t_foi
.pdfизмеримое с напряжением питания, при этом величина тока мало зависит от последнего. Наибольшее практическое значение имеют германиевые (от 400 до 2000 нм, λmax = 1500 нм) и кремниевые (от 400 до 1000 нм, λmax = 900 нм) фотодиоды.
Фототранзисторы используют усилительные свойства комбинированных p-n-p и n-n-p структур. С их помощью величина фототока, возникающего в одном из полупроводниковых переходов, включенном в обратном направлении, усиливается в десятки раз (коллекторный переход). Эти преобразователи имеют световой вход в области базы транзистора и включаются по схеме с общим эмиттером.
В заключение необходимо отметить, что до сих пор одним из самых совершенных фотоприемников в диапазоне от 380 до 780 нм является человеческий глаз. Глаз содержит два типа чувствительных к свету элементов, называемых колбочками и палочками. Общее число палочек в сетчатке составляет 130 млн. Они определяют светочувствительность глаза. Каждые 10 палочек связаны со зрительным нервом, по которым и передаются электрические сигналы. Колбочки менее чувствительны и наиболее активны при нормальных условиях освещения, именно, они преимущественно обеспечивают различение цветов и высокую разрешающую способность.
Техническим аналогом человеческому глазу являются приборы с зарядовой связью (ПЗС), нашедшие широкое применение в цифровой фото- и видеоаппаратуре. Однако даже в самых совершенных ПЗСматрицах насчитывается лишь несколько миллионов чувствительных элементов, что в десятки тысяч раз меньше числа нервных окончаний человеческого глаза.
140
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Афанасьев А.А. Физические основы измерений : учебник для студ. высш. учеб. заведений. М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 240 с.
2.Шишмарев В.Ю. «Технические измерения и приборы»: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 384 с.
3.Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник. под ред. Е. Л. Свинцова М. : «Техносфера», 2005. – 578 с.
4.Котюк А.Ф. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь, 2006. – 95 с.
5.Камке Д. Физические основы единиц измерения / Д. Камке,
К. Кремер. – М. : Мир, 1980. – 208 с.
6.Левшина Е. С. Электрические измерения физических величин (измерительные преобразователи): учебное пособие для вузов / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий – Л. : Энергоатомиздат, 1983. – 320 с.
7.Основы метрологии и электрические измерения : учебник для вузов / Б. Я. Авдеев и др.; под ред. Е. М. Душина. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л. – Энергоатомиздат, Ленингр. отд., 1987. – 480 с.
8.Спектор С. А. Электрические измерения физических величин. Методы измерения: учебное пособие для вузов / С. А. Спектор – Л. : Энергоатомиздат, Ленингр. отд., 1987. – 320 с.
9.Хофманн Д. Техника измерения и обеспечение качества : справочник: пер. с нем. / Д. Хофманн – М. : Энергоатомиздат, 1983. – 472 с.
141
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. |
3 |
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ................................................................... |
6 |
2. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ............................................................................................. |
7 |
2.1. Физические величины и единицы измерения............................................... |
7 |
2.2. Физические основы базисных эталонов единиц измерений ........................ |
9 |
2.3. Основные функции измерительной системы.............................................. |
15 |
2.4. Определение измерения и следствия из него.............................................. |
18 |
2.5. Классификация средств измерений............................................................. |
19 |
2.6. Виды и методы измерений........................................................................... |
21 |
2.7. Измерение параметров электрических цепей ............................................. |
24 |
2.7.1 Мостовой метод измерения. Теория мостовых схем............................. |
24 |
2.7.2. Резонансный метод измерения параметров двухполюсника ............... |
29 |
3. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ.................................................. |
32 |
3.1. Закон Гейзенберга ........................................................................................ |
32 |
3.2. Шумы ............................................................................................................ |
38 |
3.2.1. Влияние броуновского движения на показания гальванометра........... |
38 |
3.2.2. Тепловой шум ......................................................................................... |
42 |
3.2.3. Дробовой эффект .................................................................................... |
46 |
3.2.4. Квантовый шум....................................................................................... |
49 |
4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ .................................................... |
52 |
4.1. Измерительные преобразования и измерительные преобразователи........ |
52 |
4.2. Характеристики измерительных преобразователей неэлектрических |
|
величин ................................................................................................................ |
56 |
4.3. Классификация преобразователей............................................................... |
57 |
4.4. Резистивные преобразователи механических величин .............................. |
60 |
4.4.1. Контактные преобразователи................................................................. |
60 |
4.4.2. Реостатные измерительные преобразователи ....................................... |
62 |
4.4.3. Тензометрические преобразователи (тензорезисторы) ........................ |
65 |
4.5. Электромагнитные преобразователи........................................................... |
71 |
4.5.1. Индуктивные, взаимоиндуктивные, магнитоупругие |
|
преобразователи ...................................................................................... |
71 |
4.5.2. Индукционный преобразователь ........................................................... |
77 |
4.6. Электростатические преобразователи......................................................... |
80 |
4.6.1. Емкостные преобразователи .................................................................. |
80 |
4.6.2. Пьезоэлектрические преобразователи................................................... |
88 |
5. ТЕПЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ............................................................................... |
95 |
5.1. Физические основы тепловых измерений................................................... |
95 |
5.2. Терморезисторы.......................................................................................... |
100 |
5.3. Термоэлектрические преобразователи...................................................... |
108 |
6. ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ......................................................................... |
117 |
6.1. Физические основы оптических измерений ............................................. |
117 |
6.2 Источники оптического излучения ............................................................ |
129 |
6.3. Приемники оптического излучения .......................................................... |
130 |
6.3.1. Тепловые приемники............................................................................ |
131 |
6.3.2. Фотоэмиссионные детекторы............................................................... |
132 |
6.3.3. Полупроводниковые детекторы........................................................... |
135 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................. |
141 |
142
Учебное издание
Сюрдо Александр Иванович Бирюков Дмитрий Юрьевич
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Редактор И.В. Меркурьева
Подписано в печать |
|
Формат 60×84 1/16. |
Бумага типографская |
Плоская печать |
Усл. печ. л. |
Уч.-изд. л. |
Тираж |
Заказ |
Редакционно-издательский отдел УрФУ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 rio@mail.ru
143