Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Электрические элементы



Существуют три основных электрических элемента: конденсатор, катушка индук-тивност и резистор. В таблице 3.4 приведены основные уравнения, описывающие поведение идеальных элементов. Эти уравнения получены из законов Кирхгофа, выведенных из закона сохранения энергии:

Первый закон Кирхгофа: Полный ток, втекающий в узел, равен сумме токов, вытекающих из него (т.е. алгебраическая сумма токов в узле всегда равна нулю)

Второй закон Кирхгофа: В замкнутой электрической цепи алгебраическая сум­ма напряжений на всех участках цепи равна величине приложенной э.д.с. Предположим, что датчик можно представить в виде схемы, показанной на рис. 3.50Б. Для нахождения уравнения этой схемы воспользуемся первым законом Кирхгофа, который часто называют законом токов. Для узла схемы и каждого тока можно записать следующие выражения:


Глава 3 Физические приципы датчиков

После подстановки уравнений (3.163) в выражение (3.162) получим искомое со­отношение:

 
 


 


В уравнении (3.164) отношение е/Л, — входной ток, а К,, К, и Vi — измеряемые выходные напряжения Для получения уравнения (3.164) надо определить значе­ния трех переменных: i1 i2 и i3 и вывести три динамических уравнения. Применяя выражение (3.162), можно свести эти три уравнения в одно Отметим, что каждый элемент в этом уравнении имеет размерность тока — Ампер (А).

Аналогии

Впредыдущих разделах механические, тепловые и электрические элементы рас­сматривались по отдельности. Однако, если посмотреть на динамические урав­нения этих элементов, можно заметить их схожесть. Поэтому возможно, напри­мер, взять механический или тепловой элемент, построить для него эквивалент­ную электрическую схему и анализировать ее при помощи законов Кирхгофа. В таблице 3.4 приведены сосредоточенные элементы механических, тепловых и элек­трических схем совместно с уравнениями, описывающими их поведение. Для ме­ханических компонентов использовался второй закон Ньютона, а для тепловых -закон охлаждения Ньютона.

В первой колонке таблицы 3.4 даны линейные механические элементы и их уравнения, выраженные через силу (/)• Во второй колонке приведены линейные тепловые элементы и их уравнения, выраженные через тепло (Q) А в третьей и четвертой колонках даны электрические аналоги элементов, приведенных в пер­вых двух столбцах. Эти аналоги (конденсатор, индуктор и резистор) описаны с помощью выражений для напряжения и тока. Приведенные аналоги могут при­меняться при оценке параметров датчиков, а также промежуточных тепловых и механических элементов между объектом и окружающей средой.


Литература

1 Halliday, D and Resnick, R Fundamentals of Physics, 2nd ed John Wiley & Sons, New York, 1986

2 Crotzer, D R and Falcone, R Method for manufacturing hygnstors U S patent 5,273,777, 1993

3 Meissner, A Uber piezoelectnsche Krystalle bei Hochfrequenz Z Tech Phys 8(74), 1927

4 Neubert, H К R Instrument transducers An introduction to their performance and design, 2nd ed Clarendon Press, Oxford, 1975

5 Radice, R F Corona discharge poling process, U S patent 4,365, 283, 1982

6 Southgate, PD.Appl Phys Lett 28, 250, 1976

7 Jaffe, В , Cook, W R , and Jaffe, H Piezoelectric Ceramics Academic Press, London,1971



8 Mason, W P Piezoelectric Crystals and Their Application to Ultrasonics Van Nostrand, New York, 1950

9 Megaw, H D Ferroelectncity in Crystals Methuen, London, 1957

 

10 Tamura, M , Yamaguchi, T, Oyaba, T, and Yoshimi, T J Audio Eng Soc 23(31) 1975

11 Elliason, S Electronic properties of piezoelectric polymers Report TRITA-FYS 6665 from Dept of Applied Physics, The Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 1984

12 Piezo Film Sensors Technical Manual Measurement Specialties, Inc , Fairfield, NJ, 1999, available from www msiusa com

13 Oikawa, A and Toda, К Preparation of Pb(Zr,Ti)03 thin films by an electron beam evaporation technique Appl Phys Lett 29,491, 1976

