磁场与成分参数检测解读实用教案

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1、第7章 磁场与成分(chng fn)参数检测 本章主要介绍(jisho)(jisho)磁敏传感器、磁场的检测方法、 半导体气敏元件及工业上常用的气体成分、湿度、含水量、液体浓度的检测原理及方法。 第1页/共28页第一页，共29页。 7.1 磁敏传感器 磁敏传感器是基于磁电转换原理制成的。主要器件有磁敏电阻、磁敏二极管和磁敏三极管。 7.1.1 7.1.1 磁敏电阻一、磁阻效应 在磁场作用下，半导体晶片电阻率增大的现象称为物理磁阻效应。在相同磁场作用下，因晶片几何形状不同使电阻值变化(binhu)(binhu)不同的现象称为几何磁阻效应。理论推导磁阻效应的表达式为： )273. 01 (220B

2、B第2页/共28页第二页，共29页。7.1 磁敏传感器 二、磁敏电阻 磁敏电阻的结构形式(xngsh)(xngsh)有两端型和三端型两种。其技术性能参见表7.1.17.1.1所示。 7.1.2 7.1.2 磁敏二极管 一、基本结构与原理 磁敏二极管有锗和 硅磁敏二极管两种。 磁敏二极管的结构(jigu) 第3页/共28页第三页，共29页。7.1 磁敏传感器 二、磁敏二极管特性 1. 1. 磁灵敏度 2. 2. 输出电压(diny)(diny)特性 3. 3. 温度特 4. 4. 频率特性 7.1.3 7.1.3 磁敏三极管一、基本结构与原理 长基区是磁敏三极管的主要特征，图是锗管的结构示意图。

3、 二、磁敏三极管的特性 1. 1.磁灵敏度 2. 2.温度特性 3. 3.频率特性第4页/共28页第四页，共29页。 7.2 7.2 磁场(cchng)(cchng)检测 本节主要介绍电磁感应法测磁场、磁通门磁强计测磁场、霍尔效应和核磁共振法测磁场。 7.2.1 7.2.1 电磁感应法测磁场 电磁感应法测磁场的理论基础为电磁感应定。图中，若被测磁场按 正弦规律变化，穿过(chun u)(chun u)测量 线圈的磁通也按正弦规律 变化，即：)sin( tm第5页/共28页第五页，共29页。7.2 磁场(cchng)检测 线圈产生的感应电势： 有： 测出感应电势e e， 即可算出穿过线圈的磁通幅

4、 值mm。被测磁场(cchng)(cchng)的BmBm和HmHm等于： )cos(0tNdtdNdtdeUNm2USNSBmm2mmBH第6页/共28页第六页，共29页。7.2 磁场(cchng)检测 一、冲击法 1.1.测量原理(yunl):(yunl):用冲击法测量直流磁通如图示。 2.2.磁通冲击常数 的测量方法: :测量 的电路如图示。 CC第7页/共28页第七页，共29页。7.2 磁场(cchng)检测 二、磁通表 磁通表测量直流磁通的接线(ji xin)(ji xin)示意图如图所示。 7.2.2 7.2.2 磁通门磁强计测量磁场 第8页/共28页第八页，共29页。7.2 磁场(

5、cchng)检测 7.2.3 霍尔效应测量磁场 测出霍尔电势UH的大小，即可得出(d ch)磁感应强度。国产CT-3型特斯拉计就是用霍尔效应测量磁感应强度的仪器。可测量交直流磁场的磁感应强度，其结构如图示。 第9页/共28页第九页，共29页。7.2 磁场(cchng)检测 7.2.4 核磁共振法测量磁场 核磁共振是指在外磁场的作用(zuyng)下原子核产生的能级分裂效应。 第10页/共28页第十页，共29页。7.3 气体(qt)成分检测 成分检测的方法主要有化学式、物理式和物理 化学式等。 7.3.1 7.3.1 热导式气体分析仪 热导式气体分析仪是通过检测混合气体导热(dor)(dor)系数

6、变化得知待测组分含量的。常用的热导式气体分析仪由热导室、测量电桥和显示仪组成。第11页/共28页第十一页，共29页。7.3 气体(qt)成分检测 图分别(fnbi)(fnbi)为为热导室电桥。第12页/共28页第十二页，共29页。7.3 气体(qt)成分检测 7.3.2 热磁式气体分析仪 热磁式气体分析仪是利用(lyng)气体热磁效应检测待测气体组分含量的仪表。 一、热磁式氧气分析仪 热磁式氧气分析仪利用(lyng)氧的磁化率比其它组分的大得多；温度的升高磁化率迅速下降的磁特性工作的。第13页/共28页第十三页，共29页。7.3 气体(qt)成分检测 热磁式氧气(yngq)(yngq)分析仪的

