磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件

1、磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件第第7章章 磁場與成分參數(shù)檢測磁場與成分參數(shù)檢測n磁敏傳感器磁敏傳感器n磁場檢測磁場檢測n氣體成分檢測氣體成分檢測n氣敏傳感器氣敏傳感器n濕度和含水量的檢測濕度和含水量的檢測n液體濃度的檢測液體濃度的檢測磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件第第7章章 磁場與成分參數(shù)檢測磁場與成分參數(shù)檢測 本章主要介紹磁敏傳感器、磁場的檢測方本章主要介紹磁敏傳感器、磁場的檢測方法、法、 半導體氣敏元件及工業(yè)上常用的氣體半導體氣敏元件及工業(yè)上常用的氣體成分、濕度、含水量、液體濃度的檢測原理成分、濕度、含水量、液體濃度的檢測原理及方法。及方法。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件 7.1 磁敏傳感器磁敏傳感

2、器 n磁敏傳感器是基于磁敏傳感器是基于磁電轉(zhuǎn)換磁電轉(zhuǎn)換原理制成的。主要器件有原理制成的。主要器件有磁敏電阻磁敏電阻、磁敏二極管磁敏二極管和和磁敏三極管磁敏三極管。n7.1.1 磁敏電阻磁敏電阻一、磁阻效應一、磁阻效應 在磁場作用下，半導體晶片電阻率增大的現(xiàn)象稱在磁場作用下，半導體晶片電阻率增大的現(xiàn)象稱為物理磁阻效應。在相同磁場作用下，因晶片幾何形為物理磁阻效應。在相同磁場作用下，因晶片幾何形狀不同使電阻值變化不同的現(xiàn)象稱為幾何磁阻效應。狀不同使電阻值變化不同的現(xiàn)象稱為幾何磁阻效應。理論推導磁阻效應的表達式為：理論推導磁阻效應的表達式為： )273. 01 (220BB磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件

3、7.1 磁敏傳感器磁敏傳感器n二、磁敏電阻二、磁敏電阻 磁敏電阻的結(jié)構(gòu)形式有磁敏電阻的結(jié)構(gòu)形式有兩端型兩端型和和三端型三端型兩種。其技術(shù)性能參見兩種。其技術(shù)性能參見表表7.1.1所示。所示。n7.1.2 磁敏二極管磁敏二極管n一、基本結(jié)構(gòu)與原理一、基本結(jié)構(gòu)與原理 磁敏二極管有鍺和磁敏二極管有鍺和 硅磁敏二極管兩種。硅磁敏二極管兩種。 磁敏二極管的結(jié)構(gòu)磁敏二極管的結(jié)構(gòu) 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.1 磁敏傳感器磁敏傳感器n二、磁敏二極管特性二、磁敏二極管特性 1. 磁靈敏度磁靈敏度 2. 輸出電壓特性輸出電壓特性 3. 溫度特溫度特 4. 頻率特頻率特性性n7.1.3 磁敏三極管磁敏三極管一、

4、基本結(jié)構(gòu)與原理一、基本結(jié)構(gòu)與原理 長基區(qū)是磁敏三極管的主要特征，圖是鍺管的結(jié)長基區(qū)是磁敏三極管的主要特征，圖是鍺管的結(jié)構(gòu)示意圖。構(gòu)示意圖。n二、磁敏三極管的特性二、磁敏三極管的特性 1.磁靈敏度磁靈敏度 2.溫度特性溫度特性 3.頻率特性頻率特性磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件 7.2 磁場檢測磁場檢測n本節(jié)主要介紹電磁感應法測磁場、磁通門磁強計測本節(jié)主要介紹電磁感應法測磁場、磁通門磁強計測磁場、霍爾效應和核磁共振法測磁場。磁場、霍爾效應和核磁共振法測磁場。 n7.2.1 電磁感應法測磁場電磁感應法測磁場 電磁感應法測磁場的理論基礎為電磁感應定。電磁感應法測磁場的理論基礎為電磁感應定。圖中，若被測磁

5、場按圖中，若被測磁場按 正弦規(guī)律變化，穿過測量正弦規(guī)律變化，穿過測量 線圈的磁通也按正弦規(guī)律線圈的磁通也按正弦規(guī)律 變化，即：變化，即：)sin( tm磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.2 磁場檢測磁場檢測n線圈產(chǎn)生的感應電勢：線圈產(chǎn)生的感應電勢：n有：有：n測出感應電勢測出感應電勢e， 即可算出穿過線圈的磁通幅即可算出穿過線圈的磁通幅 值值m。被測磁場的。被測磁場的Bm和和Hm等于：等于： )cos(0tNdtdNdtdeUNm2USNSBmm2mmBH磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.2 磁場檢測磁場檢測n一、沖擊法一、沖擊法1.測量原理測量原理:用沖擊法測量直流磁通如圖示。用沖擊法測量直流磁通如

