20. Электромагнитные преобразователи

Электромагнитные преобразователи составляют большую группу преобразователей для измерения различных физических величин и в зависимости от принципа действия могут быть как параметрическими, так и генераторными. К параметрическим относятся преобразователи, преобразующие изменение входного механического воздействия в изменение параметров магнитной цепи — магнитной проницаемости , магнитного сопротивленияи индуктивности обмоток. К генераторным — преобразователи индукционного типа, использующие закон электромагнитной индукции для получения выходного сигнала. Генераторные преобразователи могут быть выполнены на базе трансформа торов и электрических машин. Измерительные преобразователи, преобразующие естественную входную величину в виде перемещения в изменение индуктивности, называются индуктивными. Измерительные преобразователи, преобразующие естественную входную величину в виде перемещения в изменение индуктивности, называются индуктивными. Преобразователи, преобразующие перемещение в изменение взаимоиндуктивности, принято называть трансформаторными.

21.Оптоэлектронные преобразователи

Оптоэлектроника — это область электроники, в которой в качестве носителя

информации используются электромагнитные волны оптического диапазона.

В отличие от электромагнитных ко-лебаний инфранизкочастотного, звукового, радио- и СВЧ-диа- пазонов параметр «частота» для характеристики электромагнитных колебаний оптического диапазона не применяют. Его заменяет длина волны, которая определяет выбор материала источника и приемника излучения. Кроме того, от длины волны зависит степень передачи и поглощения излучения в различных средах. Элементы оптоэлектроники обладают рядом ценных преимуществ по сравнению с элементами электрических цепей, В оптических цепях носителями сигналов являются электрически нейтральные фотоны, которые в световом потоке не взаимодействуют между собой, не смешиваются и не рассеиваются, что обеспечивает практически полную электрическую развязку входной и выходной цепей, хорошее согласование цепей с разными входными и выходными сопротивлениями. Оптическое излучение характеризуется большим числом параметров (интенсивностью, длиной волны, фазой, частотой, поляризацией и др.), каждый из которых можно использовать для измерения различных физических величин: температуры, давления, геометрических размеров, скорости, концентрации, состава и т. д.

В общем случае оптический преобразователь измеряемой величины X в выходную электрическую величину содержит источник излучения оптического потока Ф, оптический канал (световод) и приемник излучения, воспринимающий поток Ф и преобразующий его в выходной электрический сигнал.

Входная величина может воздействовать на поток Ф двумя путями: непосредственным влиянием входной величинына источник излучения и воздействием величинына параметры оптического канала, по которому распространяется потокОсновные требования к источникам оптического излучения следующие: высокая эффективность преобразования энергии возбуждения в энергию оптического излучения; узкая полоса излучения; направленность излучения; быстродействие, т. е. быстрое возникновение и гашение потока; высокая технологичность и низкая стоимость; совместимость с микросхемами; высокие эксплуатационные характеристики и, в первую очередь, устойчивость к жестким механическим, температурным, радиационным воздействиям; долговечность, надежность; миниатюрность; когерентность генерируемого излучения. Источники оптического излучения подразделяются на тепловые и люминесцентные. К первым относятся лампы накаливания и газозарядные лампы сверхвысокого давления. Ко вторым— электролюминофоры, газоразрядные лампы, оптические квантовые генераторы (лазеры), светодиоды. Из всех перечисленных источников оптического излучения только лазеры являются источниками когерентного излучения. Основными преимуществами лазеров на полупроводниковых материалах является высокий КПД (80—90 %), малые размеры, возможность расширения полосы модуляции, простота модуляции оптического излучения.

Приемники оптического излучения. Приемники излучения преобразуют энергию ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения в электрический и оптический сигналы. Все приемники оптического излучения по принципу действия разделяют на два больших класса — тепловые и фотонные. Среди фотонных приемников различают приемники с внешним и с внутренним фотоэффектом. На внешнем фотоэффекте основаны фотоэмиссионные приемники излучения: фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, электронно-оптические преобразователи. Внутренний фотоэффект используют фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения: фоторезисторы, фотодиоды, фототиристоры и т. д. Основные свойства фотоприемников описываются следующими характеристиками: световой зависимостью фототока от интенсивности лучистого потока при неизменном его спектральном составе.