用力敏传感器测量真空磁导率

测量磁导率

一、测量磁导率一．实验目的：测量介质中的磁导率大小二．实验器材：DH4512型霍尔效应实验仪和测试仪一套，线圈一副（N匝）万用表一个三．实验步骤 1. 测量并计算磁场强度H ○1测量线圈周长L。 ○2线圈通电，测的线圈中的电流为I0，则总的电流为I M=N ?I0 ○3由磁介质安培环路定理的积分形式可知：∮c H ?dl=I故H ?L= N ?I0，H=（N ?I0）/L. 2.测量并计算磁感应强度B——利用霍尔效应实验 ○1实验原理：霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。如下图1所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流Is相反的X负向运动。由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力f E的作用。随着电荷积累的增加，f E增大，当两力大小相等（方向相反）时，f L=－f E，则电子积累便达到动态平衡。这时在A、B两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H，相应的电势差称为霍尔电势V H。设电子按平均速度，向图示的X负方向运动，在磁场B作用下，所受洛仑兹力为： f L=－e B 式中：e 为电子电量，为电子漂移平均速度，B为磁感应强度。同时，电场作用于电子的力为：f l E

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。二、实验原理 1.介电性能介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化 (electronic polarization ，1015Hz)，离子极化 (ionic polarization ，1012～1013Hz)，转向极化 (orientation polarization ，1011～1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。相对介电常数（ε），简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下： A Cd C C ?==001εε （1）式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量；C 0为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积；d 为电极间距离；ε0为真空介电常数，等于8.85×10-12 F/m 。另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切（tanδ）表示。它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应

传感器简答题

1：简述金属电阻应变片的工作原理，主要测量电路种类及其应用情况应变式传感器是利用金属的电阻应变效应，将测量物体变形转换成电阻变化的传感器。被广泛应用于工程测量和科学实验中。一工作原理（一）金属的电阻应变效应当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。如图2-1所示设有一根长度为l、截面积为S、电阻率为ρ的金属丝，在未受力时，原始电阻为（2－1）当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减小ΔS，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变Δρ，故引起电阻值变化ΔR。对式（2－1）全微分，并用相对变化量来表示，则有: （2－2）式中的Δl/l为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με＝1×10-6mm/mm）。若径向应变为Δr/r，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为，因为ΔS/S＝2(Δr/r)，则（2－2）式可以写成（2－3）式（2－3）为“应变效应”的表达式。k0称金属电阻的灵敏系数，从式（2－3）可见，k0受两个因素影响，一个是（1+2μ），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是Δρ/（ρε），是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则k0≈1+2μ，对半导体，k0 值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属电阻丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成正比。通常金属丝的灵敏系数k0=2左右。（二）应变片的基本结构及测量原理各种电阻应变片的结构大体相同，以图2－2所示丝绕式应变片为例，它以直径为0.025mm左右的合金电阻丝2绕成形如栅栏的敏感栅，敏感栅粘贴在绝缘的基底1上，电阻丝的两端焊接引出线4，敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层3。l称为应变片的基长，b称为基宽，l×b称为应变片的使用面积。应变片的规格以使用面积和电阻值表示，例如3×10mm2，120Ω。用应变片测量受力应变时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据式（2－3），可以得到被测对象的应变值ε，而根据引力应变关系 б=Eε（2－4）式中б——测试的应力；

磁导率

磁导率表示物质磁化性能的一个物理量，是物质中磁感应强度B与磁场强度H之比，又成为绝对磁导率。物质的绝对磁导率和真空磁导率（设为μ0=4*3.14*0.0000001H/m）比值称为相对磁导率，也就是我们一般意义上的磁导率。对于顺磁质μr＞1，对于抗磁质μr＜1，但它们都与1相差很小（例如铜的μr与1之差的绝对值是0．94×10-5）。然而铁磁质的μr可以大至几万。非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高，μ>>μ0。铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200～400；硅钢片为7000～10000；镍锌铁氧体为10～1000；镍铁合金为2000；锰锌铁氧体为300～5000；坡莫合金为20000～200000。空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质，其相对磁导率都小于1，分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。所以，铜虽然具有抗磁性，但相对磁导率也有0.99990;纯铁为顺磁性物质，其相对磁导率会达到400以上。所以用铜裹住铁并不能阻断磁力，而且是远远不能。在某些特殊情况下，铜的抗磁性就会表现出来，如规格很小的烧结钕铁硼磁体D3*0.8电镀镍铜镍后,磁通量会降低7-8%（当然，这个损失还包括倒角和镍层屏蔽导致的磁损）。直截了当地讲，磁场无处不在，是不能阻断的。只不过各种物质导磁性有所差异，如空气、材料、铜、铝、橡胶、塑料等相对磁导率近似为1，它们对磁不感兴趣；而铁磁性材料如铸铁、铸钢、硅钢片、铁氧体、坡莫合金等材料具有良好的导磁性

