2.4. Пьезоэлектрические преобразователи.

Принцип действия пьезоэлектрических измерительных преобразователей основан на пьезоэлектрическом эффекте, т. е. возникновении электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллических диэлектриков под действием механических сил или деформаций. При этом различают прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в появлении электрических зарядов на гранях пьезоэлектриков при их сжатии или растяжении. При прекращении действия силы, приложенной к пьезоэлектрику, заряды на его гранях исчезают. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении геометрических размеров пьезоэлектрика при введении его в электрическое поле.

В качестве пьезоэлектриков употребляют кварц, титанат бария сегнетову соль, дигидрофосфат аммония и другие диэлектрики. Наибольшее распространение получили кварцевые пьезоэлектрики.

На рис. 11.2.е  схематически изображено устройство пьезоэлектрического преобразователя давления. Преобразователь состоит из двух кварцевых пластин 1, соединенных параллельно. Наружные грани пластин заземляются, а между средними гранями находится латунная фольга 2. Давление на кварцевые пластины передается через мембрану 5. Выходное напряжение с кварцевых пластин снимается экранированным кабелем 4. Для соединения кабеля с латунной фольгой имеется отверстие, закрываемое пробкой 3.

2.5. Фотоэлектрические преобразователи.

Фотоэлектрическими называются преобразователи, изменяющие свои электрические характеристики под воздействием светового потока, функционально связанного с измеряемой неэлектрической величиной.

Фотоэлектрическим эффектом называется явление преобразования световой энергии в электрическую. Оно осуществляется тремя различные способами, в связи с чем различают три разновидности проявления фотоэффекта: внешний, внутренний и вентильный.

Внешний фотоэффект (фотоэлектронная эмиссия), при котором кванты излучения оптического спектра (фотоны), проникая в вещество и отдавая ему свою энергию, вызывают выход электронов из поверхностного слоя вещества.

Внутренний фотоэффект (фотосопротивление), проявляется в том, что освобождённые под действием квантов света электроны не покидают вещество, из атомов которого они вырваны, а остаются внутри вещества, увеличивая тем самым электрическую проводимость.

Внутренний фотоэффект наиболее сильно выражен у таких полупроводников, как селен, сернистый таллий, сернистый висмут, сернистый свинец и других.

Вентильный фотоэффект заключается в появлении фото-ЭДС на границе некоторых полупроводников с металлами при воздействии на них светового потока. Существуют медно-закисные, сернисто-таллиевые, cepнисто-серебряные и кремниевые вентильные фотоэлементы.

2.6. Термоэлектрические преобразователи (термопары).

Принцип действия термопар основан на термоэлектрическом эффекте. Когда концы проводника находятся при разных температурах, между ними возникает разность потенциалов, которая пропорциональна разности температур. Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

Схема включения термопары в измерительную цепь приведена на рис.11.2.: а - измерительный прибор 1 ( милливольтметр) подключен соединительными проводами 2 к концам термоэлектродов 3 и 4; 6 – разрыв термоэлектрода 4; Т1 и Т2 – температур горячего и холодного контактов термопары.

Как правило, термопары подключаются двумя способами к измерительным преобразователям: простым способом и дифференциальным. При подключении преобразователя к термопаре простым способом, он подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Вопросы для самопроверки:

• Как подразделяются реле по принципу действия и области применения?

• В чем разница между реле первичного и косвенного действия?

• Для чего во вторичном реле косвенного действия применяется блок-контакт?

• В чём различие между параметрическими и генераторными преобразователями?

Вопросы к экзамену:

43. Схема включения и принцип действия вторичного реле прямого действия?

44. Схема включения и принцип действия вторичного реле косвенного действия?

45. Устройство электротепловое реле?

46. Основные параметры реле?

47. Принцип действия и конструкция проволочного тензосопротивления?

48. Принцип действия и устройство простейшего индуктивного преобразователя, применяемого для преобразования в электрический сигнал небольших линейных и угловых перемещений?

49. Принцип действия и устройство простого емкостного преобразователя уровня жидкости в закрытом резервуаре?

50. Принцип действия и устройство пьезоэлектрического преобразователя давления?