RU237871U1

RU237871U1 - Thermal radiation receiver with visual guidance system and built-in output signal indication

Info

Publication number: RU237871U1
Application number: RU2025117012U
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Милинский; Сергей Васильевич Барышников
Filing date: 2025-06-20
Publication date: 2025-10-09

Abstract

Полезная модель предназначена для регистрации теплового излучения и может быть использована при проведении демонстрационных или лабораторных экспериментов по физике в средних и высших учебных заведениях. Приемник теплового излучения содержит сферическое зеркало с внешним металлическим покрытием и термобатарейный датчик, размещённый на оптической оси зеркала с возможностью перемещения вдоль этой оси. На оптической оси зеркала дополнительно расположен лазерный указатель, ориентированный в сторону источника теплового излучения. Технический результат заключается в повышении точности наведения приемника на интересующий источник теплового излучения. This utility model is designed to record thermal radiation and can be used for demonstration or laboratory experiments in physics at secondary and higher educational institutions. The thermal radiation receiver comprises a spherical mirror with an external metal coating and a thermopile sensor positioned on the mirror's optical axis and movable along this axis. A laser pointer is additionally located on the mirror's optical axis, oriented toward the thermal radiation source. The technical result consists of increased accuracy in targeting the receiver's targeting of the thermal radiation source.

Description

Полезная модель относится к учебным приборам для демонстрации теплового излучения в курсе физики. Приемник регистрирует ИК-излучение в диапазоне 5,5-14 мкм и фиксирует изменение температуры объектов от -20 до 120°C с высокой чувствительностью. Для точного наведения на источник излучения используется встроенный лазерный указатель. This utility model is an educational device for demonstrating thermal radiation in physics courses. The receiver registers infrared radiation in the 5.5-14 µm range and records temperature changes of objects from -20 to 120°C with high sensitivity. A built-in laser pointer is used for precise targeting of the radiation source.

Известен приемник «Высокочувствительный приемник теплового излучения для проведения демонстрационного физического эксперимента» (патент RU 232 542 МПК G 01 J 5/02), содержащий сферическое зеркало с внешним металлическим покрытием, на оптической оси которого размещен термобатарейный датчик MRT311S. Для фокусировки на определенном источнике излучения предусмотрена возможность перемещения датчика вдоль оптической оси зеркала. Наличие широкой полосы принимаемых длин волн 5,5-14 мкм позволяет регистрировать тепловое излучение тел, имеющих температуру в интервале -20-120°С. Однако такой приемник не обеспечивает возможности точного наведения на удалённые источники теплового излучения и не оснащён встроенным средством индикации выходного сигнала, например цифровым вольтметром.A receiver known as "Highly Sensitive Thermal Radiation Receiver for Conducting a Demonstration Physics Experiment" (patent RU 232 542 IPC G 01 J 5/02) comprises a spherical mirror with an external metal coating, on the optical axis of which an MRT311S thermopile sensor is mounted. The sensor can be moved along the mirror's optical axis to focus on a specific radiation source. A wide wavelength reception band of 5.5-14 μm enables the detection of thermal radiation from bodies with temperatures ranging from -20 to 120°C. However, this receiver does not provide the ability to accurately target remote thermal radiation sources and does not have a built-in output signal indicator, such as a digital voltmeter.

Задачей настоящей полезной модели является создание приемника теплового излучения, обеспечивающего повышенную точность наведения на источник теплового излучения. The objective of this utility model is to create a thermal radiation receiver that provides increased accuracy in targeting a thermal radiation source.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве используется сферическое зеркало с внешним металлическим покрытием, на оптической оси которого размещены термобатарейный датчик MRT311S, обращённый к зеркалу, и лазерный указатель, ориентированный в сторону источника теплового излучения. Для фокусировки на определённом источнике предусмотрена возможность перемещения датчика вдоль оптической оси зеркала. This objective is achieved by the device using a spherical mirror with an external metal coating. An MRT311S thermopile sensor facing the mirror and a laser pointer oriented toward the heat source are positioned on the optical axis of the mirror. To focus on a specific source, the sensor can be moved along the mirror's optical axis.

На фиг. представлен вид спереди конструкции высокочувствительного приемника теплового излучения, где 1 - сферическое зеркало, 2 - датчик температуры MRT311S, 3 - регулировочные винты, 4 - пружины, 5 - лазерный указатель, 6 - цифровой милливольтметр. The figure shows a front view of the design of a highly sensitive thermal radiation receiver, where 1 is a spherical mirror, 2 is an MRT311S temperature sensor, 3 are adjustment screws, 4 are springs, 5 is a laser pointer, 6 is a digital millivoltmeter.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В качестве источников теплового излучения могут выступать тела с температурой от -20 до 120°C. Излучение от объекта отражается сферическим зеркалом с металлическим покрытием и фокусируется на термобатарейном датчике MRT311S, размещённом на оптической оси зеркала и обращённом к нему. Для точного позиционирования датчика в фокусе зеркала используется механизм перемещения вдоль оптической оси, реализованный, с помощью регулировочных винтов.Thermal radiation sources can range from -20°C to 120°C. Radiation from the object is reflected by a spherical mirror with a metal coating and focused onto an MRT311S thermal sensor, located on the mirror's optical axis and facing it. A mechanism for moving the sensor along the optical axis, implemented using adjustment screws, is used to precisely position the sensor at the mirror's focal point.

Для обеспечения точного наведения приемника на интересующий источник теплового излучения используется встроенный лазерный указатель, оптическая ось которого совмещена с осью зеркала. Это позволяет визуально определить направление измерения и упростить фокусировку при демонстрации.To ensure precise aiming of the receiver at the thermal radiation source of interest, a built-in laser pointer is used, the optical axis of which is aligned with the mirror axis. This allows for visual determination of the measurement direction and simplifies focusing during demonstrations.

Выходной сигнал с датчика усиливается инструментальным усилителем, например, на базе AD620, который обеспечивает компактность, широкий диапазон регулирования коэффициента усиления (от 1,5 до 1000) и возможность работы при различных напряжениях питания (3-15 В). Усиленный сигнал поступает на встроенный в корпус цифровой милливольтметр, например DC200mV, обеспечивающий автономную индикацию сигнала, пропорционального уровню теплового излучения без необходимости подключения внешних измерительных приборов.The sensor's output signal is amplified by an instrumentation amplifier, such as the AD620, which offers compact design, a wide gain range (1.5 to 1000), and the ability to operate with various supply voltages (3-15V). The amplified signal is fed to a built-in digital millivoltmeter, such as a DC200mV, providing a standalone display of a signal proportional to the thermal radiation level without the need for external measuring devices.

Предложенная полезная модель обеспечивает регистрацию теплового излучения в диапазоне длин волн 5,5-14 мкм и может быть использована для демонстрации и исследования электромагнитных волн инфракрасного диапазона. За счёт высокой чувствительности, встроенных средств наведения, а также простоты конструкции и надёжности, устройство может быть использовано в учебных заведениях при проведении демонстрационных экспериментов, способствуя наглядности образовательного процесса.The proposed utility model detects thermal radiation in the 5.5-14 µm wavelength range and can be used to demonstrate and study infrared electromagnetic waves. Due to its high sensitivity, built-in targeting capabilities, and simple design and reliability, the device can be used in educational institutions for demonstration experiments, enhancing the educational process.

Claims

A thermal radiation receiver comprising a spherical mirror with an external metal coating and a thermopile sensor located on the optical axis of the mirror with the ability to move along this axis, characterized in that a laser pointer oriented towards the thermal radiation source is additionally located on the optical axis of the mirror.