Файл: Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека.pdf

временной дрейф такого триггера при работе в схеме индикатора отклонений не превышает 1% за 24 ч и до­ полнительно 1% от температуры в диапазоне от 10 ...

47 °С.

Реализация всех преимуществ дискретной регистрации оказы­ вается возможной только при использовании малоинерционной ви­ зуальной индикации, например, на электрооптических (ЭОП), газо­ разрядных (ГЗ) или электролюминесцентных (ЭЛМ) приборах.

Несомненным достоинством ЭОП индикаторов является воз­

и неэкономичны по цепи питания. Яркость свечения батарейных ЭОП индикаторов недостаточна для наблюдения даже при умерен­ ном свете (см. табл. 6.1.5). Сетевые варианты индикаторов могут применяться только в устройствах с внешними источниками пита­ ния.

Газоразрядные приборы (лампы с холодным катодом) приме­ няются в основном в схемах с высоковольтными цепями питания, если стабильность и точность отсчета не имеют решающего значе­ ния. Эти приборы относительно дешевы, могут работать при дли­ тельностях управляющих импульсов порядка 10~8...10-в с и токе 10-12...ІО-8 А, но весьма неэкономичны по цепи питания, трудно сопрягаются с транзисторными схемами; в частности, для повы­ шения управляющего напряжения приходится применять трансфор­ маторы, резко ухудшающие частотные свойства всего устройства. Достоинством газоразрядных приборов является возможность за­ поминания информации.

Из всего имеющегося к настоящему времени арсенала электро­ люминесцентных приборов [44] для работы в схемах транзисторных пиковых регистраторов подходят инжекторные электролюминесцент­ ные ячейки на основе фосфида галлия и карбида кремния. Фос- фид-галлиевые светодиоды излучают в широкой полосе частот с мак­ симумами в красно-оранжевой (720 ммкм) и зеленой (565 ммкм) части спектра. Эффективность зеленого излучения значительно ниже красного, но из-за особенности субъективного восприятия цвета яркость «зеленого» диода почти такая же, как и красного. Началь­ ное напряжение свечения фосфид-галлиевых диодов — около 1,8...2,05 В. Яркость GaP-диодов оказывается в пределах от несколь­ ких десятков до нескольких сот нит.

Карбид-кремниевые ячейки работают при начальном напряже­ нии 2,3...3,5 В и при желтом излучении обеспечивают 10...20 нт. Мгновенная яркость при длительности импульса 100 мкс, частоте повторения 1 Гц и пиковом токе несколько ампер достигает ІО4 нт. Отечественной промышленностью серийно выпускаются светодиоды типа АЛ-102 и КЛ-101, излучающие свет в красном, зеленом и жел­ том частях спектра. Лучшие из известных светодиодов обеспечива­ ют непрерывную яркость до 400 нт при мощности по цепи питания 1,5 мВт, токе 10 мА, напряжении 1,5 В [45].

Несмотря на явно выраженную прямую и достаточно «гладкую» зависимость яркости свечения электролюминесцентных приборов от тока, их удается использовать только как пороговые элементы (хотя применение светодиодов в линейном режиме в общем-то известно [94]). Выбор показывающего индикатора во многом зависит от дан­

236

ных схемы предварительного преобразования сигнала. Ориентиро­ вочные данные о структуре таких схем вместе со сравнительными характеристиками индикаторов включены в табл. 6.1.5.

Стрелочные индикаторы могут применяться и совместно с ампли­ тудными дискриминаторами. В этом случае напряжение с выхода каждого такого дискриминатора (их количество не менее 10...15 во всем требуемом шкальном динамическом диапазоне прибора) по­ дается через соответствующий делитель на вход миллиамперметра. Это позволяет использовать преимущества стрелочных приборов (простота отсчета, эстетичность и т. п.) при минимальных требова­ ниях к самим приборам: он может быть весьма грубым, малочув­ ствительным и т. д. Время памяти дискриминаторов при этом уве-

Рис. 6.1.12. Функциональная схема измерителя поля ИП-3425:

1— пленочный аттенюатор; 2 — антенна; 3 — радиопоглощающий материал; 4 — экран; 5 — аттенюатор; 6 — показывающий прибор; С — «стационарное поле»; П — «на проходе»; М — «мощность дозы*.

личивается до 2...3 с (время одного цикла измерения, включая уста­ новку направления и поляризационный поиск) или делается неогра­ ниченным с принудительным сбросом.

Кроме визуальных регистраторов могут применяться и слухо­ вые индикаторы, включенные таким образом, что в предотсчетной области, при поисках максимума, можно прослушивать прямой сиг­ нал с выхода усилителя, а в точке отсчета на вход слухового ин­ дикатора подключается напряжение с выхода основного измери­ тельного устройства — амплитудного дискриминатора отсчетного уровня.

6.1.6. Применение принципов конструирования аппа­ ратуры на примере нескольких приборов. Рассмотрен­ ные принципы работы измерителей поля реализованы в нескольких типах конкретных приборов — интенсиметров и мозиметров.