霍尔效应法测量磁导率实验

霍尔效应法测量磁导率【摘要】至于磁场中的载流物体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象就是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的霍尔效应。人们根据霍尔效应不仅可以测定半导体材料参数，还可以生产高性能的霍尔元件。霍尔元件可以检测磁场、电流等物理量，而由检测磁场可进一步算出铁芯的磁导率。【关键词】霍尔效应磁导率磁场强度一、引言霍尔效应是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的一种磁电效应，置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，根据霍尔效应人们用半导体材料制造霍尔元件，通过测量元件两端的电压可以测量材料的灵敏度以及附加磁场的强度，并且可由磁场进一步推算铁心的磁导率μ。。在计算磁场强度B 时所引入的不确定度主要是由于仪器系统误差以及在数据处理中的数位处理所产生的，这些误差都是很难避免的。另外，在产生霍尔效应的同时，因伴随着各种副效应，以致实验测两极间的电压并不等于真实的霍尔电压VH 值，而是包含着各种副效应所引起的附加电压，因此要通过公式H V =(2V - 1V +3V -4V )/4进行修正。二、设计原理 2.1 运动的带电粒子在磁场中因受洛伦兹力的作用而发生偏转，在试样中通以电流时，由于正负电荷受力方向相反，则在两极可以积累偏转电荷，产生电压即形成电场如下图所示：从图中可以看出电荷所受电场力与洛伦兹力方向相反，当两者动态平衡时有： 1H H H H H I B I B V E b S ne d d == =

由霍尔效应原理可知：H H H H B S V I kI d = = 再由线性关系中所得到的H H B S S k B k d d = ?= 由物理中H 的环路定理可得 00 N I H L H L =+并将B H μ = 、00 B H μ= 代 00000 M M N I L B L N I L L B μμμμμμ = ?= +- （其中H V ：霍尔电压，B 为外磁场，d 为霍尔片厚度； 1H S ne = 为霍尔系数）上式说明在恒定霍尔电流情形下，H V 与B 是成正比的，所以在实际应用中，一般通过 H V 来研究B 的分布或通过H V 来研究H S 即材料的特性。 2.2 用对称测量法减小副效应的影响综上所述，由于附加电压的存在，实测的电压，既包括霍尔电压U H ，也包括U 0、U E 、U N 和U RL 等这些附加电压，形成测量中的系统误差来源。但我们利用这些附加电压与电流I H 和磁感应强度B 的方向有关，测量时改变I H 和B 的方向基本上可以消除这些附加误差的影响。具体方法如下: 当（＋B ，＋I H ）时测量，V 1＝V H ＋V 0＋V E ＋V N ＋V RL （1）当（＋B ，－I H ）时测量，V 2＝－V H －V 0－V E ＋V N ＋V RL （2）当（－B ，－I H ）时测量，V 3＝V H －V 0+V E －V N －V RL （3）当（－B ，＋I H ）时测量，V 4＝－V H ＋V 0－V E －V N －V RL （4）式（1）－（2）＋（3）－（4）并取平均值，则得 )(4 14321V V V V V V E H -+-= +

