Главная » Просмотр файлов » книга в верде после распозна

книга в верде после распозна (1024283), страница 31

Файл №1024283 книга в верде после распозна (Евтихеева Н.Н. - Измерение электрических и неэлектрических) 31 страницакнига в верде после распозна (1024283) страница 312017-07-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

ДФ = Ф„ - Ф„ п о

(4.151)

о ф

а)

Ф„ йФ

m_tl

Рис. 4.50

0

где Фп — световой поток, прошедший через объект измерения 3; Ф0 — образцовый световой поток, прошедший через оптический клин 4.

Переменная составляющая светового потока преобразуется в пере­менное напряжение и усиливается, В рассматриваемом приборе оба канала дифференциальной измерительной цепи различаются меньше, чем в предыдущем, и лучше компенсируются аддитивные погрешно­сти.

Вследствие модуляции светового луча уменьшается частотный диа­пазон прибора, увеличивается его инерционность. При таком способе измфения измеряемый частотный диапазон ограничивается частотой модуляции, причем верхняя частота диапазона должна быть на поря­док меньше частоты модуляции. В качестве оптического модулято­ра обычно применяется электромеханическое устройство. Его исполь­зование усложняет прибор и уменьшает надежность.

Дифференциальные оптические приборы могут использоваться как приборы с ручной компенсацией. В этом случае оптический клин сое­диняется со стрелкой, перемещающейся по шкале прибора. При изме­рении оптический клин перемещается до тех пор, пока выходное на­пряжение (Uvbix на Рис- 4.49) и переменная составляющая напряже­ния (UBblx на рис 450,д) не будут равны нулю. При этом измеритель­ный и образцовый световые потоки равны между собой, и по положе­нию оптического клина можно судить о значении измеряемой вели­чины.

В приборах с автоматической компенсацией напряжение, пропор­циональное разности световых потоков ДФ, подается на реверсивный двигатель, который автоматически перемещает оптический клин в нуж­ную сторону.

4.2.12. Ионизационные преобразователи

Принцип действия и конструкция. Ионизационным называ­ется преобразователь, преобразующий интенсивность радиоактивного излучения в электрическую величину. Наибольшее применение нашли ионизационные камеры, газоразрядные счетчики и сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы.

На рис. 4.5\,а схематически показана ионизационная камера. Она состоит из цилиндрического металлического корпуса 1, заполненного газом, и металлического электрода 2, расположенного по оси корпу­са и изолированного от него изолятором 3. Корпус служит катодом и заземлен, электрод служит анодом. При помещении камеры в прост­ранство с ионизирующим излучением находящийся в ней газ ионизиру­ется. Если к электродам приложить напряжение U, то ионы газа об­разуют ток. ВАХ камеры при некоторой постоянной интенсивности излучения приведена на рис. 4.51,6". Пока напряжение и ток малы, а ко-

0

Рис. 4.51

личество ионов значительно больше, чем необходимо для обеспечения этого тока, ток возрастает пропорционально напряжению. С увеличе­нием напряжения пропорциональность нарушается и при изменении на­пряжения от Uд до U^ ток не меняется. В этом диапазоне напряже­ний все ионы доходят до электродов и участвуют в создании тока. Повышение напряжения не увеличивает числа носителей. При даль­нейшем увеличении напряжения возрастает скорость ионов, и если оно превышает UB, то энергия ионов становится достаточной для вто­ричной ионизации газа. При этом возрастает число носителей, а так­же и ток камеры. Ионизационные камеры работают на участкоШ ВАХ. С увеличением излучения ток камеры возрастает.

Конструкция камеры, состав и давление газа зависят от ее назна­чения, а также от вида и энергии ионизирующих частиц. При работе с а-частицами, имеющими малую длину пробега, источник излучения помещают внутри камеры.

