39.Надёжность уои.

Надежность УОИ. В качестве количественных характеристик надежности УОИ используется следующее: вероятность безотказной работы УОИ за заданную наработку интенсивность отказов, среднюю наработку на отказ и т.д. предполагается, что УОИ должны находиться либо в работоспособном состоянии либо в состоянии полного отказа. Однако, в большинстве случаев УОИ при отказе одного или нескольких элементов продолжает функционировать в полном объеме или частично. При считывании информации человек может восстанавливать информацию.

Пример.

Семисегментный индикатор

Д ля наиболее полной оценки функциональных возможностей УОИ надо использовать эффективность функционирования системы «человек-УОИ» т.е. с учетом деятельности человека-оператора. Эффективность функционирования системы «человек-УОИ» - степень приспособленности её к правильному приему поступающей информации при определенных условиях эксплуатации. Она оценивается показателем эффективности функционирования на заданном интервале времени от 0 до t или в определенный момент времени t.

Рассмотрим показатель эффективности функционирования на интервале от 0 до t. Показатель эффективности функционирования системы «человек-оператор-УОИ» характеризует среднее количество информации, которое правильно считывается, оператором с экрана УОИ на заданном интервале времени при определенных условиях эксплуатации и с учетом ненадежности элементов УОИ и восстановление искаженной информации оператором. Аналогично определяется показатель эффективности функционирования системы «человек-УОИ» в момент времени t.

Кроме рассмотренных технических характеристик для оценки УОИ важными параметрами являются: стоимость, потребляемая мощность, массогабаритные характеристики. Очевидно, при определенных условиях эксплуатации и одинаковой скорости поступления информации показатель эффективности функционирования будет выше у системы с более надежными элементами, с эргономическими и техническими характерами УОИ в наибольшей степени приспособленные к правильному считыванию и к восстановлению искаженной информации. В настоящие время широко используется индикаторные приборы, построенные на газоразрядных, жидких кристаллах и на светодиодах

45 Приборы аккустоэлектроники.

повышение степени интеграции,интегрированных схем и связанная с этим уменьшение размеров имеет определенные пределы. Вместе с тем современные методы обработки информации непрерывно усложняются и не могут быть реализованы на основе электронных микросистем.

Проблема может быть решена с помощью устройств функциональной электроники. Отличительной чертой является несхематические принципы их построения.

Функции схемотехники выполняют непосредственно те или иные физические процессы в тврдом теле,в результате появились разделы функциональной электроники:

Акустоэлектроника; Оптоэлектроника; Магнитоэлектроника и т.д

Акустоэлектронные устройства. В этих устройствах используются явления обусловленные механическими колебаниями твердого тела(пьезокристалла)

В начале электр. Сигналы преобразуются в акустические путем использования обратного пьезоэлектрического эффекта. Суть которого состоит в изменении размеров твердого тела при приложении к нему элетрического поля.

Если это поле изменятеся с частотой f, то в твердом теле возникают акустическме колебания. Скорость распространения которых относительно небольшая V_ак 1÷4 км/c

Для преобразования акустических колебаний в электричестве используется прямой пъезоэффект, при котором при воздействии механических колебаний на поверхности твердого тела образуется электрические заряды противоположных знаков, т.е. возникают электрические колебания.

Рис.

Л иния задержки представляет собой стержень (1) твердого тела на торцах которого установлены пьезоэлектрические преобразователи (2),(3). При подаче на вход сигнала с частотой f в стержне возникает акустическая волна, через время достигает выходного пьезоэлетрического преобразователя (3), преобразующие электрический сигнал в акустический.

Изменяя длину стержня (1) можно регулировать величину задержки сигнала.

Если незначительно изменить рассмотренную схему. То она может усиливать входной сигнал.

Рис2

С помощью источника питания Е_ип создается продольное электрическое поле. С помощью этого поля в кристалле образуется дрейф электронов в направлении распространения акустических волн. Если скорость дрейфа больше скорости распространения волны, то электроны отдают ей свою энергию. Амплитуда волны возрастает вследствии чего возрастает напряжение снимаемое с выходного преобразователя.акустоэлектр-ки явилось использование поверхностных акустических волн.ПАВ, которые распростроняются в поверхностном слое пьезокристалла, толщиной порядка длины волны.

