Файл: Основы теории и конструкции контрольно-проверочной аппаратуры авиационных управляемых ракет учебник..pdf

Датчики с внешним фотоэффектом реагируют на лучистый по­ ток видимого и ближнего инфракрасного диапазонов спектра

(0,4—1,2 мкм).

Датчики с внутренним фотоэффектом выполняются в виде фо­ торезисторов, фотодиодов и фототриодов. Фоторезистор (рис. 2.9) представляет собой стеклянную пластинку 1 с нанесенным на нее слоем полупроводникового материала 2 и электродами 3, 4, вы­ полненными путем напыления на полупроводник слоя серебра или золота. При поглощении лучистой энергии электроны полупровод­ ника возбуждаются, переходят в зону проводимости и под воздей­ ствием положительного потенциала перемещаются к электроду 3, создавая фототок

где От— проводимость при отсутствии облучения;

к— постоянный коэффициент;

Ф— лучистый поток, падающий на фоторезистор.

Для изготовления фоторезисторов применяются такие полупро­ водниковые материалы, как сернистый кадмий (CdS), сернистый свинец (PbS), антимонид индия (InSe), германий (Ge), легирован­ ный золотом, ртутью и другими элементами. Фоторезисторы вос­ принимают лучистый поток от 0,5 до 10 мкм и более. Однако длин­ новолновые фоторезисторы, реагирующие на лучистый поток с длиной волны более 3 — 4 мкм, требуют охлаждения чувствительного слоя до низких температур ( ~ 7 0 К).

Фотодиоды и фототриоды по конструкции напоминают обычные полупроводниковые диоды и транзисторы. Они имеют прозрачные окна, через которые излучение поступает на^ полупроводник. Прин­ цип их действия аналогичен принципу действия фоторезисторов.

Термоэлектрические датчики (термопары)

Работа термоэлектрических датчиков (термопар) основана на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в возникновении электродвижущей силы Е на концах двух разнородных металличе­

Электроизмерительный прибор Я (рис. 2.11, а), с помощью которого измеряется ЭДС, соединяется с термопарой

проводами 3 и 4. Если эти провода выполнены из другого металла, чем провода 1 и 2, то в точках Л и в возникает дополнительная

47

электродвижущая сила, вносящая погрешность в измерение тем­ пературы. Для устранения этого явления термопары с прибором соединяют так, как показано на рис. 2.11,6. Провода 3 и 5 здесь из такого же материала, что и материал электрода 1 термопары, а материал провода 4 аналогичен материалу электрода 2. Про­ вода 4 и 5 опаивают в точке Л, этот спай помещают в среду с по­ стоянной температурой Т2 (термостат).

и з м е р е н и й ; / , 2 — п р о в о д а т е р м о п а р ы ; 3 , 4 , 5 — с о е д и н и т е л ь н ы е п р о в о д а

Наибольшее распространение получили термопары из следую­ щих материалов: медь-копель, медь-константан, алюмель-хромель, платина-платинородий,- вольфрам-молибден.

Пьезоэлектрические датчики

' Работа пьезоэлектрических датчиков основана на использова­ нии явления прямого пьезоэлектрического . эффекта, кот.орый за­ ключается в возникновении на поверхности пластин, изготовлен­ ных из кварца, турмалина, титаната ба­ рия и некоторых других веществ, элек­ трического заряда при сжатии или рас­

тяжении этих пластин.

где d — пьезомодуль, характеризующий величину заряда при дей­ ствии на пьезоэлемент единицы силы;

С— емкость конденсатора, образуемого электродами и пьезо­ элементом;

С0 — емкость измерительной схемы датчика.

48

Пьезоэлектрические датчики практически безынерционны и мо­ гут применяться для измерения быстроизменяющихся сил, давле­ ний и других параметров, в которых проявляются силовые воз­ действия.

§ 9. П Е Р В И Ч Н Ы Е П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х В Е Л И Ч И Н В Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е . Н О Р М А Л И З А Т О Р Ы

Измерение многих электрических величин автоматическими ме­ тодами затруднено, поэтому их необходимо предварительно пре­ образовать в другие электрические величины, которые более удоб­ ны для выполнения измерений. Такое преобразование выполняется устройствами, называемыми датчиками электрических параметров.

Статистические исследования показывают, что большая часть (примерно 60%) контролируемых сигналов представляет собой по­ стоянное и синусоидальное переменное напряжение. Около 30% контролируемых сигналов составляют временные и частотные па­ раметры. Аппаратура контроля получается наиболее простой, если все контролируемые параметры преобразованы в унифицирован­ ный сигнал. Наиболее просто электрические величины преобразо­ вать в напряжение постоянного тока.

Преобразователи переменного напряжения в постоянное

Для преобразования переменного напряжения в постоянное ис­

через диод Д почти до амплитудного значения Um входного напря­ жения UBx- В течение отрицательных полупериодов конденсатор разряжается через резистор R, но вследствие большой постоянной времени разрядатр=ДС уменьшение заряда незначительно. Через несколько периодов напряжение на обкладках конденсатора, а сле­ довательно, и выходное напряжение детектора UB становятся почти равными амплитуде Um переменного входного напряжения. Рас­ смотренные пиковые детекторы измеряют амплитудные значения напряжения положительной полярности. Если необходимо изме­

рить напряжение отрицательной полярности, диод Д включают в направлении, противоположном указанному на рис. 2.14.

Для повышения выходного напряжения детектора при малых значениях входного напряжения используются пиковые детекторы

Р и с . 2 .14 . П и к о в ы е д е т е к т о р ы :

а — п о с л е д о в а т е л ь н ы й ; б — п а р а л л е л ь н ы й

саторы С1 и С2, емкость которых одинакова, заряжаются до на­ пряжения, равного 0,5 Um. Во время действия отрицательного полупериода открывается диод Д1 и конденсатор С1 заряжается до напряжения Um, причем знак заряда изменяется на противополож­

ен

Р и с . 2.15 . П и к о в ы е д е т е к т о р ы :

а — с у д в о е н и е м н а п р я ж е н и я ; б — с у с и л и т е л е м п о с т о я н н о г о то к а ? в — с у с и л и т е л е м п е р е м е н н о г о т о к а

ны& по сравнению с зарядом, полученным этим конденсатором в предыдущий полупериод. Напряжение на конденсаторе С2 в это время не изменяется.

В следующий положительный полупериод измеряемое напря­ жение оказывается включенным последовательно по отношению к конденсатору С2 и совпадает со знаком напряжения на конден­ саторе С1. Под действием этого суммарного напряжения, равного 2Um, диод Д2 открывается, и конденсатор С2 оказывается заря­ женным до значения, примерно равного 2Um.

60