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(gè)?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(shí)間快：0.6 s

• 四個(gè)半徑1.6 mm的四分之一圓弧切角安裝點(diǎn)

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(gè)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(diǎn)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

• 需要安裝在合適的散熱器上。如需安裝指導(dǎo)和其他信息，請看操作指導(dǎo)手冊。

• 損傷閾值

• 典型的自然響應(yīng)時(shí)間(0 - 95%)

• 需要安裝在合適的散熱器上。如需安裝指導(dǎo)和其他信息，請看操作指導(dǎo)手冊。

• 損傷閾值

• 典型的自然響應(yīng)時(shí)間(0 - 95%)

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(gè)熱電偶。熱電偶由兩種不同的金屬相互接觸制成，接觸點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。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(diǎn)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(diǎn)溫度要高于相鄰散熱器的結(jié)點(diǎn)溫度。這種排布利用熱電(Seebeck)效應(yīng)，相鄰結(jié)點(diǎn)的溫差按比例產(chǎn)生電壓差。多個(gè)熱電偶串聯(lián)連接時(shí)，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(shí)現(xiàn)微瓦級高分辨率，同時(shí)能夠提供相對較快的響應(yīng)時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)轉(zhuǎn)變的響應(yīng)。階梯函數(shù)照明刺激產(chǎn)生的實(shí)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(gè)C系列接頭，可與我們的功率計(jì)表頭一起使用)。

探頭時(shí)間常數(shù)表示探頭響應(yīng)到達(dá)最大值的99%所需的時(shí)間。Thorlabs功率計(jì)表頭采用的定義是當(dāng)探頭達(dá)到99%水平的時(shí)長相當(dāng)于5個(gè)探頭時(shí)間常數(shù)。在圖2中，虛線表示99%響應(yīng)水平，紅色方點(diǎn)表示單個(gè)探頭時(shí)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(shí)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(diǎn)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?yàn)轶w溫傳輸?shù)教筋^或散熱器會降低測量準(zhǔn)確度。