principi fisici dei sensori moderni in ambito meccatronico

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  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

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    7/65

    q

    E

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    14/65

    q1q2 r21

    F21 = k

    q1q2

    r212

    ur,

    k ur q2k

    k =1

    40 9 109

    N m2C2

    ,

    0

    0 8.85 1012 N1m2C2 .

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    15/65

    q

    E =

    F

    q.

    N C1

    A

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    16/65

    A

    A =

    A u d.

    u

    A =

    A u d.

    A =

    E u d =

    q

    0.

    div(E) =

    E =

    0,

    E =

    x

    i +

    y

    j +

    z

    k E =

    Ex

    x

    +Ey

    y

    +Ez

    z

    .

    1

    r2U

    q

    A B

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    17/65

    UB UA = LAB =

    B

    A

    F dl = q

    B

    A

    E dl.

    q

    E

    V =

    U

    q .

    V =U

    q.

    [V] =

    J C1

    VAB =

    B

    A

    E dl ;

    E = V =

    x

    i +

    y

    j +

    z

    k

    V =

    V

    x

    i +

    V

    y

    j +

    V

    z

    k

    .

    VA VB =

    BA

    E d

    l = E d,

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    18/65

    d

    q

    V(r) =1

    40

    q

    r.

    E

    q

    d

    p = q d uk,

    uk

    v(r) =1

    40

    pcos

    r2.

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    19/65

    C =Q

    V,

    F = C

    VC = 0

    A

    d,

    A d

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    20/65

    w =1

    20E

    2.

    W = 12

    QV = 12

    CV2 = 12

    Q2

    C.

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    21/65

    I =Q

    t,

    Q t

    t

    I =dQ

    dt.

    A = C s1

    J = nevd,

    n evd

    V = R I,

    R = V A1

    R = l

    ,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    22/65

    l

    [W m]

    j =

    E .

    I V

    P = V I.

    P = V I = R I2 =V2

    R.

    L R = L

    (1.59 2.44) 108 [ m]

    T c = 7.18K T c =4.15

    T c = 91K

    135K

    T

    ,

    = 0 [1 + (T T0)] ,

    0

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    23/65

    Rt = Rt0exp

    1

    T

    1

    T0

    ,

    T0 Rt0

    (3000K;5000K)

    F = q v

    B ,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    24/65

    F = q

    E

    dl L

    i B

    dF = i d

    l

    B

    F = i

    L

    dl

    B = iLB.

    dl

    i

    dB =

    0

    4i

    dl ur

    r2,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    25/65

    r ur0

    0 = 4 107 [N]

    [A2].

    i

    r

    B(r) =0i

    2r.

    i1 i2 d

    Fl

    = 0i1i22d

    .

    B d

    l = 0i,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    26/65

    i

    n

    i

    B = 0ni

    B

    (B ) =

    B und,

    un A

    (B ) = B A cos().

    = d(

    B )

    dt.

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    27/65

    (B )

    II

    (B ) I

    L

    L =(

    B )

    I.

    I (B )

    = LdI

    dt,

    W = 12

    B

    2

    0.

    L

    I

    W =1

    2 L I2.

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    28/65

    I1

    I1

    21 = M21dI1

    dt,

    M21

    12 = M12dI2

    dt ,

    I2

    M = M12 = M21.

    x

    f(x, t) = f(x vt),

    v

    2f

    x2=

    1

    v22f

    t2,

    f(x vt) = A sin[k(x vt)] = A sin[k x t],

    = k v.

    = 2k

    T = 2

    = 1T

    = 2

    = v

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    29/65

    v = k

    v

    vg

    vg = v +dv

    dk k.

    E und =

    q

    0

    E =

    0.

    B und = 0

    B = 0.

    E utdl =

    d

    dt

    B und

    E =

    B

    t.

    B

    ds = 0I + 00

    d

    dt

    E und

    B = 0

    j + 00

    E

    t.

    2E

    z2= 00

    2Ex

    t2,

    2B

    z2= 00

    2By

    t2,

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    30/65

    (E B) c = 100

    3 108

    E = c B

    wel =1

    20E

    2,

    wmag =1

    2

    B2

    0,

    w = wel + wmag = 0 E2.

    S = 1

    0

    E

    B

    c v = cn

    n

    d C = 0

    d

    E = lib0

    lib

    r

    C = 0r

    d

    Etot = Eapplicato Epol Epol

    P

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    31/65

    D = 0r

    Etot

    D =

    0

    Etot +

    P P = 0eEtot eD = 0

    Etot + 0e

    Etot

    r = 1 + e E und =

    qlib + qpol0

    ,

    qpolD

    D und = qlib.