用力敏传感器测量不规则物体密度

用力敏传感器测量不规则物体密度固体和液体的密度测量是物理实验的一个基本课题，具有丰富的物理思想和训练内容。目前，力敏传感器在物理实验中已经得到较为广泛的应用，它的方便、快捷、准确已得到了普遍的认可。为此我们可利用力敏传感器，对不规则物体的密度进行测量，也便于学生掌握力敏传感器的特性。实验目的 1．了解压阻式力敏传感器； 2．设计一种用电学量测量不规则物体密度的方法。测量原理 1．硅压阻式力敏传感器硅压阻式力敏传感器是由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，该芯片由4个扩散电阻集成一个微型的惠斯通电桥。当外界拉力作用于梁上时，在拉力的作用下，梁产生弯曲，硅压阻式力敏传感器受力的作用，电桥失去平衡，有电压输出，输出电压与所加外力成线性关系，即 KF U = ① 式中U 为传感器输出电压，F 为外力大小，K 为传感器的灵敏度。 2．固体密度的测量设被测量物体的质量为M ，烧杯中液体的密度为ρ0，V 为烧杯中液体的变化量，即所测量物体的体积，g 为重力加速度。当物体没有浸入到液体中时，有 KMg KF U ==11 ② 当物体完全浸入到水中时，有 )(022gV Mg K KF U ρ-== ③ 由以②、③两式可得 gK U M 1= ④ gK U U V 021ρ-= ⑤ 因此所求物体的密度为 2101U U U V M -== ρρ ⑥ 由此可知，不用测出待测物体的质量和体积，只要已知烧杯中液体的密度，即可求出被测物体的密度。若已知物体的密度，还可以求其他不同液体的密度，还可以研究不同浓度的液体

与密度的关系。提供器材压阻式力敏传感器、数字电压表、烧杯、已知密度的液体、待测不规则物体等。实验装置与要求 1．实验装置实验装置图 1 立柱 2 传感器 3 待测物 4 烧杯 5 升降台 6 数字电压表 2．实验要求 a、要求同学们在掌握实验原理的基础上自行设计实验步骤和实验方法，预习报告要求写出实验原理和实验步骤，并设计出原始数据记录表。 b、要测量出不规则物体的密度。 c、写出完整的实验报告。

磁导率介绍

中文名称：磁导率英文名称：magnetic permeability 定义：磁介质中磁感应强度与磁场强度之比。分为绝对磁导率和相对磁导率，是表征磁介质导磁性能的物理量。磁导率μ等于中B与磁场强度H之比，即μ=B/H 通常使用的是磁介质的相对磁导率μr，其定义为磁导率μ与μ0之比，即μr=μ/μ0 相对磁导率μr与χ的关系是：μr=1+χ 磁导率μ，相对磁导率μr和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。对于μr>1；对于μr<1，但两者的μr都与1相差无几。在大多数情况下,导体的相对磁导率等于1.在中，B与 H 的关系是非线性的磁滞回线，μr不是常量，与H有关，其数值远大于1。例如，如果空气(非)的磁导率是1，则的磁导率为10，000，即当比较时，以通过磁性材料的是10,000倍。涉及磁导率的公式：

磁场的能量密度=B^2/2μ 在（SI）中，相对磁导率μr是无量纲的，磁导率μ的单位是/米（H/m）。常用的真空磁导率常用参数 (1)初始磁导率μi：是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率 (2)最大磁导率μm：在初始段以后，随着H的增大，斜率μ=B/H逐渐增大，到某一强度下(Hm)，磁密度达到最大值（Bm），即（3）饱和磁导率μS：基本磁化曲线饱和段的磁导率，μs值一般很小，深度饱和时，μs=μo。

（4）（）磁导率μΔ∶μΔ=△B/△H。ΔB及△H是在（B1，H1）点所取的增量如图1和图2所示。（5）微分磁导率，μd∶μd=dB /dH，在（B1，H1）点取微分，可得μd。可知：μ1=B1/H1，μ△=△B /△H，μd=dB1/dH1，三者虽是在同一点上的磁导率，但在数值上是不相等的。非磁性材料（如铝、木材、玻璃、自由空间）B与H之比为一个常数，用μ。来表示非磁性材料的的磁导率，即μ。=1（在CGS单位制中）或μ。=4πX10o－7（在RMKS中）。在众多的材料中，如果自由空间（真空）的μo=1，那△么比1略大的材料称为顺磁性材料（如白金、空气等）；比1略小的材料，称为反磁性材料（如银、铜、水等）。本章介绍的磁性元件μ1是大有用处的。只有在需要时，才会用铜等反磁性材料做成使磁元件的磁不会辐射到空间中去。下面给出几个常用的参数式：（1）有效磁导率μro。在用L形成闭合中（漏磁可以忽略），的有效磁导率为：

传感器与检测技术试卷及答案

1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√）二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。答：框图如下：测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。

力敏传感器.