7、原理如图示 第14页/共28页第十四页，共29页。7.3 气体(qt)成分检测 二、氧化锆式氧量分析仪 氧化锆式氧量分析仪是由氧化锆固体电解质管、铂电极和引线(ynxin)(ynxin)构成，如图示。 第15页/共28页第十五页，共29页。7.3 气体(qt)成分检测 7.3.3 红外线气体分析仪 红外线气体分析仪是应用气体对红外线的吸收原理制成的，具有灵敏度高、分析范围广、选择性好等特点。一、红外线及其特征 红外线是一种波长介于可见光和无线电波之间的电磁波。红外气体分析仪主要用125m的波段(bdun)。 红外线具有以下两个特征：1.可被物质选择性吸收。 2.吸收时能量守恒。 第16页/共2

8、8页第十六页，共29页。7.3 气体成分(chng fn)检测 二、光的吸收定律 光的吸收定律又称作朗伯- -贝尔定律，表达式为： 三、红外线气体分析仪的检测 原理及结构 红外线气体分析仪的结构原 理如图示。主要由红外线辐射(fsh)(fsh)光 源、气室、红外探测器以及电 器电路等部分组成。KCleII0第17页/共28页第十七页，共29页。7.4 气敏传感器 本节仅对应用较广的半导体气敏传感器的结构、原理及应用做简要介绍(jisho)(jisho)。 7.4.1 7.4.1 半导体气敏传感器 某些半导体元件同气体接触时其性质会发生变化，这些元件被称为半导体气敏传感器。 一、基本结构 图示为

9、直热式 第18页/共28页第十八页，共29页。7.4 气敏传感器 二、工作原理 烧结型SnO2SnO2气敏元件是表面电阻控制型气敏元件，结构(jigu)(jigu)模型如图所示。 第19页/共28页第十九页，共29页。7.4 气敏传感器 三、气敏传感器的应用 1. 1.气体(qt)(qt)报警器 图示为一种简单的家用报警器电路，气敏元件采用直热式的TGS109TGS109。 第20页/共28页第二十页，共29页。7.4 气敏传感器 2.气体检漏仪 将气敏元件作为气电转换(zhunhun)元件并配以相应的电路而组成。图是用QM-N5型气敏元件组成的简易袖珍式气体检漏仪原理图。 第21页/共28页

10、第二十一页，共29页。7.4 气敏传感器 7.4.2 红外吸收式气敏传感器 7.4.3 薄膜气敏传感器 一、SnO2敏感(mngn)膜 二、气敏性能与工作温度的关系 三、气敏性能与掺杂的关系 四、气敏性能与薄膜厚度的关系第22页/共28页第二十二页，共29页。7.5 湿度(shd)和含水量的检测 气体中的水分含量称为湿度，固体中的水分含 量称为含水量。 7.5.1 7.5.1 湿度的检测 湿度可分为绝对湿度和相对湿度。湿度的检测方法有多种，常见的有绝对测湿法、相对测湿法和毛发(mof)(mof)湿度度计法。 7.5.2 7.5.2 含水量的检测 含水量的检测主要有电导法、称重法、电容法、红外吸

11、收法、微波吸收法等检测方法。 湿度(shd)传感器及模块 第23页/共28页第二十三页，共29页。7.5 湿度(shd)和含水量的检测 一、电导(din do)(din do)法第24页/共28页第二十四页，共29页。7.5 湿度(shd)和含水量的检测 二、称重法 称重法是采用红外线灯为加热源，照射被测物质使其水分完全蒸发即烘干。再用电子称称出烘干前后(qinhu)(qinhu)的重量W1W1和W2W2，即可求出其含水量M M，即： 三、红外吸收法 根据水分对1.94m1.94m波长的红外线吸收较强，对1.84m1.84m波长的红外线几乎不吸收的特性进行测量的方法。%100121WWWM第2

12、5页/共28页第二十五页，共29页。7.6 液体(yt)浓度的检测 工业电导仪是通过测量溶液的电导，间接地得 到溶液浓度的。 7.6.1 7.6.1 溶液的电导率与浓度的关系(gun x)(gun x) 电解质溶液是电的良导体，其电导率不仅与溶液性质有关，还与浓度有关，只要测出溶液的电导，就可知道浓度。 7.6.2 7.6.2 电导检测器及测量电路 电导检测器是测量溶液电导的装置。 第26页/共28页第二十六页，共29页。7.6 液体浓度(nngd)的检测 图为平衡电桥(din (din qio)qio)测量法原理线路图，电桥(din (din qio)qio)平衡时有： 123RRRRX第27页/共28页第二十七页，共29页。感谢您的观看(gunkn)！第28页/共28页第二十八页，共29页。NoImage内容(nirng)总结第7章 磁场与成分参数检测。二、磁敏三极管的特性 1.磁灵敏度。1.测量原理:用冲击法测量直流磁通如图示。成分检测的方法主要有化学式、物理式和物理 化学式等。图分别为为热导室电桥(din qio)。原理及结构 红外线气体分析仪的结构原。图示为一种简单的家用报警器电路，气敏元件采用直热式的TGS109。图为平衡电桥(din qio)测量法原理线路图，电桥(din qio)平衡时有：。感谢您的观看第二十九页，共29页。