14 Okada, A Some electrical and optical properties of ferroelectric lead-zirconite-lead-titanate thin films 7 Appl Phys , 48,2905, 1977

15 Castelano, R N and Femstein, L G Ion-beam deposition of thm films of ferroelectric lead-zirconite titanate (PZT) J Appl Phys, 50, 4406, 1979

16 Adachi, H , et al Ferroelectric (Pb, La)(Zr, Ti)03 epitaxial thin films on sapphire grown by RF-planar magnetron sputtering J Appl Phys 60, 736, 1986

17 Ogawa, T, Senda S , and Kasanami, T Preparation of ferroelectric thin films by RF sputtering J Appl Phys 28-2, 11-14, 1989

18 Roy, D , Krupanidhi, S В , and Dougherty, J Excimer laser ablated lead zirconite titanate thm films J Appl Phys 69, 1, 1991

19 Yi, G, Wu, Z., and Sayer, M Preparation of PZT thin film by sol-gel processing electrical, optical, and electro-optic properties J Appl Phys 64(5), 2717-2724, 1988

 

20 Kawai, H The piezoelectricity ofpoly(vinyhdene fluoride) Jpn J of Appl Phys 8,975-976,1969

21 Meixner, H , Mader, G, and Kleinschmidt, P Infrared sensors based on the pyro-electnc polymer polyvinyhdene fluoride (PVDF) Siemens Forsch Entwicl Ber Bd 15(3), 105-114, 1986

22 Kleinschmidt, P Piezo- und pyroelektnsche Effekte In Sensonk W Heyward Springer, Heidelberg, 1984, Chap 6

23 Semiconductor Sensors Data Handbook Philips Export В V, Eindhoven, 1988

24 Ye, С , Tamagawa, T, and Polla, D L Pyroelectnc PbTiOs thm films for mi-crosensor applications In Transducers'91 Lnternational conference on Sohd-State Sensors and Actuators Digest of Technical Papers, Schooley, J , ed IEEE, New York, 1991, pp 904-907

25 Beer, А С Galvanomagnetic Effect in Semiconductors Solid State Physics F Seitz and D Tumbull, eds Academic Press, New York, 1963

26 Putlye, E H The Hall Effect and Related Phenomena Semiconductor monographs, Hogarth, ed Butterworths, London, 1960

27 Sprague Hall Effect and Optoelectronic Sensors Data Book SN-500, 1987

28 Williams, J Thermocouple measurement In Linear applications handbook Linear Technology Corp , 1990

29 Seebeck, T, Dr Magnetische Polarisation der Metalle und Erze durch Temper-aturDifTerenz Abhaandulgen der Preussischen Akademic der Wissenschaften, pp 265-373, 1822-1823

30 Benedict, R P Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, 3rd ed John Wiley & Sons, New York, 1984

31 LeChateher, H Copt Tend, 102, 1886

32 Carter, E Fed Dictionary of Inventions and Discoveries Crane, Russak and Co , New York, 1966

33 Peltier, J С A Investigation of the heat developed by electric currents in homogeneous materials and at the junction of two different conductors, Ann Phys Chem ,56,1834

34 Thomson, W On the thermal effects of electric currents in unequal heated conductors Proc R Soc VII, 1854

35 Manual on the Use of Thermocouples in Temperature Measurement ASTM, Philadelphia, 1981

36 Doebehn, E О Measurement Systems Application and Design, 4th ed McGraw-Hill, New York, 1990

37 Holman J P Heat Transfer, 3rd ed McGraw-Hill, New York, 1972

38 Fraden, J Blackbody cavity for calibration of infrared thermometers US patent 6447160,2002

39 Thompson, S Control Systems Engineering & Design Longman Scientific & Technical, Essex, UK, 1989

40 Mac Donald, D К С Thermoelectricity an introduction to the pnnciples John Wiley & Sons, New York, 1962

6-Дж Фраидсн


ГЛАВА 4




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.