logo
датчики

Тема 3. Используемые физические эффекты.

Физические параметры, явления и эффекты, используемые для преобразования неэлектрических величин в электрические сигналы (физика работы датчиков): заряды, поля, потенциалы, ёмкость, сопротивления, магнетизм, индукция, пьезоэлектрический эффект, эффект Холла, Зеебека, Пельтье, звуковые волны, температурные и тепловые явления материалов, теплопередача, световое взаимодействие, биофизические параметры человека и др.

Основные принципы функционирования современных датчиков и их особенности приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Основные физические принципы функционирования датчика.

Эффект или явление

Преобразование

Сущность

Пироэлектрический эффект

Температура - электричество

Возникновение электрозарядов на гранях кристаллов при повышении температуры

Термоэлектрический эффект

Тепловая энергия - электроны

Испускание электронов при нагревании металла в вакууме

Электротермический эффект Пельтье

Электричество - тепловая энергия

Поглощение (генерация) тепловой энергии при электротоке в цепи с биметаллическими соединениями

Электротермический эффект Томсона

Температура и электричество - тепловая энергия

Поглощение (генерация) тепловой энергии при разных температурах участков в однородной цепи

Теплопроводность

Тепловая энергия - изменение физических свойств

Переход тепла внутри объекта в область с более низкой температурой

Тепловое излучение

Тепловая энергия - инфракрасные лучи

Оптическое излучение при повышении температуры объекта

Эффект Зеебека

Температура - электричество

Возникновение ЭДС в цепи с биметаллическими соединениями при разной температуре слоев

Фотогальванический эффект

Свет - электричество

Возникновение ЭДС в облучаемом светом p-n переходе

продолжение таблицы 1.

Эффект фотопроводимости

Свет - электросопротивление

Изменение электросопротивления полупроводника при его облучении светом

Эффект Зеемана

Свет, магнетизм - спектр

Расщепление спектральных линий при прохождении света в магнитном поле

Эффект Рамана (комбинационное рассеяние света)

Свет - свет

Возникновение в веществе светового излучения, отличного по спектру от исходного монохроматического

Эффект Поккельса

Свет и электричество - свет

Расщепление светового луча на обыкновенный и необыкновенный при прохождении через пьезокристалл с приложенным к нему электронапряжением

Эффект Керра

Свет и электричество - свет

Расщепление светового луча на обыкновенный и необыкновенный в изотопном веществе с приложенным к нему электронапряжением

Эффект Фарадея

Свет и магнетизм - свет

Поворот плоскости поляризации светового луча при прохождении через парамагнитное вещество

Эффект Холла

Магнетизм и электричество - электричество

Возникновение разности потенциалов на гранях твердого тела при пропускании через него электротока и приложении магнитного поля

Эффект Доплера

Звук, свет - частота

Изменение частоты при взаимном перемещении объектов

Магнитосопротивление

Магнетизм и электричество - электросопротивление

Увеличение электрического сопротивления твердого тела в магнитном поле

Магнитострикция

Магнетизм - деформация

Деформация ферромагнитного тела в магнитном поле

Пьезоэлектрический эффект

Давление - электричество

Возникновение разности потенциалов на гранях сегнетоэлектрика, находящегося под давлением