- •Пояснительная записка
- •Тематический план
- •Введение
- •Раздел 1. Основы метрологии и электроизмерительные приборы
- •Тема 1.1 Основные понятия
- •Тема 1.2 Меры электрических единиц. Общие сведения об электроизмерительных приборах
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 2. Измерительные механизмы приборов непосредственной оценки Тема 2.1 Магнитоэлектрическая и электромагнитная системы
- •Детали и узлы общего применения.
- •Магнитоэлектрические измерительные механизмы.
- •Магнитоэлектрические логометры.
- •Электромагнитный логометр
- •Тема 2.2 Электродинамическая и ферродинамическая системы
- •Электродинамическая система
- •Логометры электродинамической системы
- •Ферродинамическая система.
- •Тема 2.3 Индукционная и другие измерительные системы
- •Индукционная система.
- •Вибрационная система.
- •Выпрямительные (детекторные) приборы.
- •Раздел 3. Измерение электрических величин Тема 3.1 Измерение тока и напряжения
- •Тема 3.2 Расширение пределов измерения
- •Добавочные сопротивления.
- •Измерительные трансформаторы напряжения.
- •Тема 3.3 Измерение сопротивлений
- •Измерение малых и средних сопротивлений методом сравнения с образцовым сопротивлением
- •Измерение средних и больших сопротивлений методом замещения.
- •Измерение средних и малых сопротивлений одинарным мостом
- •Тема 3.4 Измерение активной и реактивной мощности
- •Электродинамический ваттметр в цепи переменного тока
- •Ферродинамический ваттметр
- •Измерение мощности ваттметром с трансформатором тока
- •Измерение мощности ваттметром с трансформаторами тока и напряжения
- •Измерение мощности в трехпроводных цепях при неравномерной нагрузке фаз.
- •Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях
- •Тема 3.5 Измерение активной и реактивной энергии
- •Тема 3.5 Измерение активной энергии в трехфазных цепях
- •Измерение реактивной энергии в трехфазных цепях
- •Электродинамический счетчик
- •Тема 3.6 Измерение коэффициента мощности
- •Электродинамические и ферродинамические фазометры
- •Электромагнитный фазометр
- •Фазоуказатель
- •Тема 3.7 Измерение частоты переменного тока
- •Электродинамические и ферродинамические частотомеры
- •Электромагнитный частотомер
- •Выпрямительный частотомер
- •Раздел 4. Измерение неэлектрических величин. Выбор электроизмерительных приборов Тема 4.1 Параметрические и генераторные преобразователи
- •Параметрические преобразователи
- •Реостатные преобразователи
- •Преобразователи контактного сопротивления
- •Тензочувствительные преобразователи
- •Термочувствительные преобразователи
- •Электролитические преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Ионизационные преобразователи
- •Генераторные преобразователи
- •Термоэлектрические преобразователи
- •Индукционные преобразователи
- •Пьезоэлектрические преобразователи
- •Тема 4.2 Правила выбора электроизмерительных приборов
- •Лабораторные работы:
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Контрольные задания введение
- •Программа экзамена
- •Тема 4.2 Правила выбора электроизмерительных приборов 104
Фотоэлектрические преобразователи
Чувствительным элементом фотоэлектрических преобразователей служат фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом в свою очередь делятся на фотоэлементы вентильные (с запирающим слоем) и фоторезисторы (фотосопротивления). Фотоэлементы с внешним фотоэффектом бывают вакуумными и газонаполненными. Наложенный на внутреннюю поверхность стеклянной колбы слой серебра, покрытый слоем щелочного металла, служит катодом. Анод выполнен в виде металлического кольца или диска, расположенного в центре колбы (А на рис. 4.1.14). Если между анодом и катодом создать электрическое поле, а на фотоэлемент направить световой поток так, чтобы он падал на катод, то часть электронов катода, получив добавочную энергию от светового потока, будет покидать катод, двигаясь к аноду, и в цепи установится электрический ток – фототок. Фототок прекратится, если прекратить освещение фотоэлемента. При постоянном напряжении между анодом и катодом фототок пропорционален световому потоку. Отношение фототока, выраженного в микроамперах, к световому потоку от стандартного источника света (лампа накаливания 100 Вт с вольфрамовой нитью и цветовой температурой 2850 К), выраженному в люменах (лм), называется интегральной чувствительностью фотоэлемента. Для вакуумных фотоэлементов она доходит до 100 мкА/лм.
В газонаполненных фотоэлементах колба заполняется обычно аргоном, что значительно повышает чувствительность фотоэлемента. Наиболее распространенные фотоэлементы: тип СЦВ – сурьмяно-цезиевый – вакуумный и тип ЦГ – кислородно-цезиевый – газонаполненный.
Фототок, полученный от вакуумных фотоэлементов мал, и его приходится усиливать.
Вместо фотоэлементов можно применять фотоэлектронные умножители, в которых усиление фототока происходит посредством вторичной эмиссии электронов эмиттерами, находящимися в самом умножителе. В результате вторичной эмиссии фототок увеличивается в сотни раз. Так, например, в однокаскадном умножителе типа ФЭУ-1 интегральная чувствительность доходит до 800 мкА/лм.
Фотоэлементы с запирающим слоем по своему устройству сходны с полупроводниковыми выпрямителями, у которых между двумя слоями полупроводника есть запирающий слой. Попадая на эти фотоэлементы, световой поток способствует перераспределению электронов и дырок, что вызывает разность потенциалов на р – n переходе.
Рис. 4.1.19 Схема ионизационного преобразователя
|
Рис. 4.1.20 Ионизационный мембранный манометр
|
Рис. 4.1.21 Газоразрядный счетчик
|
Фотоэлектрические преобразователи применяются для измерения ряда неэлектрических величин.
Принцип работы фотоэлектрического пирометра – прибора для измерения температур, основанного на применении фотоэлемента, показан на рис. 4.1.16.
Световой поток достаточно нагретого тела – объекта измерения ОИ, воздействуя на фотоэлемент, вызывает в цепи фотоэлемента фототок, который зависит от светового потока, следовательно, и от температуры объекта измерения. По фототоку судят о температуре тела.
Рисунок 4.1.17 иллюстрирует принцип работы фотоэлектрических калориметров и дымномеров – приборов для определения прозрачности или состава жидкости или газа (дыма). Световой поток, создаваемый вспомогательным источником ВИ, попадает в фотоэлемент, пройдя через ОИ, в котором частично поглощается. Степень поглощения, а следовательно, и интенсивность светового потока, воздействующего на фотоэлемент, зависит от измеряемого параметра. По фототоку, зависящему от интенсивности светового потока, воздействующего на фотоэлемент, и судят о значении измеряемой величины.
Принцип работы фотоэлектрического прибора для измерения линейных размеров изделия, например диаметра проволоки (рис. 4.1.18), заключается в том, что на пути светового потока, идущего от ВИ к фотоэлементу, помещается ОИ, экранирующий часть светового потока. Степень экранирования, а, следовательно, и ток фотоэлемента определяются размерами измеряемого объекта. Аналогичная схема применяется для счета изделий, двигающихся по конвейеру. В этом случае при прохождении изделия прерывается световой поток, идущий от источника света, и прерывается ток в цепи фотоэлемента. Число перерывов тока равно числу прошедших по конвейеру изделий.