Рассмотрим рис показывающий работу на ПАВ

Рис3

П реобразователь электрических сигналов в акустические волны и наоборот осуществляется с помощью встречноштыревых преобразователей (1) и (2). Они выполняются в виде штыревых элетродов, выполненных из тонкой металлической пленки и расположенных на поверхности звукопровода используется пластина из пьезоэлектрического материала с тщательно отполированной поверхностью на которой расположены преобразователи.

Преобразователь (1) возбуждает ПАВ, направленные в противоположные стороны. Для создания бегущей волны на концы звукопровода нанесены поглащающие покрытия (3).

Преобразователь является частично изберательным элементом, его АЧХ имеет максимум на частоте акустического синхронизма

,где h- шаг штырей

На этой частоте шаг совпадает с длиной волны и электрический сигнал преобразуется в ПАВ наиболее эффективно. Объясняется это тем, что ПАВ усиливается по мере прохождения от преобразователей, чем больше число штырей, тем больше усиление ПАВ. Если подводимый электрический сигнал имеет частоту отличную от f₀ , то амплитуда ПАВ будет меньше. Изменяя количество штырей можно изменять полосу пропускания фильтров

, где N- число пар штырей

Созданная ПАВ преобразует (1),распространненый вдоль кристалла,достигает выходного преобразователя (2), в котором акустические колебания преобразуются в электрические.

К акустическим устройствам также относятся линии задержки: резанаторы, различные датчики, сенсерные дисплеи и т.д.

28. Расчет индуктивности однослойных катушек. Рассмотрим методику расчета однослойных катушек. Из теоретической радиотехники известно след. выражение для расчета индуктивности катушки: L=L_oN²D10^-3 [мкГн] (1) , где D - диаметр окружности, образованный осевой линией активного сечения провода сплошной намотки для однослойной катушки [см](в этой формуле); N -число витков; L_{0 —} поправочный коэф-нт для однослойной катушки.

Ф ормула справедлива для сплошной однослойной намотки из бесконечно тонкой и узкой ленты, намотанной на ребро с бесконечно тонкой изоляцией. Однако и при сплошной намотке из тонкого круглого провода погрешность расчета меньше либо равна 2-3%. Покажем расчетные размеры для однослойной катушки:

d₀ — диаметр провода в изоляции

τ — шаг намотки, т. е. расстояние между осевыми линиями смежных витков

l = τ(N-1) — длина намотки

При сплошной намотке расстояние между смежными витками опред-ся диаметром провода в изоляции d₀ и неплотностью прилегания витков друг к другу.

Влияние неплотности может быть учтено коэф-нтом неплотности альфа — отношение фактического расстояние между осевыми линиями смежных витков к такому же расстоянию при идеальном плотном придегании витков друг к другу = величине d₀. Величина альфа зависит в основном от диаметра провода. При сплошной намотке ее длина l=альфаd_o(N-1). Для катушек со значительным числом витков (N больше либо равно 50) величина l=альфаd₀N. Среднее значение коэф-нта альфа приведено в таблице.

Поправочный коэф-нт L₀ для однослойных катушек в формуле (1) опред-ся с помощью зависимости: L₀=f(l/D)

Семейство таких зависимостей приведено в книге Волгова «Детали и узлы».

Рассмотрим методику расчета индуктивности катушки при однослойной намотке с шагом, проводом круглого сечения. В том случае фактически индуктивность катушки равна:

L=L^'-2πND(A+B)10^-3 [мкГн] (2), где

L^{' —} величина индуктивности катушки, вычисленная по формуле (1), т. е. Без учета поправки на шаг намотки; А — поправочный коэф-нт, учитывающий разницу в индуктивности витка провода круглого сечения и витка тонкой узкой ленты

A=f(d₀/τ):

В — поправочный коэф-нт, учитывающий разницу во взаимной индуктивностью между действ-ыми витками и витками сплошной намотки из тонкой и узкой ленты.

В = f(N)

Соотношение (2) явл-ся достаточно точным для катушек с числом витков N больше либо равным 4. В случае, если N меньше 4 индуктивность катушки рассчитывается по простой методике, основанной на исследовании индуктивности одного витка и взаимной индуктивности между витками. Эта методика дается в книге Волгова.