Газоразрядные счетчики представляют собой ионизационную ка­меру, работающую при напряжении большем, чем UB на рис. 451,6. Они бывают двух типов: пропорциональные счетчики и счетчики Гей­гера—Мюллера. Счетчики представляют собой за полненный газом цилинд­рический стеклянный баллон, по оси которого натянута тонкая метал­лическая проволока — анод. На цилиндрическую часть баллона изнут­ри нанесено металлическое покрытие — катод. Прикладываемое к элект­родам напряжение создает в межэлектродном пространстве поле, на­пряженность которого резко возрастает возле анода. Электрон, воз­никший под действием ионизирующей частицы или излучения в облас­ти малой напряженности, дрейфует к аноду, при этом его скорость и энергия возрастают. Вблизи анода, в области повышенной напряжен­ности, энергия возрастает настолько, что электрон становится способ­ным сам ионизировать газ. Эта ионизация увеличивает число вторичных электронов. Происходит увеличение импульса тока счетчика в 103 — 188

Ю4, а иногда более чем в 106 раз. Газовый разряд в пропорциональ­ном счетчике является несамостоятельным газовым разрядом, он воз­никает при внешней ионизации газовой среды и прекращается при ее прекращении. Как и в ионизационных камерах, импульс тока пропор­ционален энергии. ионизирующего излучения.

К электродам счетчика Гейгера—Мюллера подается еще большее напряжение. Под действием излучения происходят процессы, анало­гичные процессам в пропорциональном счетчике. Однако в прианод-ной области под действием увеличенной напряженности поля энергия электронов настолько возрастает, что возникает самостоятельный ко­ронный разряд. Возникшее ультрафиолетовое излучение выбивает из катода электроны, они ионизируют газ и поддерживают возникший разряд. Для того чтобы можно было зарегистрировать приход новой ионизирующей частицы или кванта излучения, разряд должен быть по­гашен. Гашение производится либо специальной схемой, которая умень­шает напряжение на счетчике, либо вследствие процессов, происхо­дящих внутри его. Счетчики первого типа называются несамогасящи-мися, второго — самогасящимися. Самогасящиеся счетчики наполня­ются газовой смесью специального состава, которая поглощает ульт­рафиолетовое излучение и способствует прекращению разряда.

Импульсы тока в счетчике Гейгера—Мюллера возникают при попа­дании в него ионизирующих квантов или частиц. Амплитуда импуль­сов постоянна и от энергии ионизирующих агентов не зависит; от ин­тенсивности излучения зависит лишь средняя частота импульсов.

Ионизационные камеры и газоразрядные счетчики могут работать в токовом или импульсном режиме. В первом измеряются средний ток преобразователя, численно равный общему заряду всех ионов, образованных за одну секунду. У ионизационной камеры ток состав­ляет 10"10 — 10"15 А. Для его измерения последовательное преобра­зователем включают нагрузочное сопротивление порядка 109 — 1010 Ом и напряжение на нем измеряют с помощью усилителя постоянного тока. У пропорциональных счетчиков выходное напряжение имеет по­рядок 10 В.

В импульсном режиме измеряются амплитуды импульсов тока, соответствующих каждому акту ионизации, и их частота. Амплиту­да импульсов тока ионизационной камеры и пропорционального счет­чика пропорциональна числу ионов и характеризует энергию, потерян­ную ионизирующим излучением или частицей в камере. Ионизацион­ные камеры часто используются для регистрации сильно ионизирующих частиц, имеющих малую длину пробега. При их торможении в камере амплитуда импульсов пропорциональна полной энергии частицы, час­тота импульсов пропорциональна интенсивности излучения.

Полупроводниковый детектор (рис. 452) — это ионизационный пре­образователь, представляющий собой монокристалл полупроводни­ка (германия) с p-i-и-переходом. Проводящий слой с собственной про-

0

Частица Рис. 4.52

водимостью (г-проводимостью) выполнен путем диффузии лития в монокристалл гер­мания. Измеряемое излучение ионизирует слой с собственной проводимостью и уве­личивает в нем число электронов и дырок, что приводит к увеличению проводимости. Под действием напряжения, приложенного кр-и и-слоям, возникает импульс тока. Чис­ло носителей, а следовательно, и амплитуда импульса тока пропорциональны энергии излучения, средняя их частота пропорцио­нальна интенсивности. Характеристики по­лупроводникового детектора подобны ха­рактеристикам пропорционального счетчика.

