Electronic-measuring-instruments-active-transducers
アクティブトランスデューサー
- アクティブトランスデューサ*は、非電気量を電気量に変換するトランスデューサです。 圧力、光の照射、温度などの非電気量を考えてみましょう。 したがって、選択した非電気量に応じて、次の3つのアクティブなトランスデューサーを取得します。
- ピエゾ電気変換器
- 光電変換器
- 熱電変換器
次に、これら3つのアクティブトランスデューサについて1つずつ説明します。
ピエゾ電気変換器
アクティブなトランスデューサは、圧力入力に相当する電気量を生成するとき、*圧電トランスデューサ*と呼ばれます。 次の3つの物質は圧電効果を示します。
- 石英
- ロシェル塩
- トルマリン
これらの3つの物質が示す圧電効果は、トルマリン、クォーツ、およびロシェルの塩で、この昇順です。 これらの3つの物質が持つ機械的強度の昇順は、ロシェル塩、石英、トルマリンです。
- クォーツ*は、中程度の圧電効果を示し、これらの3つの圧電物質の中で中程度の機械的強度を持つため、圧電トランスデューサとして使用されます。
水晶振動子
以下の図に、水晶振動子の*回路図*を示します。 図に示すように、ベースと力加算部材の間に水晶が配置されています。 出力電圧は、水晶の両側にある金属電極で測定できます。
上記の圧力トランスデューサの*出力電圧*、$ V _ \ {0} $は
V _ \ {0} = \ frac \ {Q} \ {C}
光電変換器
アクティブなトランスデューサは、光入力の照明に相当する電気量を生成する場合、光電トランスデューサと呼ばれます。 光電変換器の*回路図*を下図に示します。
光電変換器の*動作*を以下に示します。
- Step1 -光がカソードに当たると、光電変換器は電子を放出します。
- Step2 -光電変換器は、電子がアノードに引き寄せられるため、回路内に電流Iを生成します。
次の式を使用して、光電変換器の*感度*を見つけることができます。
S = \ frac \ {I} \ {i}
どこで、
$ S $は光電変換器の感度です
$ I $は光電変換器の出力電流です
$ i $は光電変換器の光入力の照明です
熱電変換器
アクティブなトランスデューサは、温度入力に相当する電気量を生成するとき、*熱電トランスデューサ*と呼ばれます。 次の2つのトランスデューサーは、熱電トランスデューサーの例です。
- サーミスタトランスデューサ
- 熱電対トランスデューサ
次に、これら2つのトランスデューサーについて1つずつ説明します。
サーミスタトランスデューサ
温度に依存する抵抗は熱抵抗と呼ばれます。 要するに、*サーミスタ*と呼ばれます。 サーミスタの温度係数は負です。 つまり、温度が上昇すると、サーミスタの抵抗が減少します。
数学、サーミスタの抵抗と温度の関係は次のように表すことができます。
R _ \ {1} = R _ \ {2} e ^ \ left（\ beta \ left [\ frac \ {1} \ {T _ \ {1}}-\ frac \ {1} \ {T _ \ {2 }} \ right] \ right）
どこ、
$ R _ \ {1} $は、温度$ \ {T _ \ {1}} ^ \ {0} K $でのサーミスタの抵抗です。
$ R _ \ {2} $は、温度$ \ {T _ \ {2}} ^ \ {0} K $でのサーミスタの抵抗です。
$ \ beta $は温度定数です
サーミスタ変換器の*利点*は、高速で安定した応答を生成することです。
熱電対トランスデューサ
熱電対トランスデューサは、入力での温度変化に対応する出力電圧を生成します。 2つのジャンクションを作成するために異なる金属の2本のワイヤを結合すると、その構成全体が*熱電対*と呼ばれます。 基本的な熱電対の回路図を以下に示します-
上記の熱電対には、AとBの2つの金属と1と2の2つの接合部があります。 ジャンクション2での一定の基準温度$ T _ \ {2} $を考えます。 接合部の温度を1、$ T _ \ {1} $とします。 熱電対は、$ T _ \ {1} $と$ T _ \ {2} $の値が異なるたびに emf （起電力）を生成します。
つまり、2つのジャンクション1と2の間に温度差があり、それらの2つのジャンクション間の温度差に正比例する場合、熱電対は起電力を生成します。 数学、次のように表すことができます
e \ alpha \ left（T _ \ {1} -T _ \ {2} \ right）
どこで、
$ e $は熱電対によって生成されたemfです
上記の熱電対回路は、実際のアプリケーションでは下図のように表すことができます。
これら2つのジャンクションを含むホットジャンクションとコールドジャンクションの間にある回路の部分は、基本的な熱電対の等価モデルです。 PMMC検流計は冷接点に接続され、冷接点で生成された起電力に応じてたわみます。 *熱電対トランスデューサ*は、最も一般的に使用される熱電トランスデューサです。