6、圖示。2.磁磁通沖擊常數(shù)通沖擊常數(shù) 的測量方法的測量方法: :測量測量 的電路如圖示。的電路如圖示。 CC磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.2 磁場檢測磁場檢測n二、磁通表二、磁通表 磁通表測量直流磁通的接線示意圖如圖所示。磁通表測量直流磁通的接線示意圖如圖所示。n7.2.2 磁通門磁強計測量磁場磁通門磁強計測量磁場 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.2 磁場檢測磁場檢測n7.2.3 霍爾效應測量磁場霍爾效應測量磁場 測出霍爾電勢測出霍爾電勢UH的大小，即可得出磁感應強度。的大小，即可得出磁感應強度。國產(chǎn)國產(chǎn)CT-3型特斯拉計就是用霍爾效應測量磁感應強型特斯拉計就是用霍爾效應測量磁感應強度的儀器。可測

7、量交直流磁場的磁感應強度，其結(jié)構(gòu)度的儀器?？蓽y量交直流磁場的磁感應強度，其結(jié)構(gòu)如圖示。如圖示。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.2 磁場檢測磁場檢測n7.2.4 核磁共振法測量磁場核磁共振法測量磁場 核磁共振是指在外磁場的作用下原子核產(chǎn)核磁共振是指在外磁場的作用下原子核產(chǎn)生的能級分裂效應。生的能級分裂效應。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n成分檢測的方法主要有化學式、物理式和物理成分檢測的方法主要有化學式、物理式和物理 化化學式等。學式等。n7.3.1 熱導式氣體分析儀熱導式氣體分析儀 熱導式氣體分析儀是通過檢測混合氣體導熱系熱導式氣體分析儀是通過檢測混合氣體導熱系數(shù)

8、變化得知待測組分含量的。常用的熱導式氣體分數(shù)變化得知待測組分含量的。常用的熱導式氣體分析儀由熱導室、測量電橋和顯示儀組成。析儀由熱導室、測量電橋和顯示儀組成。磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n圖分別為為熱導室電橋。圖分別為為熱導室電橋。磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n7.3.2 熱磁式氣體分析儀熱磁式氣體分析儀 熱磁式氣體分析儀是利用氣體熱磁效應檢測待熱磁式氣體分析儀是利用氣體熱磁效應檢測待測氣體組分含量的儀表。測氣體組分含量的儀表。 一、熱磁式氧氣分析儀一、熱磁式氧氣分析儀 熱磁式氧氣分析儀利用氧的磁化率比其它組分熱磁式氧氣分析儀利用氧的

9、磁化率比其它組分的大得多；溫度的升高磁化率迅速下降的磁特性工的大得多；溫度的升高磁化率迅速下降的磁特性工作的。作的。磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n熱磁式氧氣分析儀的原理如圖示熱磁式氧氣分析儀的原理如圖示 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n二、氧化鋯式氧量分析儀二、氧化鋯式氧量分析儀 氧化鋯式氧量分析儀是由氧化鋯固體電解氧化鋯式氧量分析儀是由氧化鋯固體電解質(zhì)管、鉑電極和引線構(gòu)成，如圖示。質(zhì)管、鉑電極和引線構(gòu)成，如圖示。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n7.3.3 紅外線氣體分析儀紅外線氣體分析儀 紅外線氣體分析儀

10、是應用氣體對紅外線的紅外線氣體分析儀是應用氣體對紅外線的吸收原理制成的，具有靈敏度高、分析范圍廣、吸收原理制成的，具有靈敏度高、分析范圍廣、選擇性好等特點。選擇性好等特點。一、紅外線及其特征一、紅外線及其特征 紅外線是一種波長介于可見光和無線電波紅外線是一種波長介于可見光和無線電波之間的電磁波。紅外氣體分析儀主要用之間的電磁波。紅外氣體分析儀主要用125m的波段。的波段。 紅外線具有以下兩個特征：紅外線具有以下兩個特征：1.可被物質(zhì)選擇可被物質(zhì)選擇性吸收。性吸收。 2.吸收時能量守恒。吸收時能量守恒。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.3 氣體成分檢測氣體成分檢測n二、光的吸收定律二、光的吸收定律

11、 光的吸收定律又稱作朗伯光的吸收定律又稱作朗伯- -貝貝爾定律，表達式為：爾定律，表達式為：n三、紅外線氣體分析儀的檢測三、紅外線氣體分析儀的檢測 原理及結(jié)構(gòu)原理及結(jié)構(gòu) 紅外線氣體分析儀的結(jié)構(gòu)原紅外線氣體分析儀的結(jié)構(gòu)原理如圖示。主要由紅外線輻射光理如圖示。主要由紅外線輻射光源、氣室、紅外探測器以及電源、氣室、紅外探測器以及電器電路等部分組成。器電路等部分組成。KCleII0磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.4 氣敏傳感器氣敏傳感器 n本節(jié)僅對應用較廣的半導體氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)、原本節(jié)僅對應用較廣的半導體氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及應用做簡要介紹。理及應用做簡要介紹。n7.4.1 半導體氣敏傳感器半導體氣