模块二力敏传感器及其应用练习题一、填空题： 1、根据电容式传感器的电容量为d S C ε=可知，可分为、 __和三种类型。电容式和电感式传感器常用结构，以提高灵敏度，减小非线性。 2、用某直流电桥测量电阻Rx （注：Rx 和R3为相对桥臂电阻，R2和R4为另一对相对桥臂电阻），三个桥臂电阻值分别为R2=50Ω, R3=100Ω，R4=25Ω，当电桥平衡时，则电阻Rx= 。 3、当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上，由于效应，在压电晶片两表面上就有产生。 4、电阻应变片的测量电路主要有直流电桥和交流电桥，其中直流电桥中又有单臂电桥和。 5、电容式传感器利用电容器的原理，将非电量转换成。电容式传感器可分为变极距式、变面积式、。 6、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称。 7、采用电源供电的电桥称为交流电桥。 8、用于制作压电传感器的常用压电材料是、、。 9、电感式传感器可分为、和电涡流三大类。 10、变面积电容传感器的输出特性是的，因此灵敏度是常数。 11、用电涡流传感器探测地雷属于测量。 12、自感式传感器常见的形式有变隙式，变面积式、。 13、电容式传感器可分为、和三种。 14、差动式电感传感器的优点有、和提高传感器的稳定性。 15、将超声波转化为电信号是利用压电材料的。 16、压电式传感器的工作原理是以晶体的效应为理论依据。 17、电阻应变片的工作原理是基于金属的效应。 18、压电式传感器的工作原理是以晶体的为理论基础。 19、电容式压力传感器是变型的。

多种材料的磁导率

非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高，μ>>μ0。铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200～400；硅钢片为7000～10000；镍锌铁氧体为10～1000；镍铁合金为2000；锰锌铁氧体为300～5000；坡莫合金为20000～200000。空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质，其相对磁导率都小于1，分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。铁粉心磁导率10左右材料以优良的频率特性和阻抗特性良好的温度特性是雷达和发射机滤波用电感器最佳材料；磁导率33材料最适合在几十A到上百A的大电流逆变电感器，如果对体积和温升要求不高，可以使用其做频率底于 50KHz的开关电源输出电感器，APFC电感器；磁导率75材料是做差模电感器和频率在20K左右的滤波电感器储能电感器的高性价比材料。铁镍50 该材料最适合用做差模电感器但是价格很高，由于原来国内能做铁镍钼的厂家做的铁镍钼性能很差，所以一些开关电源厂家和军工客户都使用铁镍50材料做储能电感器，其实这是错误的选择，因为这种材料的损耗仅好于铁粉心，是铁硅铝的2倍左右，是铁镍钼的三倍左右，但是该材料同样磁导率下，直流叠加特性好于铁硅铝材料，虽然它的Bs值达14000Gs，但是由于磁滞回线的形状不一样，所以它的直流叠加特性并不好于铁镍钼材料（只是原来国内能做的厂家做的性能较差）。铁硅铝高性价比材料，是铁粉心的替代品（不包括低磁导率铁粉心）。铁镍钼

价格与铁镍50相当（我公司），损耗最低材料，频率特性最好的材料，如果将您正在使用的国内公司的铁镍50材料换成我公司的铁镍钼材料将大大提高您的模块效率。不信您可以索要样品适用。四种金属磁粉心性能和价格对比

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用 Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。二、实验原理 1. 介电性能介电材料(又称电介质)是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种 15 极化机制：电子极化 (electronic polarization ，1015Hz)，离子极化 (ionic polarization ，1012～1013Hz)，转向极化 (orientation polarization ， 1011～1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。相对介电常数( ε)，简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。 ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下：式中 C 为含有电介质材料的电容器的电容量； C 0 为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积； d 为电极间距离； ε0 为真空介电常数，等于 8.85 ×10-12 F/m 。另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切 tan δ)表示。它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应而引起的能量损耗。材料的介电常数和介电损耗取决于材料结构和极化机理。除此之外，还与工作频率、环境温度、湿度有关。在交变电场作用下，材料的介电常数常用复介电常数表达： C C 0 1 Cd 0A 1)

