Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
4. КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИВ комбинированных преобразователях входная механическая величина сначала преобразуется в промежуточную величину другой природы, а затем в электрическую. Гальваномагнитные преобразователи. Гальваномагнитные эффекты наблюдаются при движении зарядов в проводнике или полупроводнике, находящемся в магнитном поле, и проявляются в возникновении ЭДС Холла, увеличении сопротивления, а также изменении свойств p-n-переходов [3]. Силовое действие поля на ток приводит, во-первых, к отклонению траектории движения зарядов в направлении, перпендикулярном току, и как следствие, к созданию их избытка у одной грани проводника и недостатка у противоположной, т. е. возникновению ЭДС между ними, называемой ЭДС Холла. При фиксированных значениях тока и индукции поля ее значение обратно пропорционально концентрации носителей заряда. Таким образом, этот эффект проявляется заметно только в полупроводниках. Во-вторых, из-за воздействия поля на заряды направление тока не совпадает с направлением электрического поля, что эквивалентно увеличению сопротивления. Этот эффект пропорционален квадрату индукции и также наиболее заметен в полупроводниках. Еще более сильно зависит от магнитного поля Все эти эффекты могут использоваться для измерения перемещения магнито-чувствительного элемента в неоднородном магнитном поле [22]. Схема такого преобразователя, например, с элементом Холла, показана на рис. 19 (для удобства изображения направление поля повернуто в плоскость рисунка). Магнитное поле создается постоянным магнитом, причем подбирают такую его конфигурацию, чтобы в рабочем пространстве градиент поля был постоянным:
где у — магниточувствительность элемента, зависящая от его толщины и концентрации носителей заряда;
Рис. 19. Гальваномагнитный (холловский) преобразователь: 1 — элемент Холла (направление магнитной индукции условно повернуто на 90° в плоскость рисунка)
Рис. 20. Фотоэлектрический преобразователь: 1 — излучатель Сила взаимодействия тока с магнитным полем пренебрежимо мала вследствие малой длины элемента. Таким образом, ЭДС преобразователя
Собственный механический импеданс элемента Холла мал, а электрический импеданс — активное сопротивление, как правило, много меньше импеданса нагрузки Гальваномагнитные преобразователи применяют для измерения перемещения и величин, преобразовываемых в него (давления, параметров движения и др.). Фотоэлектрический преобразователь также чувствителен к перемещению и осуществляет модуляцию светового потока, попадаюшего на светочувствительный элемент (рис 20) Световой поток на входе фотоприемпика
Ток приемника (в данном случае фотодиода) Отсутствие влияния выходной стороны на входную очевидно, а чувствительность к перемещению по току равна Фотоэлектрические преобразователи применяются главным образом при измерении перемещений [8]. Пьезооптический преобразователь. В пьезооптических преобразователях используется зависимость оптических свойств твердых тел от механических напряжений в них (фотоупругость) В напряженном состоянии показатель преломления
Рис. 21. Пьезооптический преобразователь: I — излучатель (светодиод); 2 — поляризатор; 3 — чувствительный элемент: 4 — фазовая пластинка; 5 — анализатор, в — фотоприемник Поэтому луч плоскополяризованного света, проходящий через вещество, разделяется на два луча, распространяющиеся с различной скоростью, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях и имеющие на выходе разность фаз
где I — длина пути света в веществе;
где Простейшая схема пьезооптического преобразователя показана на рис. 21. Луч света (в данном случае от светодиода) проходит через поляризатор 2 на чувствительный элемент 3, далее через фазовую пластинку 4, создающую фазовый сдвиг на 90°, анализатор 5 и попадает на фотоприемник 6. Сигнал последнего отсчитыва-ется от начального уровня, соответствующего половине максимального сигнала.
Согласно формуле для Пьезооптическии преобразователь относится к полностью необратимым Его чувствительность к напряжению является функцией нескольких величин и параметров: светового потока от источника; степени поляризации света, прозрачности и чувствительности Преобразователь имеет значительный механический импеданс упругого типа и может эффективно использоваться для измерения сил и преобразуемых в них величин Радиоактивные преобразователи. В преобразователях этого типа используется эффект поглощения радиоактивного излучения в веществе. Удельная интенсивность потока излучения от точечного источника убывает пропорционально квадрату расстояния от него, что дает возможность измерять перемещения. Однако точность таких преобразователей крайне невелика, и они практически не применяются.
Рис. 22. Гамма-резонансный преобразователь 1 — объект; 2 — источник гамма-квантов, 3 — резонансный поглотитель, 4 — детектор гамма излучения 5 — фотоумножитель. в — блок обработки сигналов Значительно большие возможности дает явление резонансного поглощения гамма-излучения (эффект Мессбауэра) При определенных условиях поглощение гамма-квантов в твердом теле зависит от их энергии Заметное уменьшение поглощения начинается при относительном отклонении энергии от номинального значения на Упрощенная схема гамма-резонансного преобразователя показана на рис. 22. Излучение от источника, установленного на объекте измерения, проходит через резонансный поглотитель, детектор гамма-излучения и далее на фотоприемник, после чего сигнал усиливается и регистрируется Фототок связан функционально со скоростью движения источника. Для гармонического движения эта зависимость имеет следующий вид:
где
|
1 |
Оглавление
|