Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки




Рис. 4.48

Полный ток фотодиода / можно рассматривать как сумму 1 = -г+ф=Г, +5Ф, (4 150)

где /ф - фототок, определяемый световым потоком Ф; 5 - чувствительность.

Значение темпового тока сильно зависит от температуры. Фотодиоды - малоинерционные преобразователи. Их постоянная времени имеет порядок 10" - 10" * с.

В генераторном режиме фотодиод включают по схеме, приведенной на рис. 4.48, а, и он сам является источником тока. Фототок, напряжение на нагрузке £/„ и чувствительность можно определить по ВАХ, приведенной на рис. 4.48, б.

Особенности применения фотоэлектрических преобразователей для измерения несветовых величин. Фотоэлектрические приобразовате-ли, используемые для измерения несветовых величин, имеют ряд особенностей. Имеется возможность измерения без контакта с объектом измфения, отсутствует механическое воздействие на объект измерения. Преобразователи чувствительны к силе света и его цвету. Их недостатком является большая погрешность, которая в основном определяется усталостью, старением и зависимостью параметров преобразователя от температуры. Вследствие этих особенностей фотоэлектрические преобразователи нашли применение в основном в следующих случаях.

1.При измерениях, в которых преобразователь работает в релей-ном режиме. Примером может служить измерение частоты вращения вала, имеющего диск с отверстиями. Диск прерывает луч света, падающий на фотоэлектрический преобразователь. Измеряемая скорость преобразуется в частоту электрических импульсов.

2. В качестве прямого преобразователя в компенсационных измерительных приборах.

З.При измерении несветовых величин, когда промежуточной величиной преобразования является величина световая, например, при из-мфении концентрации вещества в растворе, когда промежуточной величиной является изменение поглощения света раствором..




Рис. 4.49

Для уменьшения погрешности измерения фотоэлектрические преобразователи включаются в дифференциальные или компенсационные измерительные цепи. Дифференциальная схема с двумя фотоэлектрическими преобразователями, служащая для измерения концентрации раствора, приведена на рис. 4.49. Первый луч света от источника 1 проходит через обьект. измерения 2, например через кювету с исследуемым раствором, и попадает на фоторезистор 3. Второй луч проходит через применяемый для настройки прибора оптический клин 4 и попадает на второй фоторезистор 5. Фоторезисторы включены в мостовую цепь. Благодаря дифференциальной схеме компенсируются температурные и другие аддитивные погрешности. Однако вследствие разброса характеристик и параметров фотоэлектрических преобразователей каналы дифференциальной цепи несколько отличаются друг от друга, и компенсация получается неполной. Достоинством схемы является ее пригодность для измерения быстропеременных величин. Инерционность прибора обусловливается инерционностью фотоэлектрических преобразователей и выходного прибора.

Меньшую погрешность имеют дифференциальные схемы с одним фотоэлектрическим преобразователем (рис. 4.50,д). По этой схеме лучи света с одного и другого каналов попеременно освещают фотоэлектрический приобразователь 1. Коммутация осуществляется с помощью диска 2, имеющего отверстия и вращающегося с постоянной скоростью при помощи синхронного двигателя СД. Световой готок, пада1дщий на фотоэлектрический преобразователь, модулирован и изменяется во времени, как показано на рис. 450,6. Племенная составляющая светового потока

ДФ = ф ф п о

(4.151)


о ф

а)



где Фп - световой поток, прошедший через объект измерения 3; Фо - образцовый световой поток, прошедший через оптический клин 4.

Пфеменная составляющая светового потока преобразуется в пфе-менное напряжение и усиливается. В рассматриваемом приборе оба канала дифференциальной измерительной цепи различаются меньше, чем в предыдущем, и лучше компенсируются аддитивные погрешности.

Вследствие модуляции светового луча уменьшается частотный диапазон прибора, увеличивается его инерционность. При таком способе измфения измеряемый частотный диапазон ограничивается частотой модуляции, причем верхняя частота диапазона должна быть на порядок меньше частоты модуляции. В качестве ошического модулятора обычно применяется электромеханическое устройство. Его использование усложняет прибор и уменьшает надежность.

Дифференциальные оптические приборы могут использоваться как приборы с ручной компенсацией. В этом случае оптический клин соединяется со стрелкой, пфемещающейся по шкале прибора. При измерении оптический клин перемещается до тех пор, пока выходное напряжение (f/jbix на рис. 4.49) и переменная составляющая напряжения (f/jbix на рис 450,д) не будут равны нулю. При этом измерительный и образцовый световые потоки равны между собой, и по положению ошического клина можно судить о значении измеряемой величины.

В приборах с автоматической компенсацией напряжение, пропорциональное разности световых потоков ДФ, подается на ревфсивный двигатель, который автоматически пфемещает оптический клин в нужную сторону.

4.2.12. Ионизационные преобразователи

Принцип действия и конструкция. Ионизационным называется преобразователь, преобразующий интенсивность радиоактивного излучения в электрическую величину. Наибольшее применение нашли ионизационные камеры, газоразрядные счетчики и сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы.

На рис. 4.51,д схематически показана ионизационная камера. Она состоит из цилиндрического металлического корпуса 1, заполненного газом, и металлического электрода 2, расположенного по оси корпуса и изолированного от него изолятором 3. Корпус служит катодом и заземлен, электрод служит анодом. При помещении камфы в пространство с ионизирующим излучением находящийся в ней газ ионизируется. Если к электродам приложить напряжение U, то ионы газа образуют ток. ВАХ камеры при некоторой постоянной интенсивности излучения приведена на рис. 4.51,5. Пока напряжение и ток малы, а ко-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [60] 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0109