12、敏傳感器 某些半導體元件同氣體接觸時其性質(zhì)會發(fā)生變某些半導體元件同氣體接觸時其性質(zhì)會發(fā)生變化，這些元件被稱為化，這些元件被稱為半導體氣敏傳感器半導體氣敏傳感器。n一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu) 圖示為圖示為直熱式直熱式 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.4 氣敏傳感器氣敏傳感器n二、工作原理二、工作原理 燒結(jié)型燒結(jié)型SnO2氣敏元件是表面電阻控制型氣敏元件是表面電阻控制型氣敏元件，結(jié)構(gòu)模型如圖所示。氣敏元件，結(jié)構(gòu)模型如圖所示。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.4 氣敏傳感器氣敏傳感器n三、氣敏傳感器的應用三、氣敏傳感器的應用 1.氣體報警器氣體報警器 圖示為一種簡單的家用報警器電路，氣敏元件采圖示為一種簡

13、單的家用報警器電路，氣敏元件采用用直熱式直熱式的的TGS109。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.4 氣敏傳感器氣敏傳感器 2.氣體檢漏儀氣體檢漏儀 將氣敏元件作為氣電轉(zhuǎn)換元件并配以相應的電將氣敏元件作為氣電轉(zhuǎn)換元件并配以相應的電路而組成。圖是用路而組成。圖是用QM-N5型氣敏元件組成的簡易袖型氣敏元件組成的簡易袖珍式氣體檢漏儀原理圖。珍式氣體檢漏儀原理圖。 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.4 氣敏傳感器氣敏傳感器n7.4.2 紅外吸收式氣敏傳感器紅外吸收式氣敏傳感器n7.4.3 薄膜氣敏傳感器薄膜氣敏傳感器 一、一、SnO2敏感膜敏感膜 二、氣敏性能與工作溫度的關(guān)系二、氣敏性能與工作溫度的關(guān)系

14、三、氣敏性能與摻雜的關(guān)系三、氣敏性能與摻雜的關(guān)系 四、氣敏性能與薄膜厚度的關(guān)系四、氣敏性能與薄膜厚度的關(guān)系磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.5 濕度和含水量的檢測濕度和含水量的檢測n氣體中的水分含量稱為氣體中的水分含量稱為濕度濕度，固體中的水，固體中的水分含分含 量稱為量稱為含水量含水量。 n7.5.1 濕度的檢測濕度的檢測 濕度可分為絕對濕度和相對濕度。濕濕度可分為絕對濕度和相對濕度。濕度的檢測方法有多種，常見的有絕對測濕度的檢測方法有多種，常見的有絕對測濕法、相對測濕法和毛發(fā)濕度度計法。法、相對測濕法和毛發(fā)濕度度計法。 n7.5.2 含水量的檢測含水量的檢測 含水量的檢測主要有電導法、稱重法、

15、含水量的檢測主要有電導法、稱重法、電容法、紅外吸收法、微波吸收法等檢測電容法、紅外吸收法、微波吸收法等檢測方法。方法。 濕度傳感器及模塊濕度傳感器及模塊 磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.5 濕度和含水量的檢測濕度和含水量的檢測n一、電導法一、電導法磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.5 濕度和含水量的檢測濕度和含水量的檢測n二、稱重法二、稱重法 稱重法稱重法是采用紅外線燈為加熱源，照射被是采用紅外線燈為加熱源，照射被測物質(zhì)使其水分完全蒸發(fā)即烘干。再用電子稱測物質(zhì)使其水分完全蒸發(fā)即烘干。再用電子稱稱出烘干前后的重量稱出烘干前后的重量W1和和W2，即可求出其含，即可求出其含水量水量M，即：，即： n三、紅外吸收法三、紅外吸收法 根據(jù)水分對根據(jù)水分對1.94m波長的紅外線吸收較強，波長的紅外線吸收較強，對對1.84m波長的波長的紅外線幾乎紅外線幾乎不吸收的特性進不吸收的特性進行測量的方法。行測量的方法。%100121WWWM磁場與成分參數(shù)檢測優(yōu)秀課件7.6 液體濃度的檢測液體濃度的檢測n工業(yè)電導儀是通過測量溶液的電導，間接地得工業(yè)電導儀是通過測量溶液的電導，間接地得 到溶液濃度的。到溶液濃度的。n7.6.1 溶液的電導率與濃度的關(guān)系溶液的電導率與濃度的關(guān)