- •Раздел 1 Классификация датчиков и их характеристики Тема 1. Классификация датчиков и передаточные функции
- •Передаточная функция
- •Тема 2. Статические и динамические характеристики
- •2.1. Диапазон измеряемых значений (максимальный входной сигнал)
- •2.2. Диапазон выходных значений
- •2.3. Точность
- •2.4. Калибровка
- •2.5. Ошибка калибровки
- •2.6. Гистерезис
- •2.7. Нелинейность
- •2.8. Насыщение
- •2.9. Воспроизводимость
- •2.10. Мертвая зона
- •2.11.Разрешающая способность
- •2.12. Специальные характеристики
- •2.13. Выходной импеданс
- •2.14. Сигнал возбуждения
- •2.15. Динамические характеристики
- •2.16. Факторы окружающей среды
- •2.18. Надежность
- •3 Физические принципы работыДатчиков
- •3.1. Электрические заряды, поля и потенциалы
- •3.2. Емкость
- •3.2.1 Конденсатор
- •3.2.2. Диэлектрическая проницаемость
- •3 Физические принципы датчиков
- •3.1. Магнетизм
- •3.2 Закон Фарадея
- •3.3 Соленоид
- •3.4. Магнетизм
- •3.5 Тороид
- •3.6 Постоянные магниты
- •3.7. Индукция
- •3.8. Сопротивление
- •3.9 Удельное сопротивление
- •3.10 Температурная чувствительность
- •3.11 Тензочувствительность
- •3.6. Пьезоэлектрический эффект
- •3.7 Пьезоэлектрические пленки
- •3.8. Пироэлектрический эффект
- •3.9 Эффект Холла
- •3.10 Эффекты Зеебека и Пельтье
- •3.11. Звуковые волны
- •3.12.1 Температурные шкалы
- •3.11.2 Тепловое расширение
- •3.11.3 Теплоемкость
- •3.12. Теплопередача
- •3.12.1 Теплопроводность
- •3.12.2 Тепловая конвекция
- •3.12.3 Тепловое излучение
- •3.12.3.1 Излучающая способность
- •3.13 Световое излучение
- •4 Преобразователи светового излучения: конструкции,классификация, свойства
- •4.1 Принцип действия и основные типы преобразователей
- •4.2 Преобразователи оптического изображения: конструкция, принцип работы
- •4.3 Преобразователь оптических изображений в электрические сигналы
- •4.4 Физические принципы работы пзс-матрицы
- •5 Объемные извещатели
- •5.1 Общие положения
- •5.2 Пассивные оптико-электронные извещатели
- •5.3 Зеркальная система.
- •5.4 Линза Френеля.
- •6 Комбинированные извещатели
- •7 Индуктивные преобрпазователи: их конструкция и схемы включения
- •7.1 Принцип действия и конструкция
- •7.2 Схемы включения
- •7.3 Цифроаналоговые преобразователи
- •7.4 Цап с токозадающими резисторами.
- •7.5 Цап с матрицей r-2r
- •8 Контактные датчики, конструкции, схемы включения в системы безопасности.
- •8.1 Характеристики герконов
- •9 Магнитоупругие преобразователи
- •9.1 Принцип действия и конструкция
- •9.2 Электронная система защиты для периметральных оград и зданий гардвайр – серия gw400
- •9.2.1 Назначение
- •9.2.3 Микрофонный кабель
- •9.3 Зонные анализаторы Гардвайр
- •9.6 Извещатель охранный трибоэлетрический багульник
- •9.7 Устройство и принцип действия гюрза-035
- •9.8 Радиоволновое средство обнаружения газон
3.2 Закон Фарадея
Отклонение электрических зарядов приводит к формированию электрического поля, которое, в свою очередь, вызывает появление разности потенциалов в проводящем материале, что означает, протекание в нем электрического тока.
Интенсивность магнитного поля в любой отдельно взятой точке определяется вектором В, касательным к силовой линии поля, проходящей через эту точку. Для лучшей наглядности будем считать, что количество силовых линий, проходящих через единицу площади поперечного сечения (перпендикулярного этим линиям), пропорционально модулю вектора В. Тогда можно утверждать, что там, где силовые линии расположены ближе друг к другу, плотность магнитного потока В больше, а там, где они значительно отстоят друг от друга, плотность меньше. (В часто называется магнитной индукцией).
Поток магнитного поля определяется следующим соотношением:
, (3.28)
где интеграл взят по поверхности, для которой определена FB.
Для определения вектора магнитной индукции В можно воспользоваться лабораторной методикой, где в качестве тестового объекта применяется элементарный положительный электрический заряд qQ. Пусть заряд перемещается в магнитном поле со скоростью V. При этом на заряд действует отклоняющая сила FB (рис. 3.1 ЗА), направленная под прямым углом к вектору скорости. Следует отметить, что вектор V во время движения заряда в магнитном поле меняет свое направление. Это приводит к тому, что заряд перемещается по спиральной, а не по параболической траектории (рис. 3.13Б). Движение по спирали является причиной возникновения магниторезистивного эффекта, на основе которого можно реализовать магниторезистивные датчики. Отклоняющая сила FB пропорциональна величине заряда, скорости его движения и магнитной индукции, т.е.
(3.29)
Вектор FB всегда направлен под прямым углом к плоскости, сформированной векторами V и В, т.е. он всегда перпендикулярен этим векторам. По правилу нахождения произведения векторов можно записать, что
(3.30)
где φ— угол между векторами v и В. Уравнение (3.30) часто применяется для выражения магнитной индукции через единицы заряда, скорости его движения и отклоняющей силы. Единица измерения В — (Ньютон/Кулон)/(метр/секунду). В системе СИ эта единица называется тесла (Тл). Поскольку Кулон/секунду = 1 Амперу, 1 Тл = ШьютонДамперхметр). Часто используется старая единица измерения магнитной индукции — Гаусс. Для перевода единиц из одной системы в другую можно воспользоваться соотношением: 1 Тл = 104 Гаусс.
(А) (Б)
Рис. 3.13 А — положительный заряд при перемещении через магнитное поле подвергается действию отклоняющей силы, Б — спиральное движение электрического заряда в магнитном поле.
3.3 Соленоид
Устройство, применяемое на практике для формирования магнитного поля, называется соленоидом. Он представляет собой длинный провод, намотанный в форме спирали, по которому протекает электрический ток I. При этом длина спирали намного превышает ее диаметр. Магнитное поле соленоида является векторной суммой полей, образованных его отдельными витками.