Оптоэлектронныедатчикидавленияна

основеэффектаинтерференции

Диафрагма, сформированная­ методом травления в подложке из монокристаллического кремния, покрыта тонким слоем металла. На нижнюю сторону стеклянной пластины также нанесено­ металлическое покрытие. Между стеклянной пластиной и кремниевой подложкой­ существует зазор шириной w, получаемый при помощи двух прокладок. Два слоя металла формируют интерферометр Фабри-Перо с переменным воздушным зазором­ w, в состав которого входят: подвижное зеркало, расположенное на мембране, меняющее свое положение при изменении давления, и параллельное ему стационарное­ полупрозрачное зеркало на стеклянной пластине. Поскольку величина w связана­ с внешним давлением линейной зависимостью, длина волны отраженного излучения­ меняется при изменении давления. Принцип действия датчика основан на измерении­ модуляции длины волны, получаемой от сложения падающих и отраженных­ излучений. Частота периодического интерференционного сигнала определяется­ шириной рабочей полости интерферометра w, а его период равен 1/2w.

Детектор работает как демодулятор, электрический выходной сигнал которого пропорционален приложенному давлению.

давления

Принцип действия обобщенного волоконно-оптического датчика состоит в следующем.

1.Оптическое излучение от источника проходит через передающий оптический канал на чувствительный элемент (ЧЭ), находящийся под воздействием измеряемой величины.

2.В результате физического воздействия оптические свойства ЧЭ изменяются, что в свою очередь приводит к изменению параметров оптического излучения.

3.Далее преобразованное оптическое излучение через приемный оптический канал поступает на регистрирующее устройство.

На представленном примере излучение от свстодиода (СИД) по волоконно-оптическому тракту через разветвитель поступает на (ЧЭ). Границы ЧЭ выполняют роль зеркал: подвижного М2 и неподвижного M1, расположенных в исходном состоянии па расстоянии h0. Таким

образом, ЧЭ представляет собой интерферометр Фабри-Перо слабого контраста с базой h0.

Отраженное от интерферометра излучение через волоконно-оптический тракт и разветвитель поступает на фотоприёмное устройство (ФП), выходной сигнал которого пропорционален мощности регистрируемого излучения.)

Вакуумныедатчики

•При производстве подложек для микроэлектронных устройств, оптических компонентов,­ а также в ходе проведения химических и других технологических процессов­ бывает необходимо измерять очень низкие давления. Без таких измерений не обходятся и при проведении некоторых научных экспериментов, например, в космических­ исследованиях. Термин вакуум означает давление ниже атмосферного, но, как правило, он употребляется в случаях практического полного отсутствия давления­ газов. Абсолютный вакуум получить невозможно, даже в космическом пространстве­ нет ни одной зоны, где бы полностью отсутствовала материя.

•Вакуум можно измерять и традиционными датчиками, при этом будут регистрироваться­ отрицательные значения давления по отношению к атмосферному, но это очень неэффективный подход. Обычные датчики давления не могут определять­ очень низкие концентрации газов из-за низкого отношения сигнал/шум. В отличие от традиционных датчиков давления измерители вакуума работают на совершенно других принципах, которые основываются на некоторых физических­ свойствах молекул газов и заключаются в определении числа молекул в заданном­ объеме. К таким физическим свойствам относится теплопроводность, вязкость, ионизация и другие.

ВакууметрыПирани

Для измерения температуры в состав датчиков обычно входят либо термопары, либо платиновые терморезисторы.

Камера датчика разделена на две идентичные секции. В одной из секций газ находится при эталонном давлении (например, при 1 атм =760 торр), а вторая расположена в вакуумной камере, давление в которой необходимо измерить.

В каждой камере есть нагреваемый термочувствительный элемент, который для уменьшения теплопередачи через окружающие твердые предметы подвешен на очень тонких соединительных элементах. Желательно, чтобы обе камеры имели одинаковые форму, конструкцию и размеры, для того чтобы кондуктивные и радиационные потери тепла в них были идентичными. Чем симметричнее конструкция камер, тем лучше компенсируются паразитные теплопотери.

Термосенсоры нагреваются при помощи электрических нагревателей или за счёт саморазогрева.

термисторов

В рассматриваемом датчике нагревательным элементом является термистор с отрицательным температурным коэффициентом (ОТК.). Сопротивления термисторов равны и имеют сравнительно низкий номинал, поэтому в них возможно протекание процесса саморазогрева. Эталонный термистор Sr включен в схему самобалансирующегося­ моста, в

состав которого входят также резисторы: Rv , Rr , R2 и ОУ. Мостовая схема автоматически выводит температуру термистора Sr на постоянный уровень Tr. Конденсатор С не допускает

возникновения в схеме колебательных режимов. То же самое напряжение Е, которое используется для нагрева эталонного термистора, подается на чувствительный термистор­ Sv,

через резистор Rv, равный резистору Rr. Выходное­ напряжение снимается относительно чувствительного­ термистора имеющего температуру Tv.

Другиеспособыизмерениявакуума

Конструктивныеисполнениясовременных

датчиковдавления