Сцинтилляционный счетчик состоит из сцинтиллятора — твердого тела, которое под действием излучения дает вспышку света, и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Яркость вспышки, а следовательно, и импульс фототока ФЭУ определяются энергией частицы или излучения, погло­щенной сцинтиллятором, их средняя частота — интенсивностью излу­чения.

Особенности применения ионизационных преобразователей. Изме­рительные приборы с ионизационными преобразователями могут ис­пользовать в своей работе либо меченые атомы, либо источники ядер­ного излучения. Приборы с мечеными атомами служат для изуче­ния поведения веществ и тел в различных физических, химических и физиологических процессах. Их применение основано на том, что радио­активные изотопы элементов идентичны стабильным изотопам. Радио­активные изотопы добавляются к стабильным и участвуют в процес­се наряду со стабильными. Местонахождение и количество радиоак­тивных изотопов определяются с помощью ионизационных преобразо­вателей.

Приборы с источниками излучения служат для измерения неэлектри­ческих величин, таких, как толщина материала, уровень жидкости, расход жидкости и пр. В этих приборах используется зависимость интен­сивности излучения от измеряемой величины.

Приборы с ионизационными преобразователями имеют ряд особен­ностей, которые обеспечили их распространение. Эти приборы исполь­зуют радиоактивные источники, излучение которых стабильно. На из­лучение не влияет изменение внешних условий: температуры, давле­ния, напряжения питания, наличие агрессивных сред и т. п. Интенсив­ность изменяется только вследствие естественного распада ядер ра­диоактивного изотопа.

Благодаря большой проникающей способности излучения приборы могут применяться в тех случаях, когда объект измерения находится 190 в тяжелых эксплуатационных условиях (высокие температуры и дав­ление, агрессивная среда и т.п.).

Отрицательной особенностью приборов является токсичность излу­чения. Однако разработка и использование высокочувствительных детекторов (сцинтилляционных и полупроводниковых) и снижение интенсивности рабочего излучения делают ионизационные приборы прак­тически безопасными.

Приборы, импользующие радиоактивные изотопы, имеют специфи­ческие источники погрешностей. С течением времени в результате ес­тественного радиоактивного распада интенсивность излучения умень­шается, так что

-(ln2/7o 5)г

J=J0e °'5' , (4.152)

где J0 — начальная интенсивность; T0i5 — период полураспада источ­ника излучения.

Снижение интенсивности создает возрастающую погрешность

-(ln2/7os)'

5/ = (J - J0)/J0 = е °'5' _ i. (4.153)

Для ее уменьшения следует периодически увеличивать чувстви­тельность прибора.

Другая погрешность обусловливается случайным характером ядер­ного распада. Случайны как время распада, так и направление траек­тории радиоактивной частицы или кванта излучения. Случайный ха­рактер носят также захват и торможение излучения веществом иониза­ционного преобразователя. Вследствие этого последовательность им­пульсов преобразователя имеет непериодический, случайный харак­тер. Если время подсчета импульсов мало, то количество импульсов может сильно различаться при повторении измерений даже при неиз­менных условиях. При уреличении времени подсчета происходит ус­реднение, и относительная вариация показаний прибора и погрешность уменьшается.

4.2.13. Электрохимические преобразователи

Электролитические (кондуктометрические) преобразователи. Принцип действия электролитических преобразователей основан на зависимости электропроводности раствора электролита от его концент­рации. Как известно, электропроводность дистиллированной воды очень мала При растворении в ней кислот, солей, оснований (элект­ролитов) электропроводность возрастает. При растворении в воде электролиты диссоциируют на положительные и отрицательные ионы; при этом количество носителей и электропроводность раствора воз­растают. При малых концентрациях электролита, когда количество ио-

0

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
2,91 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее