Страница: 2/3
пускание электронов при падении света физическое тело. Для вылета
электронов из физического тела им необходимо преодолеть энергети-
ческий барьер. Поскольку энергия фотоэлектронов пропорциональна
1hc/л0 (где1 h0 - постоянная Планка,1 с0 - скорость света,1 л0 - длина вол-
ны света), то, чем короче длина волны облучающего света, тем больше
энергия электронов и легче преодоление ими указанного барьера.
1Эффект фотопроводимости, или внутренний фотоэффект,0 - это из-
менение электрического сопротивления физического тела при облучении
его светом. Среди материалов, обладающих эффектом фотопроводимости,
- ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS и др. Максимум спектральной чувствитель-
ности CdS приходится приблизительно на свет с длиной волны 500-550
нм, что соответствует приблизительно середине зоны чувствительности
человеческого зрения. Оптические датчики, работающие на эффекте фо-
топроводимости, рекомендуется использовать в экспонометрах фото- и
кинокамер, в автоматических выключателях и регуляторах света, обна-
ружителях пламени и др. Недостаток этих датчиков - замедленная ре-
акция (50 мс и более).
1Фотогальванический эффект0 заключается в возникновении ЭДС на
выводах p──n-перехода в облучаемом светом полупроводнике. Под воз-
действием света внутри p──n-перехода появляются свободные электроны
и дырки и генерируется ЭДС. Типичные датчики, работающие по этому
принципу, - фотодиоды, фототранзисторы. Такой же принцип действия
имеет оптико-электрическая часть двухмерных твердотельных датчиков
изображения, например датчиков на приборах с зарядовой связью
(ПЗС-датчиков). В качестве материала подложки для фотогальваничес-
ких датчиков чаще всего используется кремний. Сравнительно высокая
скорость отклика и большая чувствительность в диапазоне от ближней
инфракрасной (ИК) зоны до видимого света обеспечивает этим датчакам
- 4 -
широкую сферу применения.
1Пироэлектрические эффекты0 - это явления, при которых на по-
верхности физического тела вследствие изменений поверхностного тем-
пературного "рельефа" возникают электрические заряды, соответствую-
щие этим изменениям. Среди материалов, обладающих подобными свойс-
твами: и множество других так нызываемых пи-
роэлектрических материалов. В корпус датчика встроен полевой тран-
зистор, позволяющий преобразовывать высокое полное сопротивление
пиротехнического элемента с его оптимальными электрическими заряда-
ми в более низкое и оптимальное выходное сопротивление датчика. Из
датчиков этого типа наиболее часто используются ИК-датчики.
Среди оптических датчиков мало найдется таких, которые облада-
ли бы достаточной чувствительностью во всем световом диапазоне.
Большинство датчиков имеет оптимальную чувствительность в довольно
узкой зоне ультрафиолетовой, или видимой, или инфракрасной части
спектра.
Основные преимущества перед датчиками других типов: 1. Возмож-
ность бесконтактного обнаружения. 2. Возможность (при соот-
ветствующей оптике) измерения объектов
как с чрезвычайно большими, так и с необычайно малыми раз-
мерами.
3. Высокая скорость отклика. 4. Удобство применения интег-
ральной технологии (оптические дат-
чики, как правило, твердотельные и полупроводниковые),
обеспечивающей малые размеры и большой срок службы.
5. Обширная сфера использования: измерение различных физичес-
ких величин, определение формы, распознавания объектов и
т.д.
Наряду с преимуществами оптические датчики обладают и некото-
рыми недостатками, а именно чувствительны к загрязнению, подвержены
влиянию постороннего света, светового фона, а также температуры
(при полупроводниковой основе).
_Датчики давления. В датчиках давления всегда испытывается боль-
шая потребность, и они находят весьма широкое применение.
Принцип регистрации давления служит основой для многих других типов
датчиков, например датчиков массы, положения, уровня и расхода жид-
- 5 -
кости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления
осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафраг-
мы, трубки Прудона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют
достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получе-
ние электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), ем-
костные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики
давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно
сложны в изготовлении.
В настоящее время в качестве датчиков давления все шире ис-
пользуются тензометры. Особенно перспективными представляются полк-
проводниковые тензометры диффузионного типа. Диффузионные тензомет-
ры на кремниевой подложке обладают высокой чувствительностью, малы-
ми размерами и легко интегрируются с периферийными схемами. Путем
Реферат опубликован: 11/03/2006