Hệ đo sử dụng nguồn phỏt hồng ngoại là nguồn vật đen (BB - BlackBody) Models 67031 của hóng Newport (Mỹ) [10].
Hỡnh 2.7. Vật đen Newport 67031.
Cấu tạo của nguồn phỏt hồng ngoại bao gồm hai bộ phận là bộ điều khiển nhiệt độ và khối vật đen. Khối vật đen cú cấu tạo bao gồm khoang rỗng, lũ nhiệt và 2 cặp nhiệt điện (Hỡnh 2.8).
Khoang rỗng là một cấu trỳc dạng hỡnh nún với gúc mở 20o được chế tạo từ thộp khụng gỉ đặc biệt và được xử lý để cú thể phủ lớp vật liệu phỏt xạ cao trờn bề mặt một cỏch đồng đều. Sự kết hợp của khả năng phỏt xạ cao của lớp bề mặt và cấu trỳc hỡnh học của khoang rỗng tạo ra khả năng phỏt xạ đồng nhất và rất hiệu quả. Khoang rỗng được đốt núng bởi lũ nhiệt điện trở, dũng đốt núng điện trở cung cấp bởi bộ điều khiển nhiệt độ. Cỏc thụng số về nhiệt độ được liờn tục cập nhập trờn màn hỡnh LCD của khối điều khiển. Sự thay đổi nhiệt độ của khối vật đen được cung cấp cho khối điều khiển sử dụng hai cặp nhiệt điện loại S (Pt/Pt 10% Rhodium), trong hai cặp nhiệt điện này, một cặp được đặt ngay cạnh đỉnh của khoang rỗng, cặp cũn lại được đặt ở khoảng giữa khoang rỗng.
Hỡnh 2.8. Cấu tạo của vật đen tuyệt đối.
Bộ điều khiển nhiệt độ điều khiển toàn bộ quỏ trỡnh thiết lập, hiệu chỉnh nhiệt độ của khối vật đen dựa trờn tớn hiệu đầu vào từ cỏc cặp nhiệt điện. Một bộ vi xử lý hoạt động theo PID tiờu chuẩn (tỷ lệ, tớch phõn và vi phõn) được sử
chế độ làm việc cú thể thao tỏc từ bảng điều khiển phớa trước mặt mỏy. Trờn bảng này cú cỏc mức cảnh bỏo nhiệt và hiển thị nhiệt độ của vật đen. Việc điều khiển thụng số, lựa chọn và quỏ trỡnh hiệu chỉnh được thực hiện đơn giản thụng qua MENU, sử dụng 4 phớm (trỏi, phải, trờn, dưới).
b) Thụng số kỹ thuật và tớnh năng của vật đen
Thụng số kỹ thuật của khối vật đen được thể hiện trong Bảng 2.1. Hệ số phỏt xạ của khoang rỗng đạt giỏ trị 0,99% với sai số ±0,01%. Trờn nguồn vật đen cú cỏc cửa sổ với khẩu độ mở khỏc nhau cho phộp chỳng ta thay đổi cụng suất phỏt xạ một cỏch dễ dàng.
Bảng 2.1. Thụng số kỹ thuật của vật đen.
Khe hở của khoang rỗng Đường kớnh: 1 inch
Loại khoang rỗng Dạng hỡnh nún (gúc mở 20o) lừm vào Hệ số phỏt xạ 0,99% ± 0,01%
Hiệu chỉnh Cặp nhiệt điện loại S
Nhiệt độ đĩa trũn Cao hơn nhiệt độ mụi trường một lượng nhỏ hơn 20 oC tại 1050 oC
Nhiệt độ vỏ bọc Cao hơn nhiệt độ mụi trường một lượng nhỏ hơn 15 oC tại 1050 oC
Kớch thước cửa sổ phỏt xạ 0,6”; 0,4”; 0,2”; 0,1”; 0,05”; 0,02”; 0,125”
Tớnh năng chung của khối nguồn phỏt hồng ngoại được thể hiện trong Bảng 2.2. Cỏc tớnh năng quan trọng như độ chớnh xỏc và độ ổn định của nhiệt độ điều khiển, thời gian đốt núng để đạt cỏc nhiệt độ cần thiết lập sẽ được kiểm tra trước khi hệ thiết bị thực hiện cỏc phộp đo.
Bảng 2.2. Tớnh năng của nguồn vật đen.
Khoảng nhiệt độ Từ 50 oC đến 1050 oC Độ chớnh xỏc ± 0,2 oC
Độ ổn định +/- 0,02% toàn thang đo/ 24 giờ Độ phõn giải Cú thể lựa chọn 1 oC hoặc 0,1 oC
Thời gian đốt núng 35 phỳt (từ nhiệt độ mụi trường tới 1050 oC) Đầu đo nhiệt độ Cặp nhiệt điện loại S
Điều khiển PID
Hiển thị - Nhiệt độ được hiển thị bởi màn hỡnh LED
- Điểm thiết lập và cỏc thụng số được hiển thị ở màn hỡnh LCD.
Tốc độ lấy mẫu 10 lần/ giõy
2.3.3. Bộ điều biến quang
Trong hệ đo, bộ điều biến quang được lựa chọn là SR540 của hóng Stanford Research Systems (Mỹ). Thiết bị này cú cấu tạo gồm cú 2 bộ phận chớnh (Hỡnh 2.9).
- Bộ điều khiển và hiển thị tần số. - Mụ tơ và đĩa điều chế tớn hiệu.
Hỡnh 2.9. Bộ điều biến quang SR540 [13].
Tần số tớn hiệu thay đổi thụng qua sự thay đổi tốc độ quay của mụ tơ và số khe trờn đĩa điều biến, tần số tớn hiệu thu được được tớnh theo cụng thức:
f .n (2.6)
Trong đú là tốc độ quay và n là số khe cho bức xạ qua trờn đĩa. Bằng cỏch thay đổi tốc độ quay hoặc thay thế số lượng khe trờn đĩa ta sẽ được tần số điều chế mong muốn.
Bảng 2.3. Tớnh năng kỹ thuật của bộ điều biến.
Tần số tớn hiệu điều biến 4 Hz đến 400 Hz khi sử dụng đĩa điều chế 5/6 khe. 400 Hz đến 3700 Hz khi sử dụng đĩa điều chế
25/30 khe. Độ chớnh xỏc ±1 Hz
Điều khiển tần số 3 khoảng điều khiển: 4 Hz đến 40 Hz 40Hz đến 400 Hz 400 Hz đến 3700 Hz
Kớch thước Bộ điều khiển: 7,7” x 5,1” x 1,8” Đường kớnh đĩa điều chế: 4,00”