Оптические методы получения информации

Основные положения теории электромагнетизма

Характеристики электромагнитного поля

Поле физической величины – пространство, в каждой точке которой задано значение этой физической величины.

Если каждой точке пространства ставится в соответствие скалярная величина, то возникает скалярное поле (например, поле температуры, поле электрического потенциала). Если каждой точке пространства ставится в соответствие вектор, то говорят, что задано векторное поле (поле скоростей частиц движущейся жидкости, силовое поле, поле электрической напряженности).

Источником электрического поля являются электрические заряды. В электрическом поле(ЭП) каждой точке пространства ставится в соответствие вектор напряженности электрического поля Е и скалярная величина – потенциалφ. В случае неподвижных зарядов создаваемое ими поле называется электростатическим.

Магнитное поле (МП) характеризуется вектором магнитной индукции В. Постоянное магнитное поле создается постоянными токами, протекающими в электрических цепях, или внутримолекулярными токами – поля, создаваемые постоянными магнитами.

Переменные магнитные поля создаются переменными токами или изменяющимся электрическим полем. Согласно теории электромагнетизма изменяющееся магнитное поле порождает в окружающей среде электрическое. Таким образом, переменному электрическому полю всегда сопутствует магнитное и наоборот. Совокупность этих двух полей и называется электромагнитным (ЭМП). В электромагнитном поле каждой точке пространства ставится в соответствие вектор напряженности электрического поля Е и вектор магнитной индукции В.

Методы измерения параметров электромагнитных полей

Методы измерений ЭМП основаны на различных физических эффектах, например,

- силовом взаимодействии МП с магнитным моментом физического объекта или частиц вещества,

- возбуждении ЭДС индукции в катушке индуктивности в переменном МП,

- изменении траектории движущихся в МП электрических зарядов под воздействием отклоняющей силы,

- тепловом воздействии ЭМП на приемник излучения и т.п.

Требования, предъявляемые к современной РЭА, такие как: повышение надежности и помехоустойчивости, снижение цены, габаритов, потребляемой мощности - распространяются и на датчики. Выполнение этих условий становится возможным при использовании микроэлектронной схемотехники и технологии, поскольку:

во-первых, электрофизические свойства полупроводников и полупроводниковых приборов, на которых основана микросхемотехника, сильно зависят от внешних воздействий;

во-вторых, микроэлектронная технология основана на групповых методах обработки материалов для изготовления приборов, что снижает их себестоимость, габариты, потребляемую мощность и ведет к повышению надежности и помехоустойчивости.

Кроме того, при использовании полупроводникового сенсора или сенсора, изготовление которого совместимо с технологическим процессом создания интегральных микросхем (ИМС), сам сенсор и схемы обработки полученного сигнала могут быть изготовлены в едином технологическом цикле, на едином полупроводниковом или диэлектрическом кристалле.

К наиболее распространенным микроэлектронным магнитным преобразователям относятся: элементы Холла; магниторезисторы; магнитотранзисторы и магнитодиоды; магниторекомбинационные преобразователи.

Оптические методы получения информации

Оптика - раздел физики, в котором изучаются природа оптического излучения (света), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества

Свет имеет двойственную структуру и проявляет как волновые, так и корпускулярные свойства. С волновой точки зрения свет представляет электромагнитные волны, лежащие в определенном диапазоне частот. Оптический спектр занимает диапазон длин электромагнитных волн в интервале от 10^-8м до 2*10^-6м(по частоте от 1.5*10¹⁴гц до 3*10¹⁶гц). Верхняя граница оптического диапазона определяется длинноволновой границей инфракрасного диапазона, а нижняя - коротковолновой границей ультрафиолета. Волновые свойства проявляются в процессах дифракции и интерференции. С корпускулярной точки зрения свет представляет собой поток движущихся частиц (фотонов). Связь между волновыми и корпускулярными параметрами света устанавливает формула де Бройля
,гдеλ – длина волны, р – импульс частицы, h- постоянная Планка, равная 6,548 × 10–34 Дж·с (в системе СИ).

Оптические методы исследования отличаются высокой точностью и наглядностью.