力敏传感器(教学类别)

液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2 N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。 [实验目的] 1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数 2．学习力敏传感器的定标方法 [实验原理] 测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即 F=α·π(D1十D2) （1）式中，F为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，α为液体的表面张力系数．硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正此，即 △U=KF （2）式中，F为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，△U为传感器输出电压的大小。 [实验装置] 1.结构图图1 结构图

电容传感器测量电路

第一部分引言本设计是应用于电容传感器微小电容的测量电路。传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器在发展经济、推动社会进步方面有着重要作用。电容式传感器是将被测量转换成电容量变化的一种装置，可分为三种类型：变极距（间隙）型、变面积型和变介电常数型。二、电容式传感器的性能和其它传感器相比，电容式传感器具有温度稳定性好、结构简单、适应性强、动态响应好、分辨力高、工作可靠、可非接触测量、具有平均效应等优点，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成分含量等测量之中[1]。电容式传感器也存在不足之处，比如输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大等。上述不足直接导致其测量电路复杂的缺点。但随着材料、工艺、电子技术，特别是集成电路的高速发展，电容式传感器的优点得到发扬，而它所存在的易受干扰和分布电容影响等缺点不断得以克服。电容式传感器成为一种大有发展前途的传感器[2]。第二部分正文一、电容式传感器测量电路由于体积或测量环境的制约，电容式传感器的电容量一般都较小，须借助于测量电路检出这一微小电容的增量，并将其转换成与其成正比的电压、电流或者电频率[3],[4]。电容式传感器的转换电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。电容传感器性能很大程度上取决于其测量电路的性能。

由于电容传感器的电容变化量往往很小，电缆杂散电容的影响非常明显，系统中总的杂散电容远大于系统的电容变化值[5]。与被测物理量无关的几何尺寸变化和温度、湿度等环境噪声引起的传感器电容平均值和寄生电容也不可避免的变化，使电容式传感器调理电路设计相当复杂[6]。分立元件过多也将影响电容的测量精度[3]。微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。测量仪器应该有飞法（fF）数量级的分辨率[6]。二、常用电容式传感器测量电路 1、调频电路这种电路的优点在于：频率输出易得到数字量输出，不需A/D转换；灵敏度较高；输出信号大，可获得伏特级的直流信号，便于实现计算机连接；抗干扰能力强，可实现远距离测量[7]。不足之处主要是稳定性差。在使用中要求元件参数稳定、直流电源电压稳定，并要消除温度和电缆电容的影响。其输出非线性大，需误差补偿[8]。 2、交流电桥电路电桥电路灵敏度和稳定性较高，适合做精密电容测量；寄生电容影响小，简化了电路屏蔽和接地，适合于高频工作。但电桥输出电压幅值小，输出阻抗高，其后必须接高输入阻抗放大器才能工作，而且电路不具备自动平衡措施，构成较复杂[9]。此电路从原理上没有消除杂散电容影响的问题，为此采取屏蔽电缆等措施，效果不一定理想[10]。 3、双T型充放电网络这种电路线路简单，减小了分布电容的影响，克服了电容式传感器高内阻的缺点，适用

