熱電堆功率探頭，已安裝
安裝在PCB上的TD2X、TD4X或TD10X
高靈敏度，用于低至100 µW的功率測量
集成熱敏電阻
兩個?3.3 mm安裝孔
安裝在鋁板上的高功率探頭
有源區(qū)：?15.0 mm
上升時間快：0.6 s
四個半徑1.6 mm的四分之一圓弧切角安裝點
這些已安裝的熱敏探頭安裝在PCB或鋁板上，基于熱電堆。每個探頭包含用于電連接的焊接端子和用于將器件安裝到散熱器的機(jī)械特征。它們的尺寸緊湊，適合空間有限的應(yīng)用。TD2XP為高靈敏度探頭，安裝在帶有導(dǎo)通接觸點和地層的PCB上。TD4XP和TD10XP也是高靈敏度探頭，安裝在金屬基PCB上。TD2XP、TD4XP和TD10XP均包含熱敏電阻。如果使用了恰當(dāng)?shù)纳崞?，TD15A中的高功率探頭兼容高達(dá)50 W的入射光功率，且鋁質(zhì)安裝板有助于熱管理。
| Item #a | TD2XP | TD4XP | TD10XP | TD15A |
|---|---|---|---|---|
| Sensor Image (Click the Image to Enlarge) |  |  |  |  |
| Wavelength Range | 190 nm - 20 µm | |||
| Optical Power Working Rangea | 100 µW - 500 mW | 100 µW - 1 W | 100 µW - 5 W | 1 mW - 50 W |
| Active Sensor Area | 2.0 mm x 2.0 mm (0.08" x 0.08") | 4.4 mm x 4.4 mm (0.17" x 0.17") | 10.0 mm x 10.0 mm (0.39" x 0.39") | ?15.0 mm (?0.59") |
| Item # of Mounted Sensor | TD2X | TD4X | TD10X | N/A |
| Max Average Power Densityb | 1.5 kW/cm2 | |||
| Max Pulse Energy Density | 0.3 J/cm2 (1 ns Pulse), 5 J/cm2 (1 ms Pulse) | |||
| Detector Type | Thermopile | |||
| Typical Responsivity | >100 mV/W | 1 mV/W | ||
| Linearity with Optical Power | ±0.2% | |||
| Rise Timec | 1.5 s | 1.1 s | 0.6 s | |
| Active Area Uniformity | ±1% (>1 mm Beam Diameter) | |||
| Temperature Sensor | NTC Thermistor, 10 kΩ | N/A | ||
| Detector Dimensions | 18.0 mm x 11.0 mm x 1.6 mm (0.71" x 0.43" x 0.06") | 18.0 mm x 12.0 mm x 2.6 mm (0.71" x 0.47" x 0.11") | 26.0 mm x 16.0 mm x 2.6 mm (1.02" x 0.63" x 0.10") | 15.0 mm x 19.0 mm x 1.5 mm (0.59" x 0.75" x 0.06") |
| Substrate | PCB | Aluminum Plate | ||
| Mountinga | Two ?3.3 mm (?0.13") Mounting Holes | Two ?3.3 mm (?0.13") Mounting Holes | Two ?3.3 mm (?0.13") Mounting Holes | Four 1.6 mm (0.06") Radius Quarter-Hole Mounting Points |
