Характеристики физических преобразователей

Преобразователем является прибор, который трансформирует изменение одной физической величины в изменения другой. В терминах электроники преобразователь обычно определяется как прибор, превращающий неэлектрическую величину в электрический сигнал или наоборот (рисунок 4.1).

Рис. 4.1. Схема работы преобразователя

Каждый преобразователь действует на основе определенных физических принципов и образует присущий этим принципам передающий канал - т.е. канал утечки информации.

Функции приборов и электронных устройств можно разделить на два основных вида - обработка электрических сигналов и преобразование какого-либо внешнего физического воздействия в электрические сигналы. Во втором случае основную роль выполняют датчики и преобразователи.

Многообразные эффекты внешнего мира не ограничиваются в своих проявлениях лишь электрическими сигналами. Многочисленны различные физические явления (звук, свет, давление и т.д.) - их можно насчитать не менее нескольких десятков. Для преобразования информации о физических явлениях в форму электрического сигнала в электронных системах используются чувствительные элементы — датчики. Датчики являются началом любой электронной системы, играя в ней роль источников электрического сигнала.

Существуют два вида датчиков:

- специально разработанные для создания необходимого электрического сигнала;

- случайные, являющиеся результатом несовершенства схемы или устройства.

По форме преобразования датчики могут быть разделены на преобразователи сигнала и преобразователи энергии.

На преобразователь воздействуют определенные силы, что порождает определенную реакцию. Любой преобразователь характеризуется определенными параметрами.

Наиболее важными из них являются.

Чувствительность. Это отношение изменения величины выходного сигнала к изменению сигнала на его входе.

Разрешающая способность, характеризующая наибольшую точность, с которой осуществляется преобразование.

Линейность. Характеризует равномерность изменения выходного сигнала в зависимости от изменения входного.

Инертность, или время отклика, которое равно времени установления выходного сигнала в ответ на изменение входного сигнала.

Полоса частот. Эта характеристика показывает, на каких частотах воздействия на входе еще воспринимаются преобразователем, создавая на выходе еще допустимый уровень сигнала.

По физической природе преобразователи делятся на многочисленные группы, среди которых следует отметить фотоэлектрические, термоэлектрические, пьезоэлектрические, электромагнитные и акустоэлектрические преобразователи, широко использующиеся в современных системах связи, управления и обработки информации (рисунок 4.2).