第七章磁場與成分參數檢測第一頁，共三十頁，2022年，8月28日7.1磁敏傳感器

磁敏傳感器是基于磁電轉換原理制成的。主要器件有磁敏電阻、磁敏二極管和磁敏三極管。7.1.1磁敏電阻

一、磁阻效應

在磁場作用下，半導體晶片電阻率增大的現象稱為物理磁阻效應。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象稱為幾何磁阻效應。理論推導磁阻效應的表達式為：第二頁，共三十頁，2022年，8月28日7.1磁敏傳感器二、磁敏電阻

磁敏電阻的結構形式有兩端型和三端型兩種。其技術性能參見所示。7.1.2磁敏二極管

一、基本結構與原理磁敏二極管有鍺和硅磁敏二極管兩種。圖所示為磁敏二極管的結構。第三頁，共三十頁，2022年，8月28日7.1磁敏傳感器二、磁敏二極管特性

1.磁靈敏度2.輸出電壓特性

3.溫度特4.頻率特性7.1.3磁敏三極管

一、基本結構與原理

長基區是磁敏三極管的主要特征，圖是鍺管的結構示意圖。

第四頁，共三十頁，2022年，8月28日7.1磁敏傳感器二、磁敏三極管的特性

1.磁靈敏度2.溫度特性

3.頻率特性

第五頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測本節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。7.2.1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。圖中，若被測磁場按正弦規律變化，穿過測量線圈的磁通也按正弦規律變化，即：

第六頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測線圈產生的感應電勢：有：測出感應電勢e，即可算出穿過線圈的磁通幅值φm。被測磁場的Bm和Hm等于：第七頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測一、沖擊法

1.測量原理

用沖擊法測量直流磁通的接線圖如圖所示。2.磁通沖擊常數的測量方法

測量的電路圖如圖所示。第八頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測第九頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測二、磁通表

磁通表測量直流磁通的接線示意圖如圖所示。7.2.2磁通門磁強計測量磁場

第十頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測7.2.3霍爾效應測量磁場

測出霍爾電勢UH的大小，即可得出磁感應強度。國產CT3型特斯拉計就是用霍爾效應測量磁感應強度的儀器?？蓽y量交直流磁場的磁感應強度，其結構如圖所示。第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日7.2磁場檢測7.2.4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生的能級分裂效應。第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測成分檢測的方法主要有化學式、物理式和物理化學式等。7.3.1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數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。第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測圖分別為為熱導室電橋。第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測7.3.2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測氣體組分含量的儀表。

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的大得多；溫度的升高磁化率迅速下降的磁特性工作的。第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測熱磁式氧氣分析儀的原理如圖所示第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測二、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質管、鉑電極和引線構成，如圖所示。第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測7.3.3紅外線氣體分析儀

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、選擇性好等特點。

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之間的電磁波。紅外氣體分析儀主要用1到25μm的波段。

紅外線具有以下兩個特征：1.可被物質選擇性吸收。2.吸收時能量守恒。

第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日7.3氣體成分檢測二、光的吸收定律

光的吸收定律又稱作朗伯—貝爾定律，表達式為：三、紅外線氣體分析儀的檢測原理及結構

紅外線氣體分析儀的結構原理如圖。主要由紅外線輻射光源、氣室、紅外探測器以及電器電路等部分組成。

第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日7.4氣敏傳感器本節僅對應用較廣的半導體氣敏傳感器的結構原理及應用做簡要介紹。7.4.1半導體氣敏傳感器

某些半導體元件同氣體接觸時其性質會發生變化，這些元件被稱為半導體氣敏傳感器。一、基本結構圖所示為直熱式結構。第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日7.4氣敏傳感器二、工作原理

燒結型SnO2氣敏元件是表面電阻控制型氣敏元件，結構模型如圖所示。

第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日7.4氣敏傳感器三、氣敏傳感器的應用

1.氣體報警器圖示為一種簡單的家用報警器電路，氣敏元件采用直熱式的TGS109。

第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日7.4氣敏傳感器2.氣體檢漏儀

將氣敏元件作為氣電轉換元件并配以相應的路而組成。圖是用QM－N5型氣敏元件組成的簡易袖珍式氣體檢漏儀原理圖。第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日7.4氣敏傳感器7.4.2紅外吸收式氣敏傳感器7.4.3薄膜氣敏傳感器

一、SnO2敏感膜

二、氣敏性能與工作溫度的關系

三、氣敏性能與摻雜的關系

四、氣敏性能與薄膜厚度的關系

第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日7.5濕度和含水量的檢測氣體中的水分含量稱為濕度，固體中的水分含量稱為含水量。7.5.1濕度的檢測

濕度可分為絕對濕度和相對濕度。濕度的檢測方法有多種，常見的有絕對測濕法、相對測濕法和毛發濕度度計法。

7.5.2含水量的檢測

含水量的檢測主要有電導法、稱重法、電容法、紅外吸收法、微波吸收法等檢測方法。第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日7.5濕度和含水量的檢測一、電導法

如圖所示。第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日7.5濕度和含水量的檢測二、稱重法

稱重法是采用紅外線燈為加熱源，照射被測物質使其水分完全蒸發即烘干。再用電子稱稱出烘干前后的重量W1和W2，即可求出其含水量M，即：三、紅外吸收法

根據水分對1.94μm波長的紅外線吸收較強，對1.84μm波長的紅外線幾乎不吸收的特性進行測量的方法。

第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日7.6液體濃度的檢測工業電導儀是通過測量溶液的電導，間接地得到溶液濃度的。7.6.1溶液的電導率與濃度的關系

電解質溶