2 Экспериментальные приборы и методики измерений
Для измерения формы импульса и его временных параметров (в частности, длительность импульса u, времен нарастания и спада и т.п.) используются быстродействующие фотоприемники с высокой линейностью световой характеристики. К ним, в первую очередь, относятся коаксиальные фотоэлементы серии ФЭК.
Регистрация вольт-амперных характеристик разряда осуществляется с помощью токового шунта, измеряющего ток одной из разрядных емкостей, а также омического делителя напряжения. При регистрации напряжения присутствовала индуктивная составляющая, которая учитывалась в расчетах характеристик разряда.
Шунт является измерительным преобразователем тока в напряжение. Шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и выходного напряжения Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта Rш = Uном / Iном. В нашем случае данное значение составляет 0,01 Ом.
Делитель напряжения – электротехническое устройство для деления напряжения постоянного или переменное тока на части. Любой делитель напряжения состоит из активных или реактивных электрических сопротивлений. В наших экспериментах для измерения напряжения использовался омический делитель напряжения. В данном случае это последовательное соединение резисторов. При переменном токе пользуются также ёмкостными делителями напряжения с конденсаторами постоянной или переменной ёмкости и индуктивными делителями напряжения.
Для исследования формы полученного электрического импульса используются цифровые осциллографы с полосой пропускания до 108 Гц. Дальнейший анализ осциллограммы проводится в программе Origin 8.
В работе для измерения временных характеристик и регистрации формы импульса лазерного излучения использовался фотоэлемент коаксиальный ФЭК-22СПУ. Измерение электрических импульсов в экспериментах осуществлялось при помощи осциллографов Tektronix TDS3014 и TDS3032. Чтобы отсечь шумовую компоненту в сигнале, осциллографы размещались в экранированной комнате. Питание осциллографов осуществлялось через разделительный трансформатор и LC-фильтр.
Наиболее широкое распространение для измерения энергии и средней мощности, получили калориметры. Они имеют достаточно конструктивно развитый приемный элемент, не объединенный с чувствительным элементом. К достоинствам калориметров относятся широкий спектральный и динамический диапазон работы, высокая линейность, точность и стабильность характеристик, простота конструкции, возможность их использования с высокоточными, хотя и инерционными цифровыми приборами, возможность калибровки преобразователей по эквивалентному электрическому воздействию.
Любая калориметрическая система (рисунок 8) содержит внутреннее калориметрическое тело К (приемный элемент), в котором протекает процесс выделения (или поглощения) тепла, и внешнюю оболочку О, с которой происходит теплообмен калориметрического тела путем теплопроводности, конвекции и излучения.
Рисунок 8 – Принципиальная схема калориметра
В данной работе, энергия и мощность излучения измерялась калориметром Gentec-E. Для более точного измерения малых значений энергии использовался ФЭК-22СПУ (с предварительной калибровкой). Схема установки изображена на рисунке 9.
Длина волны лазерного излучения определялась с помощью спектрографа HR-4000 (Ocean Optics Inc.). Пространственная форма лазерного излучения регистрировалась на фотобумаге.
Рисунок 9 – Оптическая схема экспериментальной установки для измерения энергии и временной формы импульса.
выходная диафрагма; 2- кварцевый клин; 3- линза для расширения пучка на ФЭК
Для измерения скорости прокачки газа через разрядный промежуток в нашей работе использовался анемометр GEOS N11. Описательная схема прибора представлена на рисунке 10.
Для регистрации интегрального свечения объемного разряда использовалась фотокамера SONY.
Рисунок 10 – описание анемометра
a – сенсор ветра( крыльчатка), b – защитная сфера вокруг крыльчатки, c – флюгер, d черный металлический корпус, e – рифленая резиновая полоска, f кнопка (MOD) изменения, j – кнопка (SEL) выбора, h – крышка отсека батарей, i – лампа светодиода(LED), k – кнопка (LUM) подсветки, l – экран из минерального стекла,
m – защитные пазы сенсоров g пластиковый корпус