23 3. MODEL TRANSMITANCYJNY I SYMULACJA DETEKTORA PIROELEKTRYCZNEGO 4.1. Uwagi wstępne 4.2. Transmitancyjny model detektora piroelektrycznego 4.3. Badania symulacyjne w środowisku MATLAB-Simulink 4.3.1. Model symulacyjny detektora piroelektrycznego w środowisku MATLAB-Simulink 4.3.2. Odpowiedź detektora piroelektrycznego na pobudzenie sinusoidalnie modulowanym promieniowaniem 4.3.2.1. ZaleŜność czułości napięciowej Rv detektora piroelektrycznego od częstotliwości dla sinusoidalnej, trapezowej i prostokątnej modulacji promieniowania 27 27 29 31 31 35 35 40 44 46 4. 53 53 54 58 58 60 60 4.3.2.2. ZaleŜność czułości napięciowej detektora piroelektrycznego od jego grubości 4.3.2.3. ZaleŜność czułości napięciowej detektora piroelektrycznego od rezystancji obciąŜenia 4.3.3. Odpowiedź detektora piroelektrycznego na pobudzenie sygnałem promieniowania typu skok jednostkowy 4.3.3.1. ZaleŜność czułości napięciowej detektora piroelektrycznego od rezystancji obciąŜenia 4.3.3.2. ZaleŜność odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego od termicznej stałej czasowej 4.3.4. Odpowiedź detektora piroelektrycznego na pobudzenie impulsowym sygnałem promieniowania 4.3.4.1. Badanie wpływu czasu trwania impulsu promieniowania na amplitudę odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego 4.3.4.2. Badanie wpływu stałej czasowej termicznej na amplitudę odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego 4.3.4.3. ZaleŜność amplitudy odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego od grubości warstwy materiału piroelektrycznego 4.3.4.4. ZaleŜność amplitudy odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego od powierzchni jego elektrody 4.3.4.5. ZaleŜność amplitudy odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego od rezystancji obciąŜenia 4.3.4.6. ZaleŜność amplitudy odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego od częstotliwości impulsów promieniowania 4.3.4.7. Dyskusja wyników badań 5. 5.1. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5. ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA OPTYCZNEGO DO BADAŃ DETEKTORÓW PIROELEKTRYCZNYCH Mechaniczne modulatory promieniowania Impulsowe, elektronicznie sterowane źródło promieniowania Wiadomości podstawowe Zasada działania i schemat blokowy impulsowego źródła promieniowania optycznego Zastosowanie impulsowego źródła promieniowania optycznego do badań detektorów piroelektrycznych Stabilizowane źródło promieniowania optycznego Wprowadzenie Opis konstrukcji głowicy źródła światła Sterownik matrycy SLED z optycznym sprzęŜeniem zwrotnym do stabilizacji mocy promieniowania niemodulowanego Analiza układu regulacji mocy promieniowania sterownika diod elektroluminescencyjnych Wybrane wyniki badań stabilizowanego źródła promieniowania i ocena przydatności do badań eksperymentalnych detektorów piroelektrycznych 66 68 70 70 72 74 74 78 81 84 87 90 95 100 100 104 104 105 106 108 108 111 112 114 121 6. 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.2. 6.3. 6.3.1. 6.3.2. 6.3.3. 6.4. 6.4.1. 6.4.2. 6.4.3. 6.4.4. 6.4.5. 6.4.6. 6.4.7. 7. ZASTOSOWANIE POLIMEROWEGO DETEKTORA PIROELEKTRYCZNEGO TYPU PVDF DO POMIARÓW ENERGII PROMIENIOWANIA IMPULSOWEGO Technologia wykonania i konstrukcja głowicy detektora piroelektrycznego typu PVDF Technologia wykonania polimerowego detektora piroelektrycznego Konstrukcja głowicy detektora Parametry detektora piroelektrycznego Kondycjonowanie sygnału odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego w układzie miernika energii promieniowania impulsowego Struktura miernika energii promieniowania impulsowego Układ wzmacniacza sygnału odpowiedzi detektora piroelektrycznego Układ przetwarzania sygnału detektora piroelektrycznego Wyniki badań eksperymentalnych Stanowisko do badań detektora piroelektrycznego Kształt i parametry czasowe odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego typu PVDF ZaleŜność amplitudy odpowiedzi detektora piroelektrycznego PVDF od rezystancji obciąŜenia ZaleŜność odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego PVDF od częstotliwości ZaleŜność amplitudy odpowiedzi napięciowej detektora piroelektrycznego PVDF od energii impulsu promieniowania Czułość napięciowa detektora piroelektrycznego PVDF Charakterystyka temperaturowa czułości napięciowej detektora piroelektrycznego PVDF PODSUMOWANIE 126 127 127 129 131 134 134 135 138 145 145 147 155 157 160 163 164 165 LITERATURA 170 ABSTRACT 178 oprac. BPK