不锈钢的磁导率

不锈钢能被磁铁吸引吗日常生活中我们接触较多的奥氏体型不锈钢（有人称之为镍不锈）和马氏型不锈钢（有人称之为不锈铁，但不科学，易误解，应回避）两大类。奥氏体型不锈钢由于在钢中加入较高的铬和镍（含铬在18%左右，Ni在4%以上），钢的内部组织呈现一种叫奥氏体的组织状态，这种组织是没有导磁性的，不能被磁铁所吸引。钢铁的奥氏体组织在770摄氏度以上失去铁磁性。不锈钢中加入大量的合金，使部分不锈钢的奥氏体相区扩大到室温。这种奥氏体不锈钢不具有铁磁性。除此之外的其它的铁素体不锈钢、马氏体不锈钢等等，都具有铁磁性。能被吸起的是不锈铁一般称作Cr13,不锈钢有1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti等。人们常以磁铁吸附不锈钢材，验证其优劣真假。不吸无磁，认为是好的，反之，则认为是冒牌假货。其实，这是一种不切实际的辨别方法。一般，经营不锈钢材料已有十余年的人都知道，依靠传统的是否有磁性来判别不锈钢的方法，很有可能吃亏。据他们介绍，不锈钢种类繁多，常温下按组织结构可分为奥氏体型和马氏体或铁素体型。奥氏体型是无磁或弱磁性，马氏体或铁素体型是有磁性。然而，也并不一定如此。如通常用作装修管板的奥氏体型的304材质，一般来讲是无磁性的，但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性，这不能认为是冒牌或不合格。另外304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性就越大。相反，质量次一点的200系列不锈钢，很有可能不带磁性，由此判定它是货真价实的不锈钢，就大错特错了。由磁铁的特性决定的如果按原子电流解释就是电流产生的磁场磁化别的物体磁化物体产生电场电场互相作用产生力的作用

无磁、抗磁、弱磁材料的磁导率测量

磁导率测量仪JDZ-2型号的使用说明一、使用步骤： a调“0” b测量无磁不锈钢 c标定1.22基准模块三、导磁率测量仪使用说明：导磁率测量仪工作原理是利用磁通门原理来实现对抗磁材料导磁率的测量，具有操作简单、工作稳定可靠等特点，用于测量抗磁性材料的导磁率。 1 工作原理

线路经振荡、分频、后一方面经功放电路后给探头初级提供激磁电流，另一方面经倍频、移相后为相敏检波器提供相检参考信号，探头输出信号经选频放大后送入相敏检波器对测量信号进行检波，经有源滤波后送入显示电路。 2 技术指标 2.1 工作电源：AC 220V 50Hz ±10%； 2.2 测量精度：±2.5%； 2.3 测量范围： 1.00~2.00； 2.4 工作温度：10~40℃； 2.5 消耗功率：≤10W; 2.7 测试环境：0~40摄氏度，探头500毫米内无强磁场； 2.8测量方法：紧贴材料，对表面形状没有要求。 3 校准与测试 3.1 接上电源插头，将电源同交流220V接通，打开电源“开关”（仪器背面），使仪器预热30分钟。 3.2插上导磁率探头，测量前首先利用探头自带调零器调零，使仪器指示在正、负零（误差允许±0.003）左右。 3.3 测量前应对仪器进行校准，校准方法：探头调零后，将探头前端（磁钢部分）垂直于校准标准样块中间部位，仪器指示值应为标准样块的给定值（误差允许±0.003），若仪器指示偏离该值，可通过调节探头表面上的零位调节螺母调节到标准值。 3.4测量零件时，将探头端头垂直于被测物体，并轻轻接触被测物体表面，便可对抗磁性材料进行导磁率测量。 3.5 测量读数：由于真空磁导率为1.00，测量读数应为μ= 1＋表头读数，如测量某材料导磁率时仪器显示值为0.155，则材料导磁率为1.155。 3.6 仪器超量程时显示“1”或“-1”。 4 注意事项 4.1 仪器所带测量探头属敏感器件，对铁磁物特别敏感，使用中或使用后应轻拿轻放，不可敲打或撞击，不可用探头测量或接触铁磁物质，以免造成探头零位漂移或测量灵敏度下降。 4.2机内线路精密，各电位器都与测量精度有关，出厂时经过严格校准，不要随意打开机箱进行调节，一旦调节某个器件，仪器需经标准重新校准后方可使用。 4.4为了保证仪器测量准确度，仪器使用一段时间后，可随时对仪器进行校准，

PT100温度传感器测量电路

PT100温度传感器测量电路温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 围。整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分。前置放大部分原理图如下：工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间,电阻值为 100 至280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：

单片机的 10 位 A/D 在满度量程下，最大显示为 1023 字，为了得到PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压，必须对传感器的原始输出电压进行放大，计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ，（Vcc＝系统供电＝5V），可以得到放大倍数为10.466 。关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问，按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果，而是得到 11.635的结果。实际上，500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的，自然得到的数字仅仅为 450 个字，因此，公式中的500℃ 在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的mV/℃ 为依据而不是以被测温度值为依据，我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。运算放大器分为两级，后级固定放大 5 倍（原理图中 12K/3K+1=5），前级放大为：10.465922/5=2.0931844 倍,为了防止调整时的元器件及其他偏差，使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调，可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数(原理图中 10K/(8K2+Rw)+1)。

