Содержание

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В

УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 2

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ 9

СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА 11

Модуль 1 16

Модуль 2 20

Модуль 3 33

Модуль 4 41

Модуль 5 49

Модуль 6 55

Модуль 7 64

Модуль 8 68

Модуль 9 74

Модуль 10 77

Глава 1. Особенности датчиковой аппаратуры 81

1.1. Понятие «датчик». Классификация датчиков 81

1.2.Характеристики датчиков 91

1.2.1. Порог чувствительности 91

1.2.2. Предел преобразования 91

1.2.3. Метрологические характеристики 92

1.2.4. Надежность 93

1.2.5. Эксплуатационные характеристики 94

1.3. Метрологическое обеспечение датчиков 94

1.4. Принципы выбора датчиков 106

Глава 2. Принципы преобразования в датчиках 110

2.1. Реостатные преобразователи 110

2.2. Индуктивные и трансформаторные преобразователи 111

2.3. Струнные и стержневые преобразователи 120

2.4. Ультразвуковые преобразователи 127

2.5. Индукционные преобразователи 132

2.6. Термоэлектрические преобразователи 136

2.7. Пьезоэлектрические преобразователи 144

2.7.1.Уравнение пьезоэффекта 144

2.7.2. Уравнения ПЭП 149

2.7.3. Электрические схемы подключения ПЭП 151

2.7.4. Конструкции ПЭП 154

2.7.5. Повышение помехоустойчивости ПЭП 157

2.7.6. Оценка чувствительности ПЭП 158

2.7.7. Пьезоэлектрический преобразователь с

использованием обратного эффекта 158

2.8. Преобразователи с устройствами

пространственного кодирования 159

2.8.1. Контактные преобразователи «угол-код» 163

2.8.1.1. Барабанные контактные преобразователи 165

2.8.1.2. Дисковые преобразователи 165

2.8.2. Фотоэлектрические преобразователи 166

2.8.3 Электромагнитные преобразователи «угол-код» 168

2.9. Гироскопические приборы и устройства 170

2.9.1. Трехстепенные гироскопы 171

2.9.1.1. Общие сведения 171

2.9.1.2. Свободный гироскоп с одним датчиком угла 173

2.9.1.3. Блок свободных гироскопов 174

2.9.1.4. Гироскоп трехстепенной управляющий 174

2.9.1.5. Гироскоп поплавковый астатический 174

2.9.1.6. Вибрационный гироскоп 176

2.9.2. Двухстепенные гироскопы 177

2.9.2.1. Двухстепенной скоростной гироскоп 178

2.9.2.2. Скоростной гироскоп с электрической пружиной 180

2.9.2.3. Поплавковый гироскоп 180

Глава 3. Волоконно-оптические датчики 182

3.1. Взаимодействие оптического излучения с оптическими

средами 182

3.1.1. Основные требования к приемникам

волоконно-оптического излучения 182

3.1.2. Материалы волоконно-оптических элементов 184

3.1.3. Взаимодействие оптического излучения

с полупроводниками 188

3.1.3.1.Поглощение излучения полупроводниками 189

3.1.3.2. Собственное поглощение 190

3.1.3.3. Примесное поглощение излучения 190

3.2. Принципы преобразования в волоконно-оптических

датчиках физических величин 191

3.3. Амплитудные ВОД (ВОД с модуляцией интенсивности) 194

3.4. Волоконно-оптические датчики поляризационного типа 200

3.5. Волоконно-оптические датчики на основе

микромеханических резонаторов, возбуждаемых светом 202

3.6. Характеристики микрорезонаторных ВОД

физических величин 206

3.7. Оптическое мультиплексирование ВОД физических величин 211

3.8. Волоконно-оптические гироскопы 212

3.8.1. Принцип действия ВОГ 213

3.8.2. Принципиальная схема ВОГ 215

3.8.3. Чувствительность ВОГ 219

3.8.4. Волоконно-оптический гироскоп с эрбиевым источником 223

3.9. Оптические элементы, используемые в

волоконно-оптических датчиках 227

3.9.1. Входные окна 227

3.9.2. Световоды 227

3.9.3. Оптические фильтры 229

3.9.4. Иммерсионные линзы 231