От излучения к электрическому сигналу
Болометр превращает энергию излучения в небольшое изменение температуры, а затем — в измеримый электрический сигнал. Излучение поглощает чувствительный элемент; он нагревается, и его сопротивление меняется. Электроника фиксирует это изменение по напряжению или току в измерительной цепи.
В некоторых конструкциях один элемент и поглощает излучение, и служит термометром. В других эти функции разделены: поглотитель передаёт тепло отдельному резистивному датчику. Чтобы слабый нагрев не терялся сразу, чувствительную часть соединяют с окружающей конструкцией через тонкую тепловую связь. Температура меняется — меняется сопротивление — появляется сигнал, который можно связать с мощностью поглощённого излучения.
Чувствительность требует компромисса
Прибору важно отличить нагрев от обычных колебаний температуры и электрического шума. Поэтому измерительную цепь калибруют: определяют, какое изменение сигнала соответствует заданному нагреву или мощности излучения. Само сопротивление не сообщает тип излучения — болометр реагирует на поглощённую энергию, а диапазон чувствительности зависит от материала и конструкции поглотителя.
Тепловая изоляция помогает заметить слабый сигнал, но у неё есть цена: нагретый элемент остывает не мгновенно, поэтому болометр может медленнее реагировать на быстро меняющееся излучение. Его чувствительность основана на том, что даже невидимое излучение можно обнаружить по оставленному им теплу — достаточно, чтобы поглощённая энергия чуть изменила сопротивление.
