Основные типы датчиков и их назначение

Страница 2

пускание электронов при падении света физическое тело. Для вылета

электронов из физического тела им необходимо преодолеть энергети-

ческий барьер. Поскольку энергия фотоэлектронов пропорциональна

1hc/л0 (где1 h0 - постоянная Планка,1 с0 - скорость света,1 л0 - длина вол-

ны света), то, чем короче длина волны облучающего света, тем больше

энергия электронов и легче преодоление ими указанного барьера.

1Эффект фотопроводимости, или внутренний фотоэффект,0 - это из-

менение электрического сопротивления физического тела при облучении

его светом. Среди материалов, обладающих эффектом фотопроводимости,

- ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS и др. Максимум спектральной чувствитель-

ности CdS приходится приблизительно на свет с длиной волны 500-550

нм, что соответствует приблизительно середине зоны чувствительности

человеческого зрения. Оптические датчики, работающие на эффекте фо-

топроводимости, рекомендуется использовать в экспонометрах фото- и

кинокамер, в автоматических выключателях и регуляторах света, обна-

ружителях пламени и др. Недостаток этих датчиков - замедленная ре-

акция (50 мс и более).

1Фотогальванический эффект0 заключается в возникновении ЭДС на

выводах p──n-перехода в облучаемом светом полупроводнике. Под воз-

действием света внутри p──n-перехода появляются свободные электроны

и дырки и генерируется ЭДС. Типичные датчики, работающие по этому

принципу, - фотодиоды, фототранзисторы. Такой же принцип действия

имеет оптико-электрическая часть двухмерных твердотельных датчиков

изображения, например датчиков на приборах с зарядовой связью

(ПЗС-датчиков). В качестве материала подложки для фотогальваничес-

ких датчиков чаще всего используется кремний. Сравнительно высокая

скорость отклика и большая чувствительность в диапазоне от ближней

инфракрасной (ИК) зоны до видимого света обеспечивает этим датчакам

- 4 -

широкую сферу применения.

1Пироэлектрические эффекты0 - это явления, при которых на по-

верхности физического тела вследствие изменений поверхностного тем-

пературного "рельефа" возникают электрические заряды, соответствую-

щие этим изменениям. Среди материалов, обладающих подобными свойс-

твами: и множество других так нызываемых пи-

роэлектрических материалов. В корпус датчика встроен полевой тран-

зистор, позволяющий преобразовывать высокое полное сопротивление

пиротехнического элемента с его оптимальными электрическими заряда-

ми в более низкое и оптимальное выходное сопротивление датчика. Из

датчиков этого типа наиболее часто используются ИК-датчики.

Среди оптических датчиков мало найдется таких, которые облада-

ли бы достаточной чувствительностью во всем световом диапазоне.

Большинство датчиков имеет оптимальную чувствительность в довольно

узкой зоне ультрафиолетовой, или видимой, или инфракрасной части

спектра.

Основные преимущества перед датчиками других типов: 1. Возмож-

ность бесконтактного обнаружения. 2. Возможность (при соот-

ветствующей оптике) измерения объектов

как с чрезвычайно большими, так и с необычайно малыми раз-

мерами.

3. Высокая скорость отклика. 4. Удобство применения интег-

ральной технологии (оптические дат-

чики, как правило, твердотельные и полупроводниковые),

обеспечивающей малые размеры и большой срок службы.

5. Обширная сфера использования: измерение различных физичес-

ких величин, определение формы, распознавания объектов и

т.д.

Наряду с преимуществами оптические датчики обладают и некото-

рыми недостатками, а именно чувствительны к загрязнению, подвержены

влиянию постороннего света, светового фона, а также температуры

(при полупроводниковой основе).

_Датчики давления. В датчиках давления всегда испытывается боль-

шая потребность, и они находят весьма широкое применение.

Принцип регистрации давления служит основой для многих других типов

датчиков, например датчиков массы, положения, уровня и расхода жид-

- 5 -

кости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления

осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафраг-

мы, трубки Прудона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют

достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получе-

ние электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), ем-

костные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики

давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно

сложны в изготовлении.

В настоящее время в качестве датчиков давления все шире ис-

пользуются тензометры. Особенно перспективными представляются полк-

проводниковые тензометры диффузионного типа. Диффузионные тензомет-

ры на кремниевой подложке обладают высокой чувствительностью, малы-

ми размерами и легко интегрируются с периферийными схемами. Путем

Перейти на страницу номер:
 1  2  3 
Скачать реферат Скачать реферат


Реклама

Разделы сайта

Последние рефераты