霍尔传感器测量电路

霍尔传感器测量电路咨尔元件的基本电路如图1所示。控制电流颠电源f供给，RE，为调节电阻，调节控制电流的大小。程尔输出端接负载RF，RR可以是一般电阻，也可以是放大器的输入电阻或指示器内阻。在磁场与控制电流的作用下，负裁上就有电压输出。在实际使用时，J或B或两者同时作为信号输入，而输出信号则正比于J或B或两者的乘积。内于建立霍尔效应所需的时间很短(10 很高(几千兆赫＞。＝、温度误差及其补偿因此，拧制电流为交流时 (一)温度误差档尔死件测量的关镀是霍尔效府，而霍尔元件是内半导体制成的，固半导体对温度很敏感，霍尔元件的载流于迁移率、屯阻率和霍尔系数都陨温度而变化，因而使霍尔元件的特性参数(如霍尔电势和输入、输出电阻等)成为温度的函数，导致霍尔传感器产生温度误差。 [二)温度误差的补偿为了减小霍尔元件的温度误差，需要对基本测量电路进行温度补偿的改进，可以来用的补偿方法柯许多种，常用的合以下方艾博希电子法：采用恒流源提供控制电流，选择合理的负载电阻进行补

偿，利用霍尔元件回路的串联或并联电阻进行补偿，也可以在输入凹路或输出回路中加入热敏电阻进行温度误差的补偿。采用温度补偿元件是一种最常见的补偿方法。图2所示为采用热敏电阻进行补偿的几种补偿方法。图2(n)所示为输入回路补偿电路，锑化钥元件的霍d；输出随温度升高而减小的出素，被控制屯流的增加(热敏电阻的阻位随温度升高旧减小)所补偿。图2(b) 所示为输出回路补偿电路成载上得到的霍尔电势随温度J1高而减小的因素，被热敏电阻阻佰减小所补偿。图2(c)所示为用正温度系数的热敏电阻进行补偿的电路。在使用时，温度补偿元件最好和霍尔元件封在一起或靠证，使它们温度变化一致。随着微电子技术的发展，日前霍尔元件多已集成化。集成霍尔九件有许多优点小、灵敏度高、输出幅度大、NXP代理商温漂小且对电流稳定性要求低等。集成霍尔元件可分为线性型和开关则两大类。前者是将霍尔冗件和恒流源、线性放大器等做公‘个芯片卜，输出电压较高，使用非常方便，日前已得到广泛的应蝴，较典型的线性霍尔元件有UGN35N等。八关型是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、(xj门等电路做在同一个心片上。当外加磁场强度超过规定的工作点时，()川1由高电阻状态变为导通状

电导率电容率磁导率测量和意义

电动力学电导率、电容率、磁导率的测定及意义指导教师：XXX 专业：XXX 学号：XXXXXXXXXXXX 姓名：XXX XXXX大学 XXXX年X月X日

电导率、电容率、磁导率的测定及意义摘要：本文章主要探讨电动力学几个基本物理名词——电导率，电容率，磁导率——各自意义及其测量。关键词：电导率，磁导率，电容率，意义，测量引言：这些基本名词是电动力学的必备知识，它们不仅在历史上有着重大意义，对于学习电动力学的学者也是至关重要的。由于笔者才疏学浅，仅做一些简单的介绍，供各位批评指正。一、电导率 1.定义物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米表示。电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两端时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为，因而产生电流。电导率是以欧姆定律定义为电流密度和电场强度的比率：。有些物质会有异向性的电导率，必需用 3 X 3 矩阵来表达（使用数学术语，第二阶张量，通常是对称的）。电导率是电阻率的倒数。在国际单位制中的单位是西门子/米：。 2.电传导性是物质可以传导电子的性质。按物质是否具有电传导性，可把物质分为导体，半导体和绝缘体。固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在 25°C 温度的电导率。

磁性材料介绍

一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。二、软磁材料的发展及种类 1. 软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。