Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Физические принципы работы датчиков
1.2.1. Используемые физические эффекты
Физические параметры, явления и эффекты, используемые для преобразования неэлектрических величин в электрические сигналы (физика работы датчиков): заряды, поля, потенциалы, ёмкости, сопротивления, магнетизм, индукция, пьезоэлектрический эффект, эффект Холла, Зеебека, Пельтье, звуковые волны, температурные и тепловые явления материалов, теплопередача, световое взаимодействие, биофизические параметры человека и др. [2,3,6] Основные принципы функционирования современных датчиков и их особенности приведены в табл. 1. Таблица 1 Основные физические принципы функционирования датчика
Продолжение табл. 1
Продолжение табл. 1
1.2.2. Физические основы оптических систем и оптоэлектронных устройств и приборов
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, поэтому оптика - часть общего учения об электромагнитном поле. Оптический диапазон длин волн охватывает около 20 октав и ограничен с одной стороны, рентгеновскими лучами, а с другой - микроволновым диапазоном радиоизлучения. Такое ограничение условно и в значительной степени определяется общностью технических средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне. Для этих средств и методов характерно основанное на волновых свойствах излучения формирование изображений оптических предметов с помощью приборов, линейные размеры которых много больше длины волны излучения, а также использование приёмников света, действие которых основано на его квантовых свойствах.
Оптика – раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, а также его взаимодействие с веществом. Учение о свете принято делить на три части: ‑ геометрическая, или лучевая оптика, в основе которой лежит представление о световых лучах; ‑ волновая оптика, изучающая явления, в которых проявляются волновые свойства света; ‑ квантовая оптика, изучающая взаимодействие света с веществом, при котором проявляются корпускулярные свойства света. Геометрическая оптика– это раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и отражения света от зеркальных или полупрозрачных поверхностей. Основные законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света, закон отражения и преломления света, закон независимости световых пучков, зеркальное и диффузное отражение, закон независимости световых пучков. Волновая оптика изучает явления, в которых проявляются волновые свойства света. Интерференция – один из двух путей переноса энергии в пространстве. Это явление происходит при взаимодействии двух и более волн одинаковой частоты, распространяющихся в разных направлениях. При встрече двух волн в противофазе наблюдается штиль, деструктивная интерференция (мёртвая точка); при совпадении по фазе – удваивание амплитуды, конструктивная интерференция. На основе этого явления создан интерферометр: один луч разбивается на два синфазных луча. Смещение интерференционной картины позволяет отслеживать положение луча. Дифракция – в основе лежит принцип Гюйгенса, т. е. каждая точка на пути распространения луча может являться новым источником вторичных волн. Квантовая оптика – раздел оптики, изучающий явления, в которых выражается корпускулярная природа света. Одна из главных проблем ‑ описание взаимодействия света с веществом с учетом квантовой природы объекта, а также исследований света в специальных природных условиях. [3,5] Оптоэлектроника ‑ важная самостоятельная область функциональной электроники и микроэлектроники. Существенная особенность оптоэлектронных устройств состоит в том, что элементы в них оптически связаны, а электрически изолированы друг от друга. Оптоэлектроника охватывает два основных независимых направления – оптическое и электронно-оптическое. Оптическое направление базируется на эффектах взаимодействия твёрдого тела с электромагнитным излучением. Оно опирается на голографию, фотохимию, электрооптику и другие явления. Оптическое направление иногда называют лазерным. Электронно-оптическое направление использует принцип фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твёрдом теле посредством внутреннего фотоэффекта, с одной стороны, и электролюминесценции, с другой. В основе этого направления лежит замена гальванических и магнитных связей в традиционных электронных цепях оптическими. Это позволяет повысить плотность информации в канале связи, а также его быстродействие и помехозащищенность.
Оптоэлектронный прибор - это устройство, в котором при обработке информации происходит преобразование электрических сигналов в оптические и обратно. Основным элементом оптоэлектроники является оптрон ‑ электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно ‑ светодиод, в ранних изделиях ‑ миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и, как правило, объединённых в общем корпусе (рис.1).
Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал. [4,8]
Рис. 1. Оптрон с внутренней (а) и внешними (б) фотонными связями: 1.2.3. Основы электроакустики и принцип работы электроакустических преобразователей
Звуковыми (акустическими) волнами называются распространённые в среде упругие волны, обладающие частотами в пределах от 16 Гц до 20 кГц. Волны указанных частот воздействуют на слуховой аппарат человека и вызывают чувство звука. Источник любых колебаний – волна. Упругие волны, которые распространяются в сплошных средах, называются звуковыми. Звуковое поле – это пространство, в котором происходит процесс звуковых колебаний. Звуковые колебания в жидкой и газообразной средах представляют собой продольные колебания, образующиеся посредством сгущения и разжижения частиц среды, двигающихся от источника колебаний со скоростью звука. Скорость звука – постоянная величина для данной среды и метеоусловий, определяющаяся соотношением где ‑ статическое давление среды (1,013 105 Па); – плотность; – постоянная адиабаты. Звуковой волнойназывается процесс распространения деформаций сжатия и растяжения в сплошной среде, происходящий с конечной скоростью. Акустическое сопротивление– отношение звукового давления к скорости
Действие электродинамических преобразователей основано на электродинамическом эффекте. Электродинамическими называют индукционные системы, электрический контур которых перемещается в магнитном поле, порождённом внешним по отношению к контуру источником электродвижущей силы (ЭДС). [10] Действие электростатических преобразователей основано на изменении силы притяжения обкладок конденсатора при изменении напряжения на нём и на изменении положения обкладок конденсатора относительно друг друга под действием, например, акустических волн. Пьезоэлектрические преобразователи основаны на прямом и обратном пьезоэлектрическом эффекте, к ним относятся кристаллические вещества и специальные керамики, в которых при сжатии и растяжении в определенных направлениях возникает электрическое напряжение. Это прямой пьезоэффект, при обратном появляются механические деформации. [5]
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-07-18; просмотров: 103; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.74.54 (0.012 с.) |