Материал: Измерительное преобразование

= 4,5

= 1,0 м

- Расстояние между пластинами конденсатора.

Пусть wt = π/2, тогда sinwt = 1 т.к. sinπ/2 = 1

. Задание №6

Если проводник, находиться в вакууме облучать пучками света, то с его поверхности вырываются электроны - это явление называется внешним фотоэлектрическим эффектом.

Функция преобразования для внешнего фотоэлектрического эффекта может быть представлена в виде уравнения Эйнштейна( закон сохранения энергии):

Где:

А - работа выходаПостоянная планка = 6,625*10-34 Дж*с

ν - частота, которая = С/λ, где С - скорость света в вакууме = 3*108 м/с,

λ - длина волны- скорость электрона

Условие 1. h*ν ≥ A

2. ν ≥ A/hν - красная граница фотоэффекта

К фотоэлектрическим приемникам, объединенным общим названием "фотоэлементы", относятся преобразователи, в которых используются явление внешнего или внутреннего фотоэффекта: вакуумные и газонаполненные фотоэлементы, фоторезисторы, вентильные фотоэлементы, фотодиоды и фототриоды, фотогальваномагнитные фотоэлементы.

Принцип действия этих фотоэлементов заключается в том что кванты света, достигая чувствительной поверхности, выбивают фотоэлектроны, которые увлекаются внешним электрическим полем и создают фототок.

Вакуумный фотодиод:

Вакуумный фотодиоды предназначены для измерения параметра световых пучков (освещение рабочего места)

Для измерения световых пучков малой интенсивности используются фотоэлектрические умножители (усилители электронов)

В последнее время широко применение получают оптические преобразователи в качестве вспомогательных узлов и элементов измерительных узлов и элементов измерительных приборов, схем автоматики и телемеханики, вычислительной техники.

Дано:= 1,6*10-36 Дж

λ = 628нм

При этом необходимо учесть, что пучок света направляется на металлический катод К фотоэлемента. Освобожденные электроны через анод А замыкают цепь и гальванометр; регистрируется ток J. Кинетическая энергия освобожденного электрона

Необходимо определить передаточную функцию электрона и работу выхода А.Постоянная Планка = 6,625*10-34 Дж*с

В задачи используется уравнение Планка в виде:

h*(C/λ) = Wкин+A

отсюда следует, что

А = h*(C/λ) -Wкин

ν = С/λ = 1,6*108/628 = 2,55*105м/с

A = h*ν - Wкин = 6,625*10-34*2,55*105 - 1,6*10-28 = 0,1*10-28 Дж

9. Задание №7

Все многообразие электромагнитных преобразователей можно разделить на две группы. Первую группу составляют параметрические электромагнитные преобразователи, реализующие две основные разновидности функций преобразования:

= w2/Zm ; М = w1w2/ Zm

Где:- индуктивность обмотки преобразователя, имеющего w витков;

М - взаимная индуктивность обмоток преобразователя, имеющего w1 и w2 витков соответственно.

Эти две разновидности функций преобразования определяют два основных типа параметрических электромагнитных преобразователей: индуктивные и трансформаторные.

Измерение индуктивности или взаимной индуктивности этих преобразователе осуществляется за счет измерения параметров, определяющее магнитное сопротивление Zm такими параметрами м.б. геометрические размеры специально вводимых в магнитную цепь воздушных зазоров.

Тогда индуктивность или взаимная индуктивность является функцией длины δ или площади s воздушного зазора, которые изменяются под действием изменяемой механической величины.

Параметром, влияющим на величину магнитного сопротивления, может служить магнитная проницаемость μ, которая зависит от величины механических от напряжений.

Преобразователи, в которых входная механическая величина изменяет магнитную проницаемость ферромагнитного материала, получает название магнитоупругих преобразователей. Магнитоупругие преобразователи м.б трансформаторами. Вторую группу составляют генераторные преобразователи, в основу которых положен закон электромагнитной индукции:

Индуктивные преобразователи нашли широкое распространение в датчиках различных механических величин измеряемая величина которая предварительно преобразует перемещение.

Конструкции индуктивных преобразователей перемещение весьма разнообразны, однако все они сводятся в основном к трем разновидностям:

-      преобразователи с перемещенной длинной воздушного зазора

-           преобразователи плунжерного типа

-      преобразователи с распределенными параметрами

Преобразователь с переменной длинной воздушного зазора.

Преобразователи этого типа в основном находят применение для преобразования малых перемещений и других механических величин, предварительно преобразованных в перемещение. Полное электрическое сопротивление преобразователя, можно записать в виде:

Где: R- сопротивление обмотки постоянного тока.

Поскольку полное магнитное сопротивление Zmносит комплексный характер, то

Где: R - магнитное сопротивление воздушного зазора.

Учитывая, что Rδ= δ/μ0, получаем:

Где:

δ - длина воздушного зазора

μ0 - 4π* 10-7 г/м - магнитная проницаемость воздухаплощадь воздушного зазора.

Из выражения 1 следует, что полное сопротивление обмотки постоянному току, для относительного изменения сопротивления преобразователя, вызванного изменением воздушного зазора; получим,

где:  - относительное изменение длины воздушного зазора

- начальное магнитное сопротивление воздушного зазора.

Из выражения 3 следует, что при весьма малых относительных изменениях воздушного зазора, т.е. при весьма малых перемещениях якоря, зависимость  оказывается практически линейной. При проектировании преобразователя заданная величина погрешности линейности является основным ограничением диапазона входных перемещений.

На рис. 5 приведена схема индивидуального преобразователь с изменяющейся величиной воздушного зазора, который состоит из ферритного сердечника 1, катушки индуктивности 2, подвижного ферритного сердечника 3, который закреплен на консоли 4.

При изменении линейных перемещений (Р) ферритовых сердечник 3 перемещается вертикально, изменяя величину воздушного зазора, что приводит к изменению индуктивности преобразователя.

В качестве измерительной схемы для индуктивных датчиков, как правило, используется мостовая схема.

Условие равновесия (баланса) мостовой схемы можно представить в виде уравнения:

Так как сопротивление, включенные в каждое плечо моста, является комплексными. Тогда:

Необходимо в уравнение 1 подставить значение комплексных сопротивлений из уравнений 5 и 6 получим условие равновесия мостовой схемы, приняв между собой вещественные и мнимые части по отдельности.

Полученные условия равновесия в виде двух уравнений, использовать для расчета сопротивления R3 и С.

Величины сопротивления резисторов R2 и R4 выбираются из условий максимальнойчувствительности мостовой схемы, которая обеспечивается при равенстве суммарныхсопротивлений всех плеч мостовой схемы.

Дано:

= 71Ом= R4 = 2500 Ом= 13*103 Г=11,5*10-3 Гц