ИП на эффектах взаимодействия металлов с

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Часть 1

Москва, 2008 г.

УДК681.58

ББК 32.96 - 04

Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия

редакционно-издательским советом МГУПИ

Рецензенты:

Доктор технических наук, Соколов В.В.

профессор

Каплан Борис Юхимович

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ: учебное пособие: в 2 ч. – М.: МГУПИ, 2007. – Часть 1. – с. 129

В пособии излагается введение в теорию измерительных преобразователей физических величин, вводятся метрологические характеристики, которые необходимо оптимизировать при разработке и применении измерительных преобразователей.

Даются описания и математические модели физических полей различной природы (электрического, магнитного, гидравлического, теплового, акустического, оптического);

приводятся основные свойства вещества в различных состояниях (газ, жидкость, металлы, диэлектрики, полупроводники).

На основе анализа эффектов взаимодействия полей различной природы с веществом в различных состояниях, показаны принципы, положенные в основу разработки технических средств для получения измерительной и управляющей информации.

Пособие предназначено для студентов, специализирующихся по специальностям:

190100 – Приборостроение;

190200 – Приборы и методы контроля качества и диагностики;

190900 – Информационно-измерительная техника и технологии;

191000 – Технология приборостроения

Табл. 5. Ил. 33. Библиограф.: 28 назв.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 5

2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 11

2.1. Обобщенная функциональная схема ИП 11

2.2. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности ИП 14

2.3. Аддитивные и мультипликативные погрешности ИП 16

2.4. Трансформация погрешности последовательностью ИП 18

2.5. Дополнительная погрешность ИП 24

2.6. Динамическая погрешность ИП 27

2.7. Взаимодействие ИП с объектом измерений 28

2.7.1. Типы ИП и их особенности 28

2.7.2. Энергетическое согласование ИП 32

2.8. Итоги рассмотрения общих характеристик ИП 34

3. АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ИП 36

3.1. Общие замечания 36

3.2. ИП на базе операционных усилителей 37

3.2.1. Операционный усилитель как элемент ИП 37

3.2.2. Парирование аддитивной составляющей погрешности усилителя 42

4. ВЕЩЕСТВО И ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ 45

4.1. Вводные замечания 45

4.2. Вещество 46

4.2.1. Газ 46

4.2.2. Жидкость 48

4.2.3. Твердое тело 49

4.3. Описание физических полей 49

4.4. Электростатическое поле 54

4.5. Поле движущихся электрических зарядов 60

4.5.1. Поле зарядов, движущихся линейно с постоянной скоростью 60

4.5.2. Поле зарядов, движущихся с ускорением 63

ИП НА ЭФФЕКТАХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛОВ С

ПОСТОЯННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ 66

5.1. Постановка задачи 66

5.2. Общая характеристика металлов 66

5.3. Эффекты при воздействии внешнего электрического поля на металл 69

5.4. ИП на основе эффекта Зеебека 75

5.5. ИП на основе терморезистивного эффекта 79

5.6. ИП на основе тензорезистивного эффекта 82

5.7. Схемы подключения параметрических ИП 87

5.7.1. Потенциометрическое подключение ИП 87

5.7.2. Мостовые схемы подключения ИП 91

6. ПОЛУПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ 97

6.1. Вводные замечания 97

6.2. Структура полупроводников и типы проводимостей 98

6.3. ИП состава газов на основе полупроводников 103

6.3.1. Элементы теории сорбции 103

6.3.2. Изготовление и методика применения ИП состава газов 108

7. ДИЭЛЕКТРИКИ В НИЗКОЧАСТОТНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ 111

7.1. Общая характеристика процессов 111

7.2. Питание емкостных (конденсаторных) ИП 115

7.3. Емкостные ИП с изменением геометрических параметров 120

7.4. Емкостные ИП с изменением диэлектрической проницаемости среды 123

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 127