42.Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Электрооптические устройства индикации. Индикаторные устройства на основе светоизлучающих и светоотражающих элементов.
Преобразователи электрических величин в неэлектрические – это техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
Цифровые устройства индикации в большинстве случаев вырабатывают последовательность символов (цифр, арифметических знаков, букв и т.д.).Примеры таких устройств: цифровой индикатор, который показывает только цифры, и алфавитно-цифровой индикатор, способный воспроизводить также другие символы. Оба индикатора используются в электрооптических устройствах отображения измерительной информации.
Кроме аналоговых и цифровых устройств индикации существуют также гибридные устройства. Они являются цифровыми устройствами, у которых способ представления младшего десятичного разряда носит непрерывный характер.
Электрооптическое устройство индикации – это выходной преобразователь, использующий излучение света в активном режиме, или изменение оптических характеристик дисплеев под влиянием электрического сигнала в пассивном режиме. В последнем случае показания могут быть считаны лишь при наличии внешнего освещения. Главным достоинством таких пассивных электрооптических устройств индикации является очень низкое потребление мощности. Основу пассивных дисплеев образуют жидкие кристаллы.
Принцип действия светоизлучающих электрооптических дисплеев основан либо на тепловом свечении, либо на люминесценции. В дисплеях, работающих на тепловом свечении, применяется нить накаливания, в которой электрическая энергия преобразуется преимущественно в тепло, но также отчасти и в видимый свет. В люминесцентных дисплеях используется способность возбужденных электронов испускать видимый свет при возвращении на исходный энергетический уровень. В различных материалах возбуждение электронов может быть осуществлено разными способами, например, с помощью электрического разряда в газе, посредством ион-электронной рекомбинации или путем бомбардировки электронами, обладающими высокой энергией.
В светоизлучающих диодах (светодиодах) возбуждение электронов в атомах осуществляется посредством рекомбинации. Полупроводниковый диод испускает свет, когда он смещен в прямом направлении. Добавляя в полупроводник различные вещества, можно изменять цвет свечения. Диоды такого типа часто применяют в матричных дисплеях.
43.Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Электронно-лучевая трубка. Устр и принц дейст, основные характеристики.
Преобразователи электрических величин в неэлектрические – это техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
Электрооптические дисплеи, в которых используется люминесценция за счет бомбардировки вещества быстрыми электронами, носят название электронно-лучевых трубок. В прошлом их называли катодно-лучевыми. С помощью таких трубок легко получать изображение не только цифр, но диаграмм, кривых и произвольных символов.
Конструкция различных электродов в электронно-лучевой трубке.
Электронный луч формируется в ЭЛТ так же, как в ламповом триоде, состоящем из катода, управляющей сетки и анода. Когда катод нагревается нитью накала, самые быстрые электроны вылетают с его поверхности. Их подхватывает электрическое поле, и они с ускорением летят вдоль центральной оси трубки в сторону анода. На управляющей сетке, расположенной между катодом и анодом, поддерживается отрицательное напряжение; с ее помощью регулируется количество электронов, достигающих анода. Попадая в линзу слева, электронный луч прежде всего сталкивается с выпуклыми эквипотенциальными поверхностями убывающего потенциала, которые оказывают рассеивающее действие на электроны.
а |
б |
а - электростатическая фокусировка электронного луча;
б - отклонение электронного луча в однородном электрическом поле
Схемы формирования и отклонения электронного луча
Затем луч проходит через убывающее вогнутое поле, в котором электроны подвергаются воздействию собирающих сил. Далее следует еще одно выпуклое поле, но теперь уже с нарастающим потенциалом. Это поле также стягивает электронный луч. Наконец, луч проходит сквозь вогнутое поле с увеличивающимся потенциалом, которое снова оказывает на луч рассеивающее действие.
Флуоресценция и фосфоресценция люминофора в ЭЛТ
Экран ЭЛТ покрыт слоем люминофора (ZnS с Си, А1), атомы которого легко возбуждаются при бомбардировке электронным лучом.По прошествии времени релаксации они испускают свет.
Существует два механизма излучения света люминофором. Во время бомбардировки электронами люминофор быстро достигает определенного уровня излучения. Этот этап называют флуоресценцией. После того как возбуждение прекращается, слой люминофора все еще светится в течение некоторого времени. Об этой фазе послесвечения говорят как о фосфоресценции.