2.Обратный пьезо-электрический эффект.

Он заключается в том, что некоторые виды сигнето-электриков, помещенные в переменные электромагнитные поля начинают упруго деформироваться в объеме кристаллической решетки, зерна и кристалла в целом. Упругая деформация происходит за счет поляризации частиц атомной структуры кристалла в зависимости от направлений напряжений магнитного поля. В обычном состоянии элементарные частицы не являющиеся узловыми атомами кристаллической решетки имеют хаотически разбросаную ориентацию. В силу инерционности структуры кристалла частота и амплитуда упругих колебаний кристалла отличается от амплитудно частотных характеристик электрического тока, который создает магнитное поле. Частота колебаний кристалла составляет от 1 до 100 МГц(ультразвуковой диапазон). Высокая частота распространения УЗВ позволяет формировать их в виде узкого пучка, который распространяется по газообразным, жидким и твердым средам в соответствии с законами геометрической оптики, т.е. Преломляется, отражается и поглощается подобно лучу света.

3. Магнито-стрикционный эффект.

Этот эффект имеет анологичную физическую основу с обратным тезо-электрическим эффектом. Некоторые из ферро-магнетиков, имеющие в составе кристаллические решетки, повышенную концентрацию свободных частиц (доменов), под действием переменного магнитного поля помогают перестраиваться с появлением упругих колебаний в килогерцовом диапазоне частот инерционность магнито-стрикционных преобразователей определяется плотностью применяемых металлов и силой межузловых связей в кристаллической решетке.

4.Магнитоэлектрический эффект. В основе данного эффекта лежит сила ампера,действующая на проводник с током ,который помещен в магнитное поле.(F=B*J*l*sinα )

По величине перемещения проводника в магнитном поле можно определить величину индукции измеряемого магнитного поля или величину тока, переходящего по проводнику, в виде рамки.

Если рамку уравновесить упругим демпфером выполненным в виде спирали Архимеда, то на углу поворота рамки можно определить величину индукции магнитного поля.

5.Гидравлический эффект основан на силе Архимеда, действующее стороны жидкости, в которую помещен объект, имеющий определенный объем. Чем больше величина объема и выше плотность жидкости, тем больше действующая сила Ар, которая определяется давлением жидкости, действующим на твердое тело. Плотность жидкости будет определяться составом и концентрацией исследуемого вещ-ва.

6.Электростатический эффект. Этот эффект основан на законе Кулона и применяется для измерения немехан. Величин в перемещении электрода измерит.системы.(+рис.)

Напряженность электростатического поля отоджест.силой упругости демпфера,который уровновеш силой Кулона. Чем больше сила кулона. тем больше величина перемещ. и след-но деформация элемента.

7.Электромагнитный эф-кт. Применяется в измерительных системах для регистрации скорости перемещения объекта, угловых скоростей и ускорений через измерение ЭДС индукции, возникающих в катушки индук-сти при перемещении проводника с током и помещение его в данную катушку. При данном перемещ. Совершается работа, определяемая разницей магнитных потоков вначале и конце перемещения.(рис,изображена рамка)

При вращении рамки, по которой проходит эл.ток внутри катушки инд-ти за счет явления индукции возникает инд-ный магнитный поток.

2) Физические основы электронно-лучевой оптики.

Электронно-лучевая оптика применяется для исследования микроструктуры материалов и ее дефектов на уровне атомного ядра и узловых атомов кристаллической решетки.

Дефект твердых тел обычно определяется наличием дислокаций (на уровне кристаллической решетки). Основой пушки входящей в конструкцию электронно-лучевых микроскопов. В отличие от ренгеновских излучений электроны основного пучка, попадая в исследуемый материал, взаимодействуют с электронами входящими в атомную структуру исследуемого объекта. При соударении с электронами основной структуры, первичные электроны отрааются, меняя угол и передают часть W основным электронам.

За счет этого происходит нагрев электронной структуры за короткий промежуток времени. Измерительный сигнал при электронной оптике получают в виде ослабления потока электронов проходящих через исследуемый объект. В технологических целях поток электронов применяется для различных видов обработки материалов. При исследовании структуры, чем выше плотность дефекта , тем интенсивнее отражение электронов от частиц основного материала и меньше электронов проникает через обьект и наоборот.

3)Реализация эталона единицы длины.

При рассмотрении эталона единицы длины были приняты 3 варианта:1) принять за основу длину математического маятника, совершающего колебания с периодом 1 секунда. 2) принять за основу 1/4 часть экваториальной части Земли. 3) принять за основу 1/ часть меридиана, проходящего через Париж. За эталон длины принята 1/7 000 000 от 1/4 части меридиана, проходящего через Париж, измеренной в туазах(французская мера длины).

Билет 13.

