- •2.1. Загальні відомості
- •2.1.1. Призначення та класифікація вимірювальних перетворювачів (вп)
- •2.1.2. Фізичні явища, що використовуються в вп
- •2.1.3. Структурні схеми вп
- •2.2. Резистивні вимірювальні перетворювачі
- •2.2.1. Потенціометричні вп
- •2.2.2. Динамічні властивості лінійних потенціометричних вп
- •2.2.3. Функціональні потенціометричні вп
- •2.2.4. Переваги і недоліки потенціометричних вимірювальних перетворювачів. Шляхи подолання недоліків
- •2.2.5. Тензорезистивні вп
- •2.3. Електромагнітні вимірювальні перетворювачі
- •2.3.1. Індуктивні вп
- •Отже, намагнічувальна сила
- •Двотактні індуктивні вп. Існують дві основні схеми включення двотактних індуктивних вп: диференціальна та місткова. Розглянемо кожну з них.
- •Різниця струмів на основі (2.3.20) буде
- •Із виразу (2.3.19) витікає, що
- •Крім того, приріст l можна показати у вигляді лінійної залежності
- •Тоді (2.3.21) приводиться до вигляду
- •2.3.2. Трансформаторні індуктивні вп
- •2.3.3. Магнітопружні вп
- •2.3.4.Індукційні вп
- •2.4. Давачі Холла і магнітоопір
- •2.4.1. Фізичні основи ефекту Холла і ефекту магнітоопору
- •2.4.2. Матеріали для давачів Холла і давачів магнітоопору
- •2.4.3. Використання давачів Холла і давачів магнітоопору
- •2.5 Ємнісні вимірювальні перетворювачі
- •2.5.1. Призначення і класифікація
- •2.5.2. Принцип дії і характеристики ємнісних вимірювальних перетворювачів
- •2.5.3. Переваги і недоліки ємнісних вимірювальних перетворювачів
- •2.6. П’єзоелектричні перетворювачі
- •2.7. Теплові перетворювачі
- •2.7.1. Терморезистивні перетворювачі
- •Основні характеристики терморезистивних платинових і мідних перетворювачів
- •2.7.2. Термоелектричні перетворювачі (термопари)
- •Значення термо-е.Р.С. Деяких металів по відношенню до платини
- •2.7.3. Пірометри
- •2.8. Ультразвукові давачі
- •2.8.1. Принцип дії і призначення
- •2.8.2. Випромінювачі ультразвукових коливань
- •2.8.3. Використання ультразвукових давачів
- •2.9. Оптоелектронні перетворювачі
- •В оптичному діапазоні
- •2.9.2. Джерела випромінювання
- •Основні параметри світловодів
- •Типові характеристики малогабаритних лазерів
- •2.9.3. Приймачі випромінювання
- •Основні параметри фотоприймачів
- •2.9.4. Оптрони та оптоелектронні мікросхеми
- •Основні параметри оптопар
- •2.9.5. Індикатори для приладів відображення інформації
- •Для зручності застосування в одному корпусі виробляють не один, а потрібне число розрядів (три, чотири, шість, дев’ять і т. Д.) спільно зі схемою управління, що містить дешифратор і формувач сигналів.
- •2.9.6. Волоконно-оптичні лінії зв’язку
2.4.2. Матеріали для давачів Холла і давачів магнітоопору
Використання давачів Холла для цілей автоматичного вимірювання буде раціональним лише в тому випадку, якщо вони мають достатньо високу чутливість і мало підпадають під вплив температури. Чутливість давача залежить від вихідної е.р.с., тобто від постійної Холла, яка, в свою чергу, визначається рухомістю носіїв струму. В провідниках носіями струму є електрони. При звичайних температурах електрони знаходяться в хаотичному тепловому русі з самими різними швидкостями. Але якщо вздовж тіла створити електричне поле Е, приклавши напругу U, то всі електрони почнуть рухатись в напрямку поля з деякою середньою швидкістю (при цьому окремі електрони можуть мати як більшу, так і меншу швидкості). Рухомість носіїв струму () визначається як відношення швидкості до напруженості електричного поля Е:
(2.4.3)
Рухомість залежить від того, як часто електрон при своєму русі стикається з граткою твердого тіла. Потрібно окремо відмітити, що велике значення е.р.с. Холла ще не означає, що в цій речовині великий ефект Холла і її можна використовувати в техніці. Велике значення е.р.с. може бути отримано за рахунок великої напруги U, тобто великих витрат електричної енергії. В той же час в іншому матеріалі така ж ЕРС Холла і ті ж швидкості носіїв струму можуть бути отримані при меньшій напрузі тільки за рахунок більшої рухомості. Такий матеріал вигідніший для використання в давачі Холла.
Отже, основною вимогою до матеріалу давача є поєднання великої рухомості носіїв струму з мінімальними температурними залежностями.
В залежності від технології виготовлення розрізняють кристалічні (в формі пластинки) і плівкові давачі.
В якості матеріалу кристалічних давачів використовують різні з’єднання індія: миш’яковистий індій ІnAs, фосфід індія ІnP, сурмянистий індій InSb, а також германій Ge і кремній Si.
Найбільше значення постійної Холла у матеріалаInSb, але воно дуже залежить від температури. На рис. 2.4.2. показані залежності постійної Холла від температури для різних матеріалів (1 – InSb,2 – ІnAs, 3 – твердий розчин ІnAs і ІnP). Для германія постійна Холла в десятки раз менша, але він володіє значно більшим питомим опором. Із германія можна робити давачі з опором в декілька кілоом. Ще більшим питомим опором володіє кремній, але його важче очистити від домішок. Високий ступень очистки напівпровідникових матеріалів отримують при плавленні в космічних лабораторіях.
Для розміщення в вузьких зазорах дуже зручні плівкові давачі Холла. Для їх виготовлення використовують метод випаровування в вакуумі початкової речовини з наступним опадом на підложку зі слюди. Товщина плівкових давачів складає 10 – 30 мкм, що в сотні раз менше, ніж у кристалічних давачів. Як матеріал для плівкових давачів використовують з’єднання ртуті: селенід ртуті HgSe і телурід ртуті HgTe. Чим тонша плівка, тим менша постійна Холла. За своїми можливостями використання в системах автоматики плівкові давачі приблизно рівноцінні з германієвими і навіть кращі за температурною стабільністю. Але вони дуже дорогі. На сьогодні проводяться дослідження нових матеріалів, що можуть бути використані в давачах Холла і магнітоопорі.