вход Вход Регистрация



Гальваномагнитные преобразователи (ГМП) основанные на физических эффектах, которые возникают в тех твердых телах, которые находятся в магнитном поле при движении в них заряженных частичек. Как измерительные преобразователи (ГМП) практическое применение нашли главным образом полупроводнику ГМП, основанные на использовании эффектов Холла и Гауса. Эффект Холла состоит в возникновении поперечного различия потенциалов (е.р.с. Холла) на боковых гранях пластины, а эффект Гауса, или магниторезистивный эффект, оказывается в изменении электрического сопротивления пластины. Оба эффекты обусловлены изменением траектории движения заряженных частичек в магнитном поле, возникают одновременно и связанные между собой так, что каждый из них приводит к ослаблению другого. Выбирая определенным чином конструкцию и состав материала преобразователя, можно усилить один из эффектов и ослабить другой, создавая таким образом преобразователи Холла, или магниторезистивные преобразователи.

Преобразователь Холла является четырехполюсником, который за обычай изготовляется в виде тонкой пластинки или пленки из полупроводникового материала. Токовые электроды 1 и 2 (рис. 9-1) выполняются по всей ширине поперечных граней, которая обеспечивает равномерное распределение входного тока по сечению преобразователя. Потенциальные (Холловые) электроды 3 и 4 расположены в центральной части продольных граней.

Рис.34

 

В магнитном поле носителе заряда под действием сил Лоренца F = еvВ меняют свою траекторию, вследствие чего на одной из боковых граней концентрация зарядов одного знака увеличивается, тогда как на противоположной грани — уменьшается. Возникающее при этом различие потенциалов (е.р.с. Холла) определяется формулой:

Eхл = Rхл φ (Kгеом, θ) IВ соs α/d

где Rхл — стала Холла, зависимая от свойств материала преобразователя;

φ (Kгеом, θ) — функция, зависимая от геометрии преобразователя и так называемого угла Холла θ между векторами плотности тока и напряженности электрического поля что вызывает его, которое визначаэться подвижностью носителей зарядов и значением магнитной индукции

α- угол между вектором магнитной индукции и магнитной осью преобразователя, совпадающей в первом приближении с нормалью к плоскости преобразователя.

Исходная величина преобразователя Холла, как видно из уравнения , пропорциональная произведению двух входных величин — тока и магнитной индукции. Таким образом, преобразователь Холла является множительным преобразователем.

Динамические характеристики преобразователей Холла. Время установления е.р.с. Холла характеризуется временами релаксации τ = ε/γ, где ε — диэлектрическая проницаемость, γ — удельная проводимость материала преобразователя. Для часто используемых материалов τ=10-11÷10-13 c, поэтому постоянная Холла частотно-независимая при частотах до 1011 Гц. Межэлектродные емкости у преобразователей Холла составляют единице пикофарад, поэтому их влияние обозначается при частотах порядка десятков и сотен мегагерц. Однако при работе в сменных магнитных полях возникают некоторые явления, которые ограничивают частотные свойства датчиков Холла.

 


Датчики Холла широкое применение нашли в приборах для измерения постоянных токов, начиная от единиц до десятков килоампер. На рис.35 приведенный общий вид датчика тока на основе эффекта Холла на ток 2000 А.

 

Рис.35

 

С точки зрения метрологии датчикам Холла как элементам измерительных систем присущий следующие виды погрешностей :

· Погрешность нуля .Этот вид погрешности обусловленный дрейфом остаточного напряжения и есть одной из составных погрешности, которые тяжелее устраняются. Погрешность нуля является основной характеристикой, которая определяет возможность применения преобразователей Холла для измерения слабых магнитных полей .

· Погрешность линейности . Погрешность линейности определяет отклонение исходной величины от линейной зависимости при равномерному изменению индукции. В диапазоне от 0 до 10 Тл нелинейность может составить 1÷10 %. Малую погрешность линейности (0,2)% при магнитной индукции до 1 Тл имеют датчики из арсенида-фосфида индия (Inasp).

· Погрешность от собственного магнитного поля датчика. Этот тип погрешности определяется конструктивными особенностями датчика, который приводит к асимметрии магнитного поля.

· Погрешность направленности, обусловленная пространственным расположением датчика по отношению к вектору магнитной индукции.

· Временная стабильность.

· Температурная погрешность, которая для лучших видов составляет (5÷10) 10-5 К-1..

 

Случайные новости

3.6. Понятие о запасе стойкости

При изменению в некоторых границах коэффициентов дифференциального уравнения стойкой системы автоматического регулирования, что то самое при изменению параметров регулированного объекта и регулятора, точка, которая изображает положение системы в пространстве или плоскости коэффициентов параметров будет перемещаться внутри области стойкости системы (например рисунки 3.12 и 3.13). Чем дали от поверхности кривой, которая ограничивает эту область, находится рассмотренная точка, тем большим запасом стойкости владеет система регулирования.

С другой стороны, состояние системы определяется распределением корней ее характеристического уравнения в комплексной плоскости, и для стойкости системы необходимо, чтобы все корни находились в левой части этой плоскости. Таким образом, можно сказать, что в плоскости корней характеристического уравнения системы чертою стойкости есть воображаема полуось. Удаленность корней от воображаемой оси также определяет запас стойкости. Так, запас стойкости может быть охарактеризован растоянием от воображаемой оси ближайшей к нее пары комплексных соединенных корней, названной степенью стойкости. Чаще запас стойкости системы характеризуют углом , составленным воображаемой осью с лучом, который соединяет ближайший комплексный корень с началом координат, тангенс этого куга называется степенью колебальности m, а его синус - коэффициентом затухания . Обе последние величины однозначно определяют степень затухания наиболее слабой затухающей составляющей процесса и связан для системы второго порядка - однозначно с максимумом амплитудно-частотной характеристики М.

Рисунок 3.18 – График, который иллюстрирует „запас стойкости” системы по размещению корней в комплексной плоскости Рисунок 3.19 – График, который иллюстрирует „запас стойкости” системы по ее АФХ в разомкнутом состоянии

 

Если свойства системы заданы ее частотными характеристиками, запас стойкости удобно характеризовать удаленностью амплитудно-фазовой характеристики разомкнутой системы регулирования от точки с координатами (-1, и0) (рисунок 3.19). Запас стойкости может быть охарактеризован двумя численными величинами: запасом стойкости по модулю и запасом стойкости за фазой.

Под запасом стойкости по модулю имеют на внимании длину отрезка с, то есть расстояние от точки с координатами (1, и0) к точки пересечения АФХ разомкнутой системы с отрицательной действительной полуосью. Эта величина показывает, насколько должен увеличиваться модуль АФХ разомкнутой системы, чтобы она оказалась на границе стойкости. Под запасом стойкости за фазой понимают величину угла , который образуется отрицательной действительной полуосью и лучом, который соединяет начало координат с точкой пересечения АФХ разомкнутой системы и окружности, радиуса, равного единицы, с центром в начале координат. Эта величина показывает, насколько должно увеличиться отставания по фазе в разомкнутой системе, чтобы замкнутая система оказалась на границе стойкости.

Понятие о запасе стойкости может быть введено и из других пониманий. Например, исходя из алгебраических критериев стойкости, можно отметить., что запас стойкости будет тем более, чем больше неровности соответствующего критерия будут изъяты от равенства. Можно было бы дать формулирование понятия запаса стойкости и относительно критерия Михайлова. Однако для дальнейшего изложения удобно это понятие ввести относительно частотного критерия, как это и было сделано.

 

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру