Схема розподілу напруги.
Схеми включення болометрів.
Принцип дії тенмоелементов заснований на ефекті Зеєбека: виникнення ЕРС в ланцюзі, що складається з 2-х різнорідних матеріалів, в місцях їх спаю. Як металів використовують мідь, алюміній, срібло, кремній, телур. Постійна часу (t) термопари становить сотні мілісекунд, чутливість: 0,1 мкВ / град, т. Е. Зміна температури на 1 градус призводить до зміни напруги на 0,1.
Недолік - велика постійна часу (t)
Гідність - підвищення чутливості при збільшенні t ° С.
Болометри характеризується зміною опору R від світлового потоку.
Зміна параметрів болометра, що відбувається під дією змінюється світлового потоку засновано на внутрішньому фотоефекті. Фізика даного ефекту дозволяє здійснити вимір світлового потоку в великому діапазоні довжин хвиль до далекої інфрачервоної (ІК) області (l = 50).
Основний матеріал, який застосовується при виготовленні болометрів - германій.
Існує кілька типів схем включення болометрів. Вибір типу схеми включення здійснюється відповідно до різних факторів:
Рівень фонової засвітки (УФЗ) -рівень магнітного випромінювання, який не несе корисної інформації
УФЗ - залежить від зовнішніх джерел електромагнітного випромінювання, що не залежать від об'єкта регулювання, і не несуть в собі корисної інформації. При високому УФЗ використовують диференціальну схему включення фотоприймача з метою мінімізації впливу синфазної перешкоди на інформаційний сигнал. Для цього можна використовувати і бруківку схему включення фотоприймача. Позитивним ефектом від мостової схеми є включення в діагональ моста високочутливого вимірювального приладу, так як компенсація ФЗ здійснюється балансуванням плечей моста.
Якщо потік нульовий (DФ = 0), то отримуємо темновой струм.
Значення струму підбирається по RН. т. к. струм заданий і RТ - теж, то вибирають RН так, щоб JТ не перевищував заданого (за довідником) значення. При певних напружених харчування настає спочатку електричний, а потім тепловий пробій.
Визначимо умови, при яких відбувається максимальна передача корисного сигналу на вхід попереднього підсилювача. Ця умова має задовольняти максимуму інтегральної чутливості фотоприймача, яка визначається виразом:
Ф (l) - визначається спектральної випромінювальною здатністю джерела випромінювання S (l) - спектральна чутливість фотоприймача
При вивченні корисного сигналу використовується та частина S (l), яка корелює з Ф (l) по довжині хвилі. | S | - максимальна інтегральна чутливість.
Максимальна інтегральна чутливість буде визначати максимальну передачу корисного сигналу. Продифференцировав | S | визначимо, що дана умова виконується при: RН = Rном. де Rном - номінальне значення опору Фотоприлад при номінальному світловому потоці. Номінальний світловий потік визначається нормальними умовами роботи об'єкта управління.
Uпит підбирають виходячи з умови застосовності даного напруги для харчування інших інтегральних мікросхем.
R2 (вхідний опір) рекомендують (для кожного операційного підсилювача індивідуально) не менше 2 кОм.
Коефіцієнт посилення ОУ. з негативним зворотним зв'язком не рекомендують брати більше 100, тому що збільшення КУС тягне за собою звуження смуги підсилюються частот корисного сигналу, а це призводить до спотворення корисної інформації.
В якості попереднього підсилювача зазвичай вибирають прецизійні малошумливі ОУ.
При RН, що перевищує 1 МОм (зазвичай для п'єзодатчиків) вибирають ОУ, щоб його вхідний опір було більше 10 МВМ.
На високих частотах необхідно враховувати паразитні ємності і індуктивності фотоприймача. В цьому випадку еквівалентною схемою заміщення фотоприймача і ОУ є наступна схема:
Сд - паразитна ємність діода Сп - паразитна ємність навантаження і провідників Свх - паразитна ємність вхідного опору ОУ
На високих частотах, в силу малості Хс (ємнісного опору), відбувається шунтування навантаження по корисному сигналу.
Перевагою даної схеми є її простота.
Недолік - підвищення похибки вимірювань при збільшенні динамічного діапазону зміни світлового потоку.
Мостова схема включення.
Ця схема дозволяє вимірювати мале зміна світлового потоку при великій фонової засветке. Це досягається за рахунок балансування плечей моста. В якості опору навантаження може виступати вхідний опір операційного підсилювача.
В даній схемі змінний опір (R1) компенсує початкову фонове засвічення, тим самим підвищується динамічний діапазон виміру світлового потоку, що несе корисну інформацію. Даний потік може бути не модулювати, т. Е. Він має постійну складову. В цьому випадку спектр корисного електричного сигналу не переноситься в іншу область спектра підсилюються частот.
