- •Содержание
- •Цели и задачи изучения дисциплины «фопи»
- •Пьезоэлектрический эффект
- •Материалы
- •Применение
- •Пироэлектрический эффект
- •Применение
- •Фотогальванический эффект
- •Термоэлектрический эффект
- •Эффективность применения термоэлектрического охлаждения Выбор материала для элементов
- •Сравнение термоэлектрических охлаждающих устройств с другими способами охлаждения
- •Тензорезистивный эффект
- •Эффект Холла
- •Принцип действия генератора Холла
- •Дробный квантовый эффект Холла
- •Эффект Зеемана
- •Эффект Штарка
- •Радиоактивность и её измерение
- •Методы регистрации
- •Приборы для регистрации радиации
- •Эффект Поккельса
- •Эффект Керра
- •Применение эффекта
- •Использование в технике
- •Измерение расстояний
- •Измерение сверхмалых расстояний Сканирующий туннельный микроскоп (стм)
- •Атомный силовой микроскоп
- •Измерение средних расстояний Лазерные дальномеры
- •Измерение масс вещества Масс - спектроскопия
- •Эффект Доплера
- •И сточник движется, приемник остаётся неподвижным
- •П риемник движется, источник остаётся неподвижным
- •Применение Доплеровского эффекта Доплеровский радар
- •Астрономия
- •Доказательство вращения Земли вокруг Солнца с помощью эффекта Доплера
- •Неинвазивное измерение скорости потока
- •Автосигнализации
- •Определение координат
- •Измерение ускорений
- •Инклиметр
- •Две основные группы:
- •По числу осей
- •По статичности объекта
- •По регистрации замеров
- •Применение
- •Акселерометр
- •Параметры
- •Преобразования температуры в электрический сигнал
- •Терморезисторы
- •Металлические терморезисторы
- •Полупроводниковые терморезисторы
- •Термопары
- •Устройство термопары
- •Материалы для изготовления термопар
- •Лазеры и мазеры
- •Принцип работы
- •Процесс генерации
- •Режимы генерации
- •Типы лазеров
- •Применение лазеров
- •Список использованной литературы
Полупроводниковые терморезисторы
Их также часто называют термисторами. По сравнению с медными и платиновыми они имеют более высокую чувствительность и отрицательный ТКС. Это говорит о том, что при увеличении температуры их сопротивление уменьшается. ТКС термисторов на порядок выше, чем у их медных и платиновых собратьев. При весьма малых габаритах сопротивление термисторов может достигать до 1 МОм, что исключает влияние на результат измерения сопротивления соединительных проводов.
Для измерения температуры наибольшее распространение получили полупроводниковые терморезисторы марки КМТ (на основе окислов марганца и кобальта), а также ММТ (окислы марганца и меди). Функция преобразования термисторов достаточно линейна в диапазоне температур -100 - 200°C, надежность полупроводниковых терморезисторов очень высока, характеристики стабильны в течение долгого времени.
Единственным недостатком является то, что в серийном производстве не удается с достаточной точностью воспроизвести необходимые характеристики. Один экземпляр значительно отличается от другого, примерно так же, как транзисторы: вроде бы из одной упаковки, а коэффициент усиления у всех разный, двух одинаковых из сотни не найдешь. Такой разброс параметров приводит к тому, что при замене термистора приходится заново производить регулировку аппаратуры.
Для питания термопреобразователей сопротивления чаще всего используется мостовая схема, в которой уравновешивание моста производится при помощи потенциометра. При изменении сопротивления терморезистора от воздействия температуры уравновесить мост можно только поворотом потенциометра.
Подобная схема с ручной регулировкой применяется в качестве демонстрационной в учебных лабораториях. Движок потенциометра имеет шкалу, проградуированную непосредственно в единицах температуры. В реальных измерительных схемах все, конечно, производится автоматически.
Термопары
Термопара. Краткая история создания, устройство, принцип работы
Рис. 29. Термопара
Внешне термопара (рис. 29) устроена очень просто: две тоненькие проволочки просто сварены между собой в виде аккуратного маленького шарика. Некоторые современные цифровые мультиметры китайского производства комплектуются термопарой, которая позволяет измерять температуру не менее, чем до 1000°C, что дает возможность проверить температуру нагрева паяльника или утюга, которым собираются пригладить лазерную распечатку к стеклотекстолиту, а также во многих других случаях.
Конструкция такой термопары очень проста: оба проводка спрятаны в трубку из стекловолокна, и при этом даже не имеют заметной на глаз изоляции. С одной стороны проволочки аккуратно сварены, а с другой имеют вилку для подключения к прибору. Даже при таком примитивном исполнении результаты измерения температуры особых сомнений не вызывают, если, конечно, не требуется точность измерения класса 0,5°C и выше.
В отличии от только что упомянутых китайских термопар, термопары для применения в промышленных установках имеют конструкцию более сложную: собственно измерительный участок термопары помещается в металлический корпус. Внутри корпуса термопара находится в изоляторах, как правило, керамических, рассчитанных на высокую температуру.
Вообще термопара является самым распространенным и самым старым термодатчиком. Ее действие основывается на эффекте Зеебека, который был открыт еще в 1822 году. Для того, чтобы ознакомиться с этим эффектом, мысленно соберем несложную схему, показанную на рисунке 30.
Рис. 30. Металлические терморезисторы
На рисунке показаны два разнородных металлических проводника М1 и М2, концы которых в точках А и В просто сварены между собой, хотя везде и всюду эти точки называются почему-то спаями. Кстати, многие домашние умельцы-кустари для самодельных термопар, предназначенных для работы при не очень высоких температурах, вместо сварки пользуются как раз пайкой.
Вернемся снова к рис. 30. Если вся эта конструкция будет просто лежать на столе, то эффекта от нее не будет никакого. Если же один из спаев чем-нибудь нагреть, ну хотя бы спичкой, то в замкнутой цепи из проводников М1 и М2 потечет электрический ток. Пусть он будет весьма слабым, но все-таки он будет.
Чтобы в этом убедиться, достаточно в этой электрической цепи разорвать один провод, причем любой, и в получившийся разрыв включить милливольтметр, желательно со средней точкой, как показано на рисунках 31 и 32.
Рис. 31.
Рис. 32.
Если теперь один из спаев нагреть, например спай А, то стрелка прибора отклонится в левую сторону. При этом температура спая A будет равняться TA = TB + ΔT. В этой формуле ΔT = TA - TB есть разность температур между спаями A и B.
На рисунке 32 показано, что будет, если нагреть спай B. Стрелка прибора отклонится в другую сторону, причем в обоих случаях, чем больше будет разность температур между спаями, тем на больший угол отклонится стрелка прибора.
Описанный опыт как раз иллюстрирует эффект Зеебека, смысл которого в том, что если спаи проводников A и B имеют разные температуры, то между ними возникает термоэдс, величина которой пропорциональна разности температур спаев. Не следует забывать, что именно разности температур, а не какой-то температуре вообще!
Если же оба спая имеют одинаковую температуру, то никакой термоэдс в цепи не будет. При этом проводники могут находиться при комнатной температуре, нагреты до нескольких сот градусов, или на них будет воздействовать отрицательная температура – все равно никакой термоэдс получено не будет.