Один из первых разработанных интенсиметров — из­ меритель поля ИП-3425 — выполнен по принципу изме­

237

рительных систем с наводкой, с отсчетом по шкале ат­ тенюатора СВЧ (рис. 6.1.12). Заданный уровень фикси­ руют стрелочным показывающим прибором, проградуи­ рованным, как и шкала отсчетного аттенюатора, в де­ цибелах. Для удобства работы прибор выполнен таким образом, что угол отклонения стрелки приблизительно пропорционален логарифму тока. Ноль шкалы аттенюа­ тора (в децибелах) соответствует предельной чувстви­ тельности прибора, определяемой в мкВт/см2 для каж­ дого типа излучателя по имеющимся графикам Или сравнением с измерителем поля ПО-1. Интенсиметр

Рис. 6.1.13. Принципиальная схема ИП-3425.

имеет три режима работы: измерение стационарного поля, измерение антенных полей «на проходе», т. е. без остановки перемещения диаграммы антенны, и, наконец, измерение мощности дозы периодического поля с не­ большими пределами изменения уровня. В первом режи­ ме два усилителя постоянного тока, входящие в состав схемы измерителя, включены последовательно; в режиме измерения «на проходе» второй УПТ используется в схе­ ме пикового детектора; в третьем режиме один из кас­ кадов первого УПТ включается по схеме интегратора с глубокой отрицательной обратной связью через допол­ нительную емкость база — коллектор.

Генератор высокой частоты (ГВЧ) стабильного уровня используется Для контроля усиления схемы в за­ данной рабочей точке» В приборе применена широко-

238

полосная квазипериодическая антенна, выполненная в виде плоской двухзаходной спирали с замедляющей структурой. Антенна помещена в поглощающую полость, представляющую собой открытый с одной стороны круг­ лый цилиндр, заполненный радиопоглощающим мате­ риалом. Такая конструкция антенного узла позволяет значительно уменьшить заднюю половину диаграммы антенны, уменьшить эксцентриситет эллипса поляриза­ ции диаграммы направленности и улучшить направлен­ ные характеристики зонда.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 6.1.13. Пер­ вый УПТ с термокомпенсацией выполнен на транзисторах Т1...ТЗ. Эмиттерный повторитель на транзисторах Т4, Т5 при работе в ре-

Рис. 6.1.14. Внешний вид ИП-3425.

Слева внизу видна подвижная номограмма для пересчета затухания аттенюатора в значения ППМ.

жиме измерения полей на проходе обеспечивает необходимый заряд­ ный ток конденсатора С6, который совместно со вторым усилителем постоянного тока (на транзисторах Тб и Т7) обеспечивает запомина­ ние амплитуды сигнала на время, необходимое для успокоения стрелочного прибора (около 1 с). Конденсатор С4 включается в ре­ жиме измерения мощности дозы. Генератор стабильного уровня со­ бран на транзисторе TS.

Конструктивно прибор выполнен в едином штампованном алю­ миниевом корпусе, открытом со стороны приемной антенны. Внутри корпус разделен на два отсека: антенный и монтажный. Все необ­ ходимые ручки управления (установка чувствительности, регулиров­ ка аттенюатора), кнопка включения контрольного генератора, пере-

2 3 9

ключатели режимов работы и крышка камеры источника питания находятся со стороны оператора (рис. 6.1.14). Кроме того, на ли­ цевой панели прибора находится пересчетное устройство, помогаю­ щее по данным (в децибелах) на шкалах аттенюатора и показы­ вающего прибора снимать показания ППМ в микроваттах на квад­ ратный сантиметр.

Для контрольных целей при работе только с импульсными по­ лями применять приборы типа ЙГІ-3425 нецелесообразно (прежде всего из-за плохой температурной стабильности схемы). В этих случаях используются измерители поля ИП-3466, позволяющие из­ мерять интенсивность поля в диапазоне длительностей импульсов от 3 мкс до 20 мс. Как и ИГІ-3425, прибор выполнен по типу систем с наводкой и фиксацией заданного уровня с помощью стрелочного показывающего прибора.

В приборе ИП-3466 (схема приведена на рис. 6.1.15) применен только один режим работы — по пиковому уровню, но при этом вследствие повышенного входного сопротивления второго УПТ (транзисторы Тб, Т7, Т8) оказалось возможным снизить емкость

Рис. 6.1.15. Принципиальная схема измерителя поля ИП-3466.

конденсатора памяти С9 до 1 мкФ и значительно повысить эконо­ мичность схемы заряда, поэтому режим измерения по пиковому уровню можно использовать для измерения как полей «на проходе», так и стационарных излучений.

Видеоусилитель прибора выполнен на двух ячейках с динами­ ческой нагрузкой [51], обеспечивающей усиление около■50 дБ. Осо­ бенностью схемы прибора является отсчет показаний по шкале низ­ кочастотного аттенюатора R2. Градуировка шкалы оказалась близ­ кой к логарифмической и почти не зависимой от длительности вход­ ных импульсов. Предустановка чувствительности выполняется СВЧ аттенюатором диссипативного типа, выполненным совместно с де­ текторной камерой. Допущение значительной частотной зависи­ мости и вывод регулировки «под шлиц» позволило заметно упро­ стить конструкцию аттенюатора, в несколько раз уменьшить его габариты и вес.

2 4 0