2.5.3. Акустичні датчики

Для вимірювання звуку в повітрі використовують різні типи мікрофонів. Найбільш поширеними є кристалічні мікрофони, які працюють на п’єзоелектричному ефекті, і конденсаторні, які працюють на ємністному ефекті.

В п’єзоелектричних мікрофонах мембрана зв’язана з п’єзокристалом (керамікою або кристалом кварцу). В конденсаторних мікрофонах діафрагма утворює електрод конденсатора. Рух діафрагми змінює ємність такого конденсатора, а зміна ємності перетворюється у напругу. Для вимірювання звуку в воді використовують спеціальні мікрофони (гідрофони), принцип дії яких п’єзоелектричний.

2.5.4. Оптичні вимірювання

Безконтактне вимірювання ряду фізичних величин, як, наприклад, переміщень, вібрувань, температури, тощо, виявляється можливим лише за допомогою оптичних датчиків. При цьому інформація передається не по кабелю, а світловими хвилями, котрі можуть змінюватися за інтенсивністю, по фазі, кольору чи геометричному розподіленню у просторі.

Світло – це електромагнітне випромінювання з наступними довжинами хвиль: Х-промені (0,01- 10 нм), ультрафіолет (10- 400 нм), видиме світло (400 – 700нм), інфрачервоне (0,7 мкм – 3000 мкм), радіохвилі (більше 3 мм). Датчиком світла служить фотодетектор (звичайно фотодіод, фототранзистор, фоторезистор), принцип дії якого заснований на внутрішньому фотоефекті (на різних сторонах р-п переходу виникає різниця потенціалів.

Фотодіоди. При опроміненні кремнієвих фотодіодів світлом в них виникає напруга (внутрішній фотоефект), що певним чином залежить від сили світла.

Фоторезистори. У деяких матеріалів (наприклад CdS, CdSe, PbS, PbSe) електричний опір змінюється під дією світла із-за утворення електронно-дірочних пар. Виникаючі при цьому вільні носії заряду викликають різке зниження опору. CdS володіє максимальною чутливістю в зеленій ділянці спектру і тому особливо придатний для використання при вимірювання освітленості. Максимум спектральної чутливості CdSe – в червоній ділянці, а у фоторезисторів із PbS / PbSe – навіть і в ІЧ ділянці.

Теплові приймачі випромінювання

Тепловими приймачами випромінювання називають детектори, в яких під дією випромінювання світлом відбувається нагрівання, що викликає виникнення в них вторинних процесів (зміна опору, виникнення термічних напруг). Теплові приймачі випромінювання використовуються частіш за все для ІЧ ділянки спектру.

Датчики зображення на основі приладів із зарядовим зв’язком (пзз)

Датчики зображення на ПЗЗ складаються з кремнієвих МОП-конденсаторів чи МОП-фотодіодів, з’єднаних у вигляді послідовного ряду чи матриці. ПЗЗ типу ТН7803 (Thomson CSF) складаються з 1728 елементів, розміщених в один ряд. Середня відстань між цими фотоелементами розміром 10х13 мкм складає 10 мкм, в результаті чого на стрічці ПЗЗ довжиною 17,28 мм досягається оптична роздільна здатність 50 ліній на 1 мм. В якості фотоелементів використовуються фотодіоди np-типу. Кожному фотодіоду відповідає окремий МОП-конденсатор як елемент пам’яті.

Контроль якості поверхні деталей при автоматизованому виробництві являється можливим завдяки застосуванню лінійних датчиків зображення (чи послідовного ряду фотодіодів). Дія датчика шорсткості (тип RM400S, Rodenstock) основана на вимірюванні світлорозсіювання від поверхні.