| Electrical Connection | Wire | |||
熱電堆功率探頭，已安裝
工作原理
這些未安裝和已安裝的熱敏功率探頭基于熱電堆。探頭上面一層為吸光材料，外觀呈灰色。與吸收材料直接相鄰的是具有熱傳遞性質(zhì)的多個熱電偶。熱電偶由兩種不同的金屬相互接觸制成，接觸點稱為結(jié)點。熱電偶層的另一側(cè)必須熱耦合到散熱器。熱電偶串聯(lián)，節(jié)點交替與吸收體和散熱器緊密相鄰。熱電偶的軸向(或矩陣)配置如圖1所示。
吸收材料將入射光能轉(zhuǎn)換成熱能。熱流從吸收體通過熱電偶到達(dá)散熱器并在那里消散。與吸收材料相鄰的熱電偶結(jié)點溫度要高于相鄰散熱器的結(jié)點溫度。這種排布利用熱電(Seebeck)效應(yīng)，相鄰結(jié)點的溫差按比例產(chǎn)生電壓差。多個熱電偶串聯(lián)連接時，電壓將增加。
軸向配置的探頭，包括這些未安裝和已安裝的熱敏功率探頭，都可以實現(xiàn)微瓦級高分辨率，同時能夠提供相對較快的響應(yīng)時間。這些探頭可以探測數(shù)瓦的光功率，這主要是受吸收材料厚度所限。
將探頭安裝到散熱器
熱敏探頭必須保持機(jī)械穩(wěn)定并安裝在恰當(dāng)?shù)纳崞魃?，從而消散吸收的入射光熱量。為了確保探頭充分冷卻，請選擇具有高導(dǎo)熱率的散熱器，并按照操作指導(dǎo)手冊第2章中的熱集成指導(dǎo)操作。安裝方法包括使用導(dǎo)熱膠帶、導(dǎo)熱膠和焊接。熱敏探頭達(dá)到機(jī)械穩(wěn)定并安裝到散熱器后，就可以對探頭進(jìn)行電氣連接了。
未安裝的熱敏探頭
如果是未安裝的熱探頭，且選擇的散熱器無法提供足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，那么，必須先將探測器安裝在可以提供必要的機(jī)械穩(wěn)定性且與散熱器熱耦合良好的基板上。然后，將基板安裝到合適的散熱器上。
如果所選的散熱器可以提供足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，則可以將未安裝的熱敏探頭直接安裝到散熱器上。
已安裝的熱敏探頭
當(dāng)熱敏探頭安裝在能夠提供足夠機(jī)械穩(wěn)定性但散熱不足的PCB或其他基板上時，則應(yīng)將基板安裝到合適的散熱器上。這適用于所有這些已安裝的探頭，包括熱敏位置探測器。
自然響應(yīng)、探頭時間常數(shù)和功率測量預(yù)估
熱敏探頭的典型自然響應(yīng)是測量探頭針對從黑暗到穩(wěn)定照明的瞬時轉(zhuǎn)變的響應(yīng)。階梯函數(shù)照明刺激產(chǎn)生的實測響應(yīng)可以使用指數(shù)函數(shù)模擬，它和描繪電容放電速度的函數(shù)類似。圖2展現(xiàn)了我們S415C熱敏功率探頭測得的自然響應(yīng)。(S415C安裝在散熱器上，且經(jīng)過校準(zhǔn)，包含一個C系列接頭，可與我們的功率計表頭一起使用)。
探頭時間常數(shù)表示探頭響應(yīng)到達(dá)最大值的99%所需的時間。Thorlabs功率計表頭采用的定義是當(dāng)探頭達(dá)到99%水平的時長相當(dāng)于5個探頭時間常數(shù)。在圖2中，虛線表示99%響應(yīng)水平，紅色方點表示單個探頭時間常數(shù)過后的響應(yīng)值。已知探頭的自然響應(yīng)特征函數(shù)后，我們能夠在探頭讀數(shù)穩(wěn)定前使用特征函數(shù)模擬和預(yù)測最終的功率讀數(shù)。
防止熱敏功率探頭受到熱擾動
如要取得最準(zhǔn)確的結(jié)果，熱敏功率探頭在工作時不能受到氣流和其它熱擾動的影響。否則，測量結(jié)果會有漂移。這一點對于低功率高分辨率探頭尤其重要。所有熱敏功率探頭都不建議手持使用，因為體溫傳輸?shù)教筋^或散熱器會降低測量準(zhǔn)確度。
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