3 Датчики и преобразователи

Датчик, сенсор (от англ. sensor) —Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температуру, расход, концентрацию, частоту, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Датчики и преобразователи по принципу действия подразделяются на:

• Оптические (фотодатчики).

• Магнитоэлектрические. (В том числе на основе эффекта Холла).

• Пьезоэлектрические.

• Термоэлектрические.

• Тензоэлектрические.

• Датчики перемещения. (Ёмкостные, индуктивные, потенциометрические ).

• Другие

Приемники оптического излучения

К приемникам оптического излучения относятся: вакуумный  фотоэлемент, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), полупроводниковый фотодиод, фоторезистор , фототранзистор и т. д. Часто физические приемники излучения в литературе называют детекторами.

В принципе, все приемники селективны, т. е. их чувствительность к восприятию излучения зависит от длины волны этого излучения. Однако в ограниченном спектральном диапазоне и в пределах определенной погрешности приемник может быть не селективным.

Зависимость величины, характеризующей реакцию приемного устройства, от величины воздействия оптического излучения определяется чувствительностью S

,

где dI – изменение тока приемника, вызванного изменением падающего потока, на величину dФ.

Для линейного участка приемника чувствительность определяется по формуле:

.

Для некоторых приемников чувствительность может быть оценена не током (А/Вт, А/лм), а напряжением (В/Вт; В/лм) или какой–либо другой величиной.

Фотометрические методы исследования базируются на способности жидких сред (растворов) поглощать и/или рассеивать, преломлять или отражать электромагнитное излучение, менять плоскость его поляризации и даже излучать электромагнитную энергию под воздействием световой или тепловой энергии возбуждения или в результате химической реакции .

Все фотометрические методы определения концентрации вещества требуют градуировки.

.

Магнитоэлектрические приборы.

Магнитоэлектрический измерительный прибор предназначен для измерения силы электрического тока, напряжения или количества электричества в цепях постоянного и переменного тока. Подвижная часть измерительного механизма прибора перемещается вследствие взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током. При протекании по виткам рамки тока возникают силы, образующие вращающий момент .Ток к рамке подводится через пружинки или растяжки, создающие противодействующий вращающий механический момент. Под действием обоих моментов рамка перемещается на угол, пропорциональный силе тока в рамке. Непосредственно через обмотку рамки можно пропускать только небольшие токи силой от нескольких мка до десятков ма, чтобы не перегреть обмотки и растяжки. Для расширения пределов измерений по току и по напряжению к рамке подключают шунтирующие и добавочные сопротивления, подключаемые извне или встроенные.   Отличительные особенности прибора — равномерная шкала, хорошее успокоение, высокие точность и чувствительность, малое потребление мощности; они чувствительны к перегрузкам, к механическим сотрясениям и ударам и мало чувствительны к влияниям внешних магнитных полей и окружающей температуры. Датчик ЭДС Холла.

Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле.

При помощи Холла ЭДС датчика можно измерять любую физическую величину, которая однозначно связана с магнитным полем; в частности можно изменять силу тока, так как вокруг проводника с током образуется магнитное поле, которое можно измерить.

Датчики тока Линейные датчики Холла могут быть использованы в составе измерителей силы тока в пределах от 250 мА до тысяч ампер. Важнейшим достоинством таких датчиков является полное отсутствие электрической связи с измеряемой цепью. Линейные датчики позволяют измерять постоянные и переменные токи, в том числе токи довольно высокой частоты. Если линейный датчик Холла расположен вблизи проводника с током, то выходное напряжение датчика пропорционально индукции магнитного поля, окружающего проводник. Величина индукции, в свою очередь, пропорциональна току.