Кроме отображения сигналов, принадлежащих различным областям, друг на друга, необходимо также иметь возможность отображать друг на друга сигналы из одной и той же области. В этом случае энергетическое явление преобразуется в подобное ему энергетическое явление с сохранением соответствующей информации, содержащейся в исходном явлении. Может понадобиться увеличить мощность явления (усиление мощности), или опустить какую-то ненужную информацию (фильтрация). Такие преобразователи мы подробно рассмотрим в параграфе 3.3, где речь пойдет об электронной обработке сигналов.
Происходящие в веществе физические эффекты, используемые для отображения сигналов из различных областей называют эффектами переноса, тогда как для отображения сигналов в пределах одной области используются происходящие в веществе эффекты, называемые прямыми. Вот примеры эффектов переноса: из электрической области в тепловую — эффект Пельтье; из тепловой области в электрическую — эффект Зеебека; из магнитной области в электрическую — эффект Холла. Примеры прямых эффектов, происходящих в веществе: в электрической области — электрическое сопротивление; в механической области — упругость.
В отношении свойства датчиков преобразовывать энергию различают два типа датчиков: пассивные и активные.
Пассивными являются такие датчики, которые функционируют без потребления энергии от вспомогательного источника (см. рис. 2.68(а)). Средняя
мощность сигнала на выходе Ро является частью средней мощности Рр отдаваемой измеряемым объектом Однако физически реализуемое преобразование энергии всегда сопровождается потерями (мощности Р), поэтому:
Рi=Р0+Рl.
Возможно, в принципе, накопление энергии в датчике на короткое время. Следовательно, приведенное выше соотношение справедливо только для значений, являющихся результатом усреднения на протяженном интервале времени. Когда измеряемый объект нельзя сильно нагружать, то есть он может отдавать лишь очень малую входную мощность, существенным становится коэффициент полезного действия (кпд) η пассивного датчика:
Конечно, кпд процесса преобразования не так важен в случае, когда на входе имеется большая мощность Все механические вольтметры, амперметры и ваттметры являются примерами этого класса пассивных датчиков В них электрическая энергия преобразуется в механическую энергию в форме потенциальной энергии сжатой пружины подвижной системы измерительного прибора.
Активными являются такие датчики, которым требуется вспомогательный источник питания (см рис. 2.28(b)). Выходная мощность датчика Р0 почти полностью берется из этого вспомогательного источника питания, отдающего мощность Рps. Мощность, которую отдает измеряемый объект, практически равна нулю. Требуется лишь совсем малая мощность Рc, чтобы управлять выходной мощностью датчика (на рис. 2.68(b) этот процесс преобразования схематически изображен в виде заслонки). Подавая мощность от вспомогательного источника можно реализовать датчики с усилением, обладающие очень высокой чувствительностью.
Рис. 2.68. Пассивный и активный датчики Рi— мощность на входе, Р0 — мощность на выходе, Рl — мощность, которая теряется в процессе преобразования, Рc — мощность управляющего воздействия, Рpc — мощность вспомогательного источника (а) Пассивный датчик. (b) Активный датчик.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.