59
Әрі
қарай
қалыптасқан
оптикалық
сәулелер
фотоқабылдағыш
құрылғысына түсіп, өлшенетін шамаға пропорционал болатын электр
сигналдары қалыптасады. Электрлік буында электр сигналдары өңделеді және
шығыс құрылғысына түседі. Шығыс ақпаратты аналогтық электрлік сигнал,
сандық код, бір қолданылатын командалар түрінде көрсетуге болады, ол
өлшенетін ақпартты қолданушының жұмыс сипатына және қызметіне
байланысты болады.
Сурет 2.10 - Оптоэлектронды ФШД жалпы құрылымдық сызбасы
2.2.4 Температураны түрлендіру әдістері
Бұрын белгілі болғандай температураны түрлендіру көпқызметті ФШД
міндетті өлшеу процедурасы болып табылады. Ағымдағы үрдіс температурасы
туралы ақпарат мұндай датчиктерде екі мағынада қолданылады: біріншіден
ортаның қысымын өлшеудің дәлдігін көтеру мақсатында температура қателігін
түзету үшін, екіншіден, негізгі параметрді есептеуге қажетті қосымша параметр
есебінде, мысалы шығын өлшегіштер мен энергия тасымалдауыштардағы газ
немесе суықтықтың шығыны ретінде [41]. Экологияда температура табиғи және
қоғамдық қауымдастықты сипаттайтын маңызды параметр болып табылады.
Ауқымды масштабта температураның өзгеруі торнадо, боран, құйын, қар
көшкінін және т.б. апаттарды тудырады. Ауа мен топырақтың температурасы
егінге, өрт қауіптілігіне және т.б. тікелей әсер етеді. Тіпті адам денсаулығының
басты индикаторы адам денесінің температурасы болып есептеледі. Сондықтан
мониторинг ортасының температурасын бақылау және өлшеу төтенше
оқиғаларды мониторингтеу жүйелерінің басты міндеті болып табылады. Атап
көрсетсек, көпқызметті ФШД арналған температура түрлендіру барлық
тәсілдерінде қысымды өлшеу тәсілдерімен үйлесімділігін ескере отырып екі
әсерді қолдануға қолайлы болып табылады: терморезистік және жартылай
өткізгішті элементтердегі p-n көшудегі жүргізілетін әсерлер [13,с.52; 28,с.102].
Аталған тәсілдерді анағұрлым нақты қарастырайық.
1. Терморезистік тәсіл.
Мұндай тәсіл тәжірибеде кең таралған және тұрақты түрде қолданылады.
Ол негізінен материалдардың (өткізгіш, жартылай өткізгіш) электр
өткізгіштігін өлшеуге қолданылады.
60
Терморезистік сенсорларда СЭ ретінде жұқа пленкалы және диффуздық
термокедергілер (ТК) қолданылады. Жұқа пленкалы термокедергілер
материалы болып никель (Ni), мыс (Cu), платина (Pt) табылады. Pt-
термокедергілер өте нақты және өлшеу диапазоны кең болады. Көпқызметті
ФШД көрсетілген термокедергілер пленка түрінде қалыптасқан жартылай
өткізгішті немесе пьезокерамикалық СЭ, СЭ материалына шаңдалған немесе
СЭ тыс дискретті элемент түрінде беріледі.
Жеке алғанда платиналық термокедергісінің температурадан аналитикалық
тәуелділігі мына түрде болады:
)
1
(
2
0
BT
AT
R
R
T
,
(2.24)
мұндағы R
T
және R
0
кедергілері Pt–ТС жұмыс және бөлме
температураларына сәйкестігі; А, В, С – аппроксимацияланатын функцияның
кестелік коэффициенттері.
Мыс пен никель негізіндегі термокедергілер
анағұрлым арзан және
технологиялық болып табылады, температура диапазонында платиналық
термокедергілер
қарағанда мыс пен никель негізіндегі термокедергілер
аз
қолданыста болады.
Жұқа металлдық пленкалардың кедергісінің температурадан
)
(T
f
R
TC
температуралық тәуелділігі сызықтық болады, сондықтан олардың сызбасында
сызықтанатын элементтер қажет етілмейді.
Металл пленкалы негіздегі термокедергілердің
жалпы кемшілігі,
термокедергілер
кіші номинальды кедергісі және аз термосезімталдығы болып
табылады, ол меншікті кедергісінің аздығына баланысты болады.
Қазіргі кезде резистік паста негізінде жасалған қалың пленкалы ТК кеңінен
қолданыс табуда. Пасталар ТК аз номинальдан (ондаған және жүздеген ОМ)
теріс және оң ТКС (-4 тен 0,5)%/◦C дайындауға мүмкіндік береді, ол жұқа
пленкалы термокедергілерде
қол жетімсіз.
Қалың пленкалы термокедергілерінің температурадан тәуелділігі сызықсыз
болады, сондықтан олардың сипаттамаларын сызықтау үшін оларды көпірлік
сызбаға енгізуді немесе тұрақты резисторлы термокедергілерді
тізбектей-
параллель байланысты қолданады.
Жоғары температуралық сезімталдық дискретті және интегральды
жартылай өткізгішті термокедергілер
болады, олар ФШД корпусына тікелей
орналасады.Дискретті
жартылай
өткізгішті
термокедергілерінің
температурадан тәуелділігі мына өрнекпен жеткілікті нақты сипатталған:
R
T
=R
N
exp(–B/T), одан T=В/(lnR
Т
– lnR
N
)
(2.25)
мұндағы Т – абсолютті температура;
N
R
және
T
R
– N және T градустағы
сәйкес кедргілер; B – термокедергілер
материалының тұрақтысы (анықтамалық
шама), өлшемі абсолюттік градуста беріледі (К).
Достарыңызбен бөлісу: |