    D E D

    E

    B

    H

    H

    M

    B = 0(

    H +

    M)

    H

    M = mag

    H mag

    B = 0(

    H + mag

    H) = 0r

    H r = 1 + mag

    B

    H

    B uNdl = 0(icond + imagn) = 0ricond,

    H uNdl = icond,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    32/65

    icond imagn

    B =

    0r

    4icond

    dl ur

    r2,

    B(r) =0ricond

    2r,

    B = 0rnicond,

    w =B2

    20r.

    B

    H

    mag 104 105

    mag 105

    mag 1010

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    33/65

    20Hz 20kH z 20Hz20kH z

    V V V

    p

    V V

    B = pVV

    = 0 v2,

    0 v

    v =

    B

    0.

    B 0

    E

    v =

    E(1 )

    0(1 + )(1 2).

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    34/65

    P

    .

    Z =P

    .

    Z

    Z = 0 v.

    I

    I = P =P2

    Z.

    I0 = 1012 W

    m2

    = 10log10

    II0

    .

    I0

    I = I0 = 0

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    35/65

    n = cv

    ir = i

    n1i

    n2 t

    n1sini = n2sint.

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    36/65

    n1n2

    c

    sinc =n2

    n1

    .

    c

    c v

    f

    v = f,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    37/65

    c = 0f,

    0

    n =c

    v=

    0

    .

    d

    D d

    = d sin.

    = d sin = m,

    m = (0, 1, 2, .....)

    = d sin = (m +1

    2),

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    38/65

    m = (0, 1, 2, .....)

    D

    ym = mD

    d

    ym = (m +1

    2)

    D

    d

    S

    2S = (m +1

    2

    ),

    m = (0, 1, 2, .....) n

    0 =0n

    2nS = (m +1

    2)0,

    m = (0, 1, 2, .....)

    2nS = m0,

    m = (0, 1, 2, .....)

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    39/65

    b

    bsin = m,

    m = (0, 1, 2, .....)

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    40/65

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    41/65

    q = AT

    n,

    q ATn

    TwT

    q = A (Tp Tf) .

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    42/65

    A

    qrad = A T4,

    5.669108

    Wm2K4

    T1 T2

    qradnettaA

    = A

    T41

    T42

    .

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    43/65

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    44/65

    f h h

    h

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    45/65

    f2E = h f2 h

    W0

    W0

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    46/65

    f0

    V0I

    EKMAX

    EKMAX = e V0,

    I e

    1.6 1019C V0

    I f >

    f0

    i

    I

    E = hf 1 10eV

    102eV

    f

    EK

    EK = hf W,

    W

    EKMAX

    EKMAX = hf W0 0,

    W0hf0 = W0

    f < f0

    V0

    V0 =hf

    e

    W0

    e,

    h

    I I

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    47/65

    h

    10 mAmW

    10ns

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    48/65

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    49/65

    P =

    Pxx +

    Pyy +

    Pzz ,

    x y z

    Pxx = d11xx + d12yy + d13zz

    Pyy = d21xx + d22yy + d23zz

    Pzz = d31xx + d32yy + d33zz

    dpq CN

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    50/65

    g =dpq0pq

    VmN

    m2 h = gEY oung

    Vm

    g

    kpq =

    dpq hpq.

    x

    Qx = d11Fx.

    C V

    V =

    Qx

    C =

    d11

    C Fx;

    s

    C = k0

    s,

    0 k

    V = d11C Fx = d11k0

    Fx.

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    51/65

    109 CN

    SQ =Q

    P,

    Q P

    V =Q

    C =SQ

    C P,

    V C = CS+CCV

    SV =SQ

    C=

    Q

    P C=

    Q

    P (CS + CC).

    SV CC

    Q V SV CC

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    52/65

    VU =Q

    CR,

    CR

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    53/65

    F

    F = q v

    B ,

    q = 1.6 1019C v B

    i

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    54/65

    VH

    VH = h i B sin,

    B

    h

    H =1

    N c q,

    N c

    q

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    55/65

    Ri

    Ro

    B

    Ri Ro

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    56/65

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    57/65

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    58/65

    dVa = adT

    dxdx,

    dT dx a

    a

    dVa = adT.

    T

    x

    f em

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    59/65

    T3 T4 T5

    f em T1

    T2

    ia = ib

    f em

    i = ia ib

    ddp

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    60/65

    A

    AB = A B.

    dVAB = ABdT.

    AB =dVAB

    dT.

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    61/65

    giunto freddogiunto caldo

    0

    dQP = p i dt,

    i dt p

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    62/65

    R

    P =i2

    R.

    f.e.m. f.e.m.

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    63/65

    ES = pAB|T2 pAB|T1 +

    T2

    T1

    AdT

    T2

    T1

    BdT =

    T2

    T1

    ABdT,

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    64/65

  • 7/30/2019 PRINCIPI FISICI DEI SENSORI MODERNI IN AMBITO MECCATRONICO

    65/65