Для того, щоб компенсувати зміну фонове засвічення застосовують включення однотипних фоторезисторов в протилежні плечі моста.
Вхідна напруга, що надходить на вхід попереднього підсилювача буде пропорційно зміні корисного світлового потоку, тому що змінюється фонова засвічення надходить на обидва фоторезистора.
Для того, щоб відокремити постійну складову джерела живлення мостової схеми від вхідних ланцюгів підсилювача використовують розділовий конденсатор С1, тому що параметри вхідних ланцюгів можуть змінюватися під дією різних факторів і впливати на зміну потенціалів j1 і j2. Для узгодження високого вихідного опору мостової схеми застосовують як 1-го каскаду попереднього посилення емітерний повторювач. С2 виконує роль розділового конденсатора, але, крім того, виконує функцію коригуючого пристрою на високих частотах.
Для компенсації зниження вольтової чутливості в області високих частот застосовують коригувальні ланцюга. Коригувальна ланцюг являє собою паралельне включення С2 і R5 послідовно до вихідному сигналу. Оскільки коефіцієнт передачі послідовно включених ланок - це добуток відповідних коефіцієнтів, то загальна ЛАЧХ має вигляд бажаної ЛАЧХ.
Дана схема включення фоторезисторів не дозволяє збільшувати вольтовую чутливість
Для підвищення вольтової чутливості застосовують включення фоторезисторів в протилежні плечі моста і подають на них потік в протифазі, тим самим в два рази збільшується різниця потенціалів від мінливого корисного світлового потоку.
Трансформаторна схема включення фоторезистора
Переваги: Підвищується вольта чутливість фоторезистора за рахунок повного додатки до нього напруги від джерела живлення, так як постійний опір першої обмотки Z1 »0 Відсутність електричного зв'язку по джерелу харчування підвищує перешкодозахищеність каналу передачі. При імпульсних схемах включення фоторезистора виключається дію постійного потоку на виході ланцюга за рахунок застосування розділових конденсаторів, а світловий потік модулюється.
Диференціальна схема включення фоторезисторів.
Ця схема застосовується для отримання диференціального виходу на вхід ОУ, з метою зниження синфазних сигналів. При дифференцируемой схемою включення фоторезистора використовують два джерела живлення, з компенсацією фонової засвітки на загальне навантаження.
Тиск, як і температура, є одним з основних параметрів стану речовини, яке характеризує нормально розподілену силу, що діє з боку одного тіла на одиницю поверхні іншого.
Одиницею вимірювання тиску прийнятий Паскаль, рівний тиску, який створюється силою в 1 ньютон, діючий на площу в 1 м 2. На шкалах вимірників тиску можуть наноситися кратні значення названої одиниці, наприклад, меганьютон на метр квадратний (МН / м 2); бар (1 бар = 10 5 Н / м 2); миллибар (1 мбар = 10 2 Н / м 2). Протягом перехідного періоду дозволяється застосування наступних одиниць: кгс / см 2 = 98066,5 (Н / м 2); мм рт. ст. (1 мм рт. Ст. = 1,00000014 Тор = 133,3224 Н / м 2).
Інші, що раніше застосовувалися одиниці: 1 ат = 1 кгс / см 2 - технічна атмосфера; 1 атм = 1,033227 кгс / см 2 = 760 Тор - фізична атмосфера; 1 мм вод.ст. = 0,00011 кгс / см 2.
В англосаксонських країнах ще знаходять застосування наступні одиниці: 1 фунт / дюйм 2 = 0,070307208 кгс / см 2 (Великобританія) і 1 фунт / дюйм 2 (рsi) = 0,070306682 кгс / см 2 (США). Одиниця рsig (фунт на квадратний дюйм) вживається в США для вимірювання надлишкового (по відношенню до атмосферного) тиску.
Розрізняють абсолютний тиск - це повний тиск, що дорівнює сумі барометричного (атмосферного) і надлишкового (більше атмосферного) тиску; вакуумметрическое тиск (розрідження), яке визначається різницею барометрического і абсолютного тисків.
Засоби вимірювання, призначені для вимірювання тиску, називаються манометрами. Рідинні манометри засновані на гідростатичному принципі - вимірюваний тиск врівноважується тиском висоти стовпа манометричної рідини. У грузопоршневой манометрах сила, що діє на поршень з відомою площею, врівноважується гирями. В деформаційних манометрах вимірюється тиск визначається по деформації пружного (чутливого) елемента. Дія електричних манометрів засноване на залежності електричних параметрів манометричного перетворювача від вимірюваного давленія.Манометри, призначені для вимірювання різниці тисків, називаються дифманометрами.
