1. В чем достоинство частотного метода измерения?

2. Как зависит частота колебаний натянутой струны от силы натяжения и от длины струны?

Глава 12 фотоэлектрические датчики

§ 12.1. Назначение. Типы фотоэлектрических датчиков

Фотоэлектрические датчики реагируют на изменение освещенности. Как правило, фотоэлектрический датчик состоит из источника и приемника светового потока (ПСП). Источником светового потока может быть сам объект измерения или специальный осветитель (на-

пример, в виде обычной лампы накаливания). Опытный сталевар, рассматривая через темно-синий светофильтр расплавленный ме­талл, может определить «на глаз» его температуру, необходимость внесения каких-либо добавок.

По световому потоку, исходящему от раскаленного или расплав­ленного металла, фотоэлектрический пирометр автоматически из­меряет температуру. В данном случае источником светового потока является сам объект измерения (рис. 12.1, а).

Однако чаще используются лампы накаливания, создающие по­стоянный световой поток, а его изменение происходит под влияни­ем перемещения шторки (рис. 12.1, 6), прохождения света через контролируемую среду (рис. 12.1, в), под влиянием свойств контро­лируемого объекта, от которого отражается световой поток (рис. 12.1, г). В соответствии с этими возможными вариантами из­менения светового потока с помощью фотоэлектрических датчиков можно измерять перемещение и подсчитывать число предметов, определять уровень, прозрачность, задымленность, Цвет различных материалов, оценивать качество обработанной поверхности <блеск, шероховатость, окраска). Фотоэлектрические датчики используют в оптико-электронных преобразователях различных величин. Здесь следует напомнить, что более 75 % всей информации, которую по­лучает человек, воспринимается с помощью зрения. Поэтому и фо­тоэлектрические датчики, воспринимающие оптическую информа­цию, находят широкое применение. С помощью фотоэлектрических датчиков осуществляется и так называемое «техническое зрение».

В приемниках светового потока фотоэлектрических датчиков используется фотоэффект. Под фотоэффектом понимают измене­ние свойств материала при изменении его освещенности. Различают внешний, внутренний и вентильный фотоэффект. Внешний фотоэф­фект состоит в том, что под влиянием потока излучения электроны вылетают из катода электронной лампы и ток эмиссии зависит от освещенности катода. Внутренний фотоэффект проявляется в том,

что активное сопротивление полупроводникового материала зави­сит от его освещенности. При вентильном фотоэффекте между сло­ями освещенного проводника и неосвещенного полупроводника, разделенных тонким изоляционным слоем, возникает ЭДС, которая зависит от освещенности. При внешнем фотоэффекте носители тока выходят за пределы материала, при внутреннем — остаются внутри полупроводника. Вентильный фотоэффект, строго говоря, тоже является внутренним фотоэффектом.

Все фотоэлектрические датчики являются селективными (изби­рательными), т. е. их чувствительность зависит от частоты светового излучения. Иными словами, эти датчики реагируют на определен­ный цвет: красный, зеленый, синий или другой, включая и невиди­мую часть спектра (инфракрасное и ультрафиолетовое излучения). Диапазон длин волн видимого света А, = 0,38-^0,78 мкм. Более корот­кие волны относятся к ультрафиолетовому диапазону, более длин­ные — к инфракрасному.