1) Физические эффекты преобразования немеханических воздействий в немеханические величины.

1.Термоэлектронная эмиссия.

2.Фотоэлектронная эмиссия.

3.Терморезистивный эффект.

4.Термоэлектрический эффект.

5.Электро-оптический эффект.

6.Эффект Холла.

7.Эффект Пельтье.

1. Термоэлектрическая эмиссия.

Этот эффект применяется в измерительных системах для определения температуры и для неразрушающих видов контроля. Этот эффект заключается в том, что при нагревании проводников с высокой концентрацией свободных электронов за счет увеличения амплитуды колебаний увеличивается их кинетическая энергия.

Термоэлектронная эмиссия проявляется в проводниках при темеературе, близкой к температуре плавления. Автоэлектронная эмиссия проявляется при разности потенциалов порядка 10-100кВт.

2. Фотоэлектронная эмиссия.

Этот эффект проявляется преимущественно в кристаллах, которые можно отнести к полупроводникам. Особенность эффекта состоит в том, что при воздействии фотонов когерентного монохроматического света на структуру полупроводника в нем появляются каналы для прохода электронов с повышенной энергией, полученной от квант-энергии фотона, за счет этого возникает разность потенциалов, которая является измерительным сигналом.

3. Терморезистивный эффект.

Применяется в резистивных системах для регистрации температуры, он заключается в том, что в любом проводнике имеющемв высокую концентрацию свободных электронов в составе кристаллической решетки при нагревании увеличивается амплитуда колебаний этих электронов около состояния равновесия при движении электронов проводимости по проводнику под действием разности потенциалов, увеличив количество столкновений электрической проводимости со свободными электронами, чем выше температура тем, тем больше амплитуда колебаний и больше количество столкновений.

4. термоэлектрический эффект.

Заключается в спае из 2х проводников с различным количеством свободных электронов под действиями температуры увеличивается кинетическая энергия свободных электронов и они начинают перемещаться из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

5. Эффект Пельсье.

Особенность эффекта в том, что в спае из 2х проводников с разным количеством электронов проводимости под действием приложенной разности потенциалов происходит съем тепла из спая с понижением температуры спая.

6. Электро-оптический эффект.

1) эффект Фарадея. Этот эффект применяется в измерительных системах для определения высоких напряжений. Заключается в том, что под действием магнитного поля, луч когернтного, монохроматического света меняет угол плоскости поляризации проходя через ячейку Фарадея, изготовленную из сплава кварцев стекла с добавлением окиси свинца.

2) Эффект Керра. Он применяется для измерения больших токов и заключ в 2х лучепреломлениях электромагнитной волны монохроматического света, проходит через ячейку Керра, представляющей собой плоский конденсатор, где в качестве диэлектрической среды применяется нитробензол.

7. Эффект Холла (гальваномагнитный эффект). Применяется для измерения параметров электромагнитных полей. Воснове эффекта лежит эффект Холла, который заключается в том, что в проводнике с повышенной концентацией свободных частиц и помещенном в магнитное поле высокого напряжения на противоположных сторонах проводимости появилась разность потенциалов.

2) Единица силы света.

За эталон единицы силы света было предложено излучение платиновой лампы при начале кристаллизации пластины, которое составляло 2047’С. Излучения осуществляются через отверстие в крышке, диаметр которой составляет 7мм.

3) Визуализация УЗИ.

Существуют следующие методы получения визуального изображения дефекта исследуемого объекта при ультразвуковых исследованиях: 1)фотографический: основан на проявлений предварительно засвеченой фотопластины или пленки, помещенной на пути распространения УЗВ, проходящих через объект. Если в дефект в виде пустоты, то проходящая УЗВ имеет большую энергию по сравнению с основным материалом. Попадая на фотоплатину зона с повышенной энергией проявляется более интенсивно и полученное изображение будет более темным, чем фон, и наоборот, если дефект более плотный, зона будет светлей. 2) химический метод: похож на предыдущий. Воздействие УЗВ на раствор из нескольких компанент повышает или понижает эффективность химической реакции в зависимости от интенсивности волны. 3) оптико-механический: основан на эффекте Польмана, который заключается в том, что алюминиевый порошок, нанесенный на жидкость с большой плотностью и вязкостью под действием УЗВ меняет свою концентрацию в зависимости от интенсивности проходящей волны. 4) электронный: основан на возникновении потока вторичных электронов в специальных измерительных системах. УЗВ проходя через объект, попадают на экран из сегнетоэлектрика, за счет пьезо-электрического эффекта на поверхности экрана появляется разность потенциалов. Поток первичных электронов, сформированный за счет термоэлектронной эмиссии направляется на экран из сегнетоэлектрика, формируется электронное облако из вторичных электронов, который затем фокусируется и направляется на коллектор.

Билет14