Главная  Журналы 

0 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

Следовательно, при помощи такого датчика, можно измерять напряженность магнитного поля и все другие иеэлектрические величины, которые могут влиять на значение напряженности магнитного поля.

При постоянной напряженности магнитного поля значение измеряемого напряжения зависит от значения проходящего тока. Значит, при помощи датчиков Холла можно измерять те неэлектрические величины, которые могут вызывать изменения тока в электрической цепи. в цепь этого тока можно включать термосопротивление. Тогда при изменении температуры будет изменяться сопротивление, а следовательно, ток / в сети. Это приведет к изменению напряжения на выходе датчика Холла. При помощи образцовых приборов всегда можно отградуировать шкалу измерительного прибора в нужных единицах измерения (в единицах температуры и т. п.).

11.4. Как устроен и

преобразова тель!

работает фотоэлектрический

Фотоэлектрические преобразователи работают на принципе фотоэлектрического эффекта. Известно, что, если некоторые материалы (цезий, сурьма, селен и др.) освещать, то в цепи такого элемента возникнет так называемый фототок.

Значение фототока, как правило, очень мало, но прямо пропорционально падающему на элемент световому потоку. Этим свойством фотоэлементов пользуются при измерении не только светового потока, электрической освещенности, но и для измерения целого ряда неэлектрических величин, которые прямо или косвенно могут воздействовать на световой поток.

Например, если на пути светового потока, падающего иа фотоэлемент, установить прозрачный сосуд с жидкостью, прозрачность которой зависит от концентрации некоторого вещества, то по значению фототока можно косвенно судить о концентрации этого вещества. Фотоэлектрическим преобразователем можно легко измерять различные линейные или угловые перемещения, если при помощи перемещающейся пластинки или флажка будет постепенно перекрываться часть падающего светового потока.

Фотоэлементы обычно состоят из стеклянного баллона, заполненного газом или вакуумирован-иого, внутри которого имеется специальный катод, покрытый цезием или сурьмой, и анод. При попадании между ними светового потока возникает фототок (рис. п.з, й). к ним относятся фотоэлементы типов цг-1, цг-3, цв-1, сцв-3 и др. * , Н .

Получили распространение полупроводниковые фотоэлементы. Обычно они состоят из металлической основы 1 (рис. 11.3, б), на которую нанесен слой селена 2, сверху тонкий слой золота 4,



Рис. 11.3. Фотоэлектрические преобразователи с внешним (а) и с внутренним (б) фотоэффектом.



1леЖДУ ними запирающий слой 5. Такой элемент при попадании на него светового потока (квантов света) способен на выходе дать йзОТО-ЭДС- На этом принципе работают солнечные батареи. По значению фото-ЭДС можно судить об интенсивности светового потока.

Отечественная промышленность выпускает селеновые полупроводниковые элементы марок к-5, к-10, .к-20, сернисто-серебряные марок ФЭСС-У-2, ФЭСС-У-3 и др. Чувствительность фотоэлементов от 0,25 до 10 мА/лм. Возникающая в них ЭДС достигает 150 мВ.

Удобны для преобразования различных неэлектрических величин в электрические фоторезисторы, фотодиоды и фототриоды. Промышленность выпускает фотосопротивления ФС-АО, ФС-А1, ФС-62, ФС-К1, ФС-Д1 и др., рассчитанные на рабочие напряжения 4. . .40, 30. . .60, 110. . .220, 200 В.

Из.фотодиодов можно отметить ФД-1, ФД-2, ФДК-1 с рабочими напряжениями соответственно 15, 30, 20 В и чувствительностью 0,02; 0,01; 0,003 мА/лм.

Фототриод ФТ-1 имеет рабочее напряжение 3 В и чувствительность 0,17 мА/лм.

U.S. Кш работают пьезоэлектрические преобр@30в1тели1

Некоторые кристаллические вещества и поляризованные кера- МИКИ (сегнетоэлектрики) под действием механических напряжений или деформаций поляризуются. На их поверхности появляются избыточные заряды, которые исчезают при снятии напряжений или деформаций, и диэлектрик снова возвращается в исходное положение. Это таК(называемые пьезоэлектрики. Если же пьезоэлектрик поместить в электрическое поле, то ои деформируется.

Значение избыточного заряда прямо пропорционально силе, воздействующей на кристалл:

Q=kF,

где к - пьезоэлектрический коэффициент преобразователя, зависящий от выбранного материала и направления действия силы; •F - сила, действующая на пьезоэлемент.

При действии силы F вдоль одной оси (допустим, оси х) иа поверхности пьезоэлемента возникают избыточные заряды одного знака (продольный эффект). При действии силы вдоль другой оси (допустим, оси у) знак избыточных зарядов, возникающих на тех же поверхностях, изменяется на противоположный (поперечный эффект). Кроме того, если на такой элемент действовать одновременно со всех сторон (гидростатическое сжатие или температурное расширение), то поляризации кристалла ие возникает. Не наблюдается появление избыточных зарядов и при силе, действующей вдоль так называемой оптической оси г, которая перпендикулярна осям х к у.

Количество зарядов, возникающих на гранях кристаллов при продольном и поперечном пьезоэффектах, неодинаково. Оно зависит как от площади поверхности кристалла, на которой возникают заряды, так и от площади, иа которую воздействует сила F.

Выбор материала для изготовления пьезоэлектрического преобразователя зависит не только от значения пьезоэлектрического коэффициента fe, но и .от механической прочности, предъявляемой к



10 60

so ио

30 2D W

преобразователю, a также от температуры, в которой ему придется работать.

По значению полученного иа выходе напряжения и можно судить о давлении. Напряжение на выходе пьезоэлемента обычно мало, поэтому используют различные усилители, что ограничивает применение пьезоэлементов.

11.6. В чем зсобенность термоэлектрических преобразовгтелей! Кгк устроены термоэлектрические термометры!

Термоэлектрические преобразователи (термопары) состоят из двух разнородных материалов с одной общей точкой, называемой точкой спая. При нагреве точки спая в термопаре наводится термо-

ЭДС, значение которой прямо пропорционально разности температур точки спая Теп и свободных концов Тсъ и зависит от материалов, из которых изготовлена термопара:

где кк - коэффициент, зависящий от материала термопары; ДГ - разность между температурами точки спая и свободных концов.

Промышленность выпускает стандартные термопары типа ТХА, ТХК, ТИП. Название ТХА означает, что положительный электрод выполнен из хромеля, а отрицательный - из алюмеля. Для термопар составлены специальные градуировочные таблицы и градуировочные графики (рис. 11.4), по которым, зная ЭДС, можно определить ДГ.

Если под рукой нет стандартной термопары, то ее можно изготовить самим, выбрав соответствующие подручные материалы. Для этого можно воспользоваться следующими значениями термо-ЭДС (при Д7=100° в паре с платиной):

3,56

воо im

1евш;с

Рис. 11.4. Графики зависимости термо-ЭДС от температуры точки спая при Тсп=-


Нихром Магнанин Медь Хромель

2,2 0,76 0,76 2,4

Констаитан Копель Никель Алюмель

-3,4 -3,6 -1,5 -1,7

Это значит, что, если один проводник выполнить из меди, а другой из алюмеля, то при разности температур ДГ==100° бу;ет наводиться термо-ЭДС, равная е<=0,764-1,76=2,52 мВ. В термопаре из хромеля и константана et=2,4-]-3,4=5,8 йВ и т. д., то есть при





0 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