AltRD propose des amplificateurs pour détecteur infrarouge quantique spécialement conçus pour les applications:
- basses fréquences: DC-1kHz. Réduire la bande passante minimum permet de réduire la valeur du bruit rms.
- petits signaux: lorsque amplitude du signal est proche ou très inférieur au bruit de mesure (voir exemple ci-dessous)
- à faible bruit: ces amplificateurs utilisent des composants électroniques optimisés pour réduire la densité du bruit blanc, la pente du bruit 1/f et la fréquence de transition, dite « corner frequency ».
Avec de petits signaux, de légères variations de température ambiante suffisent pour provoquer une sortie du signal en dehors de la dynamique du système d’acquisition. Ces amplificateurs basse fréquence sont généralement munis d’un système de correction du niveau moyen (couplage d’entrée AC ou compensation numérique) afin que le signal reste centré autour de 0V (voir le document technique pour les différentes méthodes). Il est alors possible d’utiliser un grand gain et une grande sensibilité d’acquisition.
Tous nos amplificateurs intègrent des systèmes de protection au niveau de leur alimentation pour les protéger contre les inversions de polarité, les tensions incorrectes, les désynchronisations des tensions, les courants d’appel.
Pour ces amplificateurs basse fréquence, nous proposons aussi plusieurs options (voir document de commande), parmi lesquelles:
- Couplage d’entrée (input coupling): DC ou AC (fréquence à spécifier, généralement entre 0.01Hz et 10Hz). Si vous travaillez sur de petits signaux et si votre application le permet, il est préférable d’utiliser un couplage AC. Ce paramètre influe sur la durée nécessaire à la stabilisation du signal de sortie de l’applicateur.
- Impédance de sortie 50 ohm: Par défaut, l’impédance de sortie de l’amplificateur est adaptée à un système d’acquisition à forte impédance (106 ohm). Il est possible d’intégrer un buffer de sortie afin de pouvoir connecter l’amplificateur à un système d’acquisition en 50 ohm.
- Sortie additionnelle: Une deuxième sortie peut être ajoutée à l’amplificateur avec un gain ou un couplage d’entrée/de sortie différent. Cette option engendre une augmentation de la consommation électrique de l’ensemble et potentiellement une réduction de l’autonomie lors d’un fonctionnement sur batterie.
- Sortie numérique (usb): Un convertisseur analogique/numérique (jusqu’à 24bits) peut être intégré à l’amplificateur afin d’obtenir une meilleure résolution d’acquisition (jusqu’à 1uV). Les données sont envoyées en continue sur un ordinateur par un port usb.
- Système de correction du niveau moyen: Avec un couplage d’entrée AC les basses fréquences (<1Hz) seront atténués. Si vous travaillez sur des fréquences inférieures et sur des petits signaux, ce système de correction numérique permet de compenser les dérives thermiques pour s’assurer que le signal reste centré autour de OV. Ce système s’appuie sur le front descendant du signal de déclenchement (trigger).
- Batteries et chargeur: L’amplificateur peut être alimenté par des batteries pour réduire le bruit de l’alimentation, qui est souvent une source significative de bruit.
- Kit de composants: Il est parfois difficile de savoir quel est le meilleur gain pour une application particulière et certaines modifications (gain, fréquence de coupure) peuvent s’avérer nécessaires. Nous vous fournissons les composants et la procédure à suivre pour modifier vous mêmes les caractéristiques de l’amplificateur. Toutefois, cela annule la garantie de l’appareil.
Exemple d’application
Cette application [1] permet de mesurer la diffusivité thermique (m²/s) des matériaux. Elle consiste à chauffer un matériau à l’aide d’un laser en émettant des impulsions à intervalle régulier. Un détecteur infrarouge mesure la variation de température de l’échantillon sur la face opposée. Un algorithme permet ensuite d’extraire la valeur de la diffusivité à partir de cette évolution de température. Ce dispositif a été conçu spécialement pour les matériaux métalliques qui ont la particularité d’avoir une faible émissivité dans l’infrarouge moyen. La mesure sur ces matériaux est donc assez difficile puisqu’ils n’absorbent qu’une faible fraction du faisceau laser utilisé pour les chauffer, si bien que les variations de température en face arrière ainsi générées sont très faibles (à partir de 10-3K). La mesure de la diffusivité thermique de ce type de matériau nécessite des appareils adaptés et des techniques spéciales. Pour faciliter la mesure, il est possible de déposer un revêtement noir (peinture…) sur l’échantillon afin d’augmenter la quantité d’énergie émise vers le détecteur. Toutefois, ces revêtements peuvent aussi perturber la propagation de la chaleur et biaiser la mesure de la diffusivité.
[1] Ruffio E., Pradere C., Sommier A., Batsale J-C, Kusiak A., Battaglia J-L, Signal noise ratio improvement technique for bulk thermal diffusivity measurement, International Journal of Thermal Sciences, Volume 129, 2018, Pages 385-395, ISSN 1290-0729, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.03.011, ⟨hal-02369477⟩