3.3.5.3 Измерительные преобразователи Холла
Действие измерительных преобразователей Холла основано на эффекте возникновения поперечной разности потенциалов (так называемой ЭДС Холла) на боковых гранях полупроводниковой пластины при помещении ее в поперечное магнитное поле и пропускании через нее электрического тока в продольном направлении (Рисунок 2.14).
Рисунок 2.14 – Преобразователь Холла.
ЭДС Холла можно определить из следующего выражения:
EХолла = RХолла(кгеом, )IBCos(/d), где
RХолла – постоянная Холла, зависящая от свойств материала преобразователя;
(кгеом, ) – величина, зависящая от геометрии преобразователя и так называемого угла Холла между векторами плотности тока и напряженности вызывающего его электрического поля;
d – толщина пластинки.
3.3.5.4 Преобразователи Гаусса
В основу принципа работы преобразователей Гаусса положен эффект изменения внутреннего сопротивления некоторых материалов в магнитном поле вследствие изменения подвижности носителей заряда. Под действием магнитного поля траектории носителей искривляются, вследствие чего скорость их движения в направлении электрического поля уменьшается.
Такие преобразователи используются в приборах для измерения магнитной индукции в постоянных и переменных магнитных полях (особенно в сильных).
3.3.5.5 Пьезоэлектрические преобразователи
В пьезоэлектрических ИП используется так называемый прямой и обратный пьезоэлектрический эффект.
При прямом пьезоэффекте под воздействием механических напряжений на поверхностях кристаллов возникает электрический заряд, прямо пропорциональный приложенной силе:
q = CF, где
F – сила;
С – чувствительность преобразователя.
К пьезоэлектрикам можно отнести такие материалы, как кварц, сегнетова соль, турмалин, пьезоэлектрическая керамика (цирконат и титанат свинца).
При обратном пьезоэффекте разность потенциалов, приложенная к поверхностям кристалла, вызывает его деформацию. Если при этом использовать переменный ток высокой частоты, то кристалл будет создавать высокочастотные механические колебания, и таким образом мы получим ультразвуковой генератор.
3.3.5.6 Термоэлектрические преобразователи
Действие термоэлектрических преобразователей основано на термоэлектрическом эффекте в цепи термопары (явлении Зеебека). Если в месте соединения двух разнородных проводников (термопары) изменилась температура, то между свободными концами термопары возникает ЭДС, определяемая следующим выражением:
Е = 1Е + 2Т2 + 3Т3 + …, 1 2 3.
Величина ЭДС зависит от типа двух металлов и температур места соединения. Обычно одно соединение поддерживается при температуре 0С.
Функцию преобразования термопары определяют в результате градуировки. Для большинства термопар функция преобразования имеет вид, представленный на рисунке 2.15.
Рисунок 2.15 – Функция преобразования термопары
В большинстве случаев применяются следующие типы термопар: хромель – константан, железо - константан, хромель – алюмель, платина – (родий+платина), платина – палладий и др.источниками погрешностей являются несоответствие температур свободного спая термопары температуре, при которой проводилась градуировка; изменение сопротивления термопары вследствие изменения измеряемой температуры.