磁通门磁力仪
磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。它是利用某些高导磁率的软磁性材料(如坡莫合金）作磁芯，以其在交直流磁场作用下的磁饱和特性及法拉第电磁感应原理研制的测磁装置。
这种磁敏传感器的最大特点是适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既可测T、Z，也可测ΔT、ΔZ，不受磁场梯度影响，测量的灵敏度可达 0．01 nT，且可和磁秤混合使用的磁测仪器。由于该磁测仪对资料解释方便，故已较普遍地应用于航空、地面、测井等方面的磁法勘探工作中，在军事上，也可用于寻找地下武器（炮弹、地雷等）和反潜。还可用于预报天然地震及空间磁测等。
4.1磁通门式磁敏传感器的物理基础
（一）磁滞回线和磁饱和现象
铁磁性材料的静态磁滞回线，如图1．35所示。在图中当磁化过程由完全退磁状态开始，若磁化磁场等于零，则对应的磁感应强度也为零。随着磁化磁场H的增大，磁感应强度B亦增大，扭曲线OA段所示。但当H增加到某一值Hs之后，B就几乎不随H的增加而增强，通常将这种现象称作磁饱和现象。开始饱和点所对应的Bs、H。，分别称作饱和磁感应强度和饱和磁场强度。
图1.35 静态磁滞回线示意图
当H增加到Hs后，如使H逐渐减小下来，磁感应强度也就随之减小下来。但实践证明，一般这种减小都不是按照AO所示的规律减小，而是按照AB所示的轨迹进行，并且当磁场H 减小到零时，磁感应强度B并不等于零，也就是说磁感应强度的变化滞后于磁场H的变化，这种现象称为磁滞现象。
当H由H S减小到零时，B所保留的值Br被称作最大剩磁，之所以叫最大剩磁是由于H 从小于Hs的不同值减小到零，其所对应的剩磁也是不同的，但以H从Hs减小到零时所对应的剩磁Br最大。
欲使剩磁去掉，就需加一个与原磁化磁场相反的磁场，如OC段所示。线段OC即表示使磁感应强度B恢复到零时所需要的反向磁场强度，这一场强通常称为矫顽力，并用Hc表示。
最大剩磁Br饱和磁感应强度Bs饱和磁场强度Hs及矫顽力Hc是磁性材料的四个重要
参数，在设计制造磁力仪器时，必须予以重视。
通常磁通门式磁敏传感器使用软磁性材料。所谓软磁性材料，是指那些Hc小的磁性材料，特点是易去磁。软磁性材料在仪器中是工作在周期性变化的磁场（一般为正弦交变磁场）中的，故其磁化过程是周期性进行的，其结果便形成动态磁滞回线（它与图1.35静态磁滞回线形状大致相同，面积比静态磁滞回线面积大些），由于动态磁滞回线的面积等于反复磁化一周所损耗的能量，所以动态磁滞回线的形状和大小随磁化磁场频率而变。在动态磁场作用下，除磁滞损耗之外，还有涡流损耗和其它损耗。这些损耗均与磁化磁场的频率有关。
磁通门式磁敏传感器设计中所用到的磁滞回线是动态饱和磁滞回线，（即磁滞回线中最大的一条回线）。动态磁滞回线上各点对应的斜率，μd=dB/dH叫做该点的动态导磁率。
磁通门磁力仪是利用具有高导磁率的软磁铁芯在外磁场作用下的电磁感应现象测定外磁场的仪器。它的传感器的基本原理是基于磁芯材料的非线性磁化特性。其敏感元件是由高导磁系数、易饱和材料制成的磁芯，有两个绕组围绕该磁芯;一个是激励线圈，另一个则是信号线圈。在交变激励信号f的磁化作用下，磁芯的导磁特性发生周期性饱和与非饱和变化，从而使围绕在磁芯上的感应线圈感应输出与外磁场成正比的信号，该感应信号包含f、2f及其它谐波成分，其中偶次谐波含有外磁场的信息，可以通过特定的检测电路提取出来。
1.坡莫合金片的磁滞迥线特点
坡莫合金与一般的铁磁性物质比较，具有很高的导磁率(u=dB/dH)，比如国产IJ86型的坡莫合金，起始导磁率u0=150000CGSM单位。很小的矫顽磁力(Hc)和很小的饱和磁场(Hs)，因此坡莫合金的磁滞回线窄而且陡，但是一般的铁磁性物质的磁滞回线宽而且缓，如图3一l和3一2所示。
分析坡莫合金的磁滞迥线可以知道，当外磁场有微弱变化时候，就会引起磁感B的显著变化，可以说磁感应强度B对外磁场H的变化有放大的作用，或者说坡莫合金对外磁场感觉灵敏。由于坡莫合金磁滞迥线所包含的面积很小，可以近似地看成一条曲线，B随H 的变化特点就与一般铁磁性物质所表现者有所不同了。
2.偶次谐波的产生
在无外磁场状况下，当初级线圈中供一个交流电压E=Em*COSwt时，则在坡莫合金中将产生一个交变磁场表达式如下:
H= 一H m coswt其中H m>H s 饱和磁场
由于H随时间变化将引起B随时间变化，当一Hs
成。如图3一3所示。
当有外磁场存在时，作用在坡莫合金的总磁场为:
H=H 0+H m COS θ 其中(H 0十Hm)>Hs
同样在一HS
括弧内由于Hm>(Hs+Ho)，按二项式定理展开，并略去(Hs+Ho)/Ho 的4次方以上的高次项，经过整理后得到:
H m
wSnKuHs
b 82-=H 0
式中右端除了Ho 以外都为与灵敏元件绕制等有关的常数，可见输出电压振幅与外磁场H 。成正比。
3.3环型芯磁通门传感器的工作原理
单线圈型磁通门传感器的激励线圈和感应线圈使用同一组线圈，产生的感应电压含有很大并且又无益的基波分量。为了抑制这些基波信号的干扰，出现了环型和管型等其他结构的传感器。环型传感器可以看成双棒型传感器的延伸，并且形成了闭合回路，因为它激励磁场在左右两边对称的磁芯中心大小相等、而且方向相反，所以产生的感应电压的基波分量相互抵消。因此环型磁通门传感器输出的感应电压大小为:
由上式表明，在这样的传感器中，理论上激励磁线圈都不产生感应电压，激励磁场存在只是使磁芯的导磁系数发生周期性的变化。坡莫合金磁芯在交变磁场的激励下，它的导磁系数随时间发生周期性变化，当还没有被磁化到饱和的时候，导磁系数很大，磁通的闸门打开，磁通量很大;当磁芯饱和的时候，导磁系数很小，闸门关闭，磁通量就很小。当平行于感应线圈轴向有外磁场存在的时候，感应线圈内部的磁通量也发生周期性的改变，外磁场受到周期性变化的磁通的调制，在感应线圈两端感应出电压，用合适的方法测量该感应电压就能够得出外磁场的大小。
由于两个半芯的二次谐波电压的频率、振幅和相位都一样，因此灵敏元件的总输出振幅电压为2倍二次谐波电压振幅，即:
磁通门磁力仪的主要性能
1.分辨率
磁通门磁力仪的分辨率(对微弱信号变化量的反应能力)相当高，一般可以达到1—10nT，相当于地磁场强度的0.00001—0.0001倍。特殊制造的磁通门磁力仪的分辨率可以达到0.001nT，因此可以用于测量地磁脉动。卫星载磁通门式向量磁力仪的分辨率因量程而异，在测量弱磁场的时候分辨率可以达到0.002nT。
限制分辨率的主要因素是电子线路前置放大器的噪声以及探头的灵敏度和噪声。
2.测量范围
磁通门磁力仪的测量范围是—65000到65000nT之间。为了提高灵敏度和免受磁化产生永久磁场，磁通门磁力仪的探头铁芯由高导磁率软磁材料制作。这些材料的饱和磁场强度Hs只有0.0001T左右。如果待测磁场达到或超过这个强度，激励磁场的调制功能就明显受限，被测磁场更强时，甚至可以将铁芯磁化，必须退磁才能消除剩磁。所以，磁通门磁力仪被认为只适用于弱磁场的测量，
3.频率响应
磁通门磁力仪频率响应范围大约在10Hz以内，一般适用于测量缓慢变化的稳恒磁场。监测交变，脉动或扰动磁场时，需要特殊制作的磁强计。
二、磁通门式磁敏传感器的二次谐波法测磁原理
一般地说，磁通门传感器的磁芯几何形状有下面几种：
在闭合式磁芯中，有长方形磁芯、跑道形磁芯、圆形磁芯三种；在非闭合式磁芯中，
有长条形单磁芯和长条形双磁芯两种。
从这几种磁芯的性能来说，以圆形较好，跑道形次之。在地球物理的磁法勘探的测量中，用跑道形磁芯较多。下面就以跑道形磁芯为例来分析磁通门式磁敏传感器的测磁原理及有关问题。
（一）长轴状跑道形磁芯
如图1．37所示，一般沿长轴方向的尺寸远大于短轴方向的尺寸，故当沿长轴方向磁化时，要比沿短轴方向磁化时的退磁作用及退磁系数小得多。这样，就可以认为跑道形磁芯仅被沿长轴方向的磁场所磁化。在实践中，亦仅测量沿长轴方向的磁场分量。
图1．37 跑道形磁芯结构示意图
L—灵敏元件架；2—初级线圈；
3—输出线圈；4—坡莫合金环
若在跑道形磁芯的彼此平行的两长边上，分别绕一组匝数相同的线圈w1、w2则同向串联在一起作为激励线圈；在w1、w2的外边绕一公用的测量线圈（称作讯号线圈）w S，则当在激励线圈w2通入一正弦交变电流 I~＝I M Sinωt时，假定由w1产生的磁场为 H1~＝HmSinωt，那么，在w2中必然产生一个磁场为H2~＝-HmSinωt。由图1．37可见，对于激励交变场来讲，其磁路为一闭合磁路，故没有退磁作用，对于正弦交变磁场来说，导磁率即为材料的动态相对导磁率μ’，由于μ’高达几十万，而在真空中的动态相对导磁率近似为1，所以，w1及w2所产生的磁力线在磁芯未达到饱和之前，均可视为无漏磁的通过整个闭合磁路的。作用于两长边的交变磁化磁场，可分别等效为：
H1~ = 2Hmsinωt; H2~= - 2Hmsinωt
对于被测恒定地磁场He来讲，其磁路是一开断磁路，并有退磁场Hd的存在。故磁芯对外加恒定磁场He的有效导磁率，是物体的动态相对导磁率μd’
磁性材料的动态磁滞回线形状比较复杂，极难用一简单数学模型加以描述。但为了对探头进行理论分析，并进行具体计算，必须把实际的软磁性材料的最大动态磁滞回线加以近似化、理想化，即用一个足以表征其特性（饱和特性）的模型来表示之。图1.38中的三折线模型，就是常用的一种。
图1.38 传感器测磁原理图
当外加磁场He＝0时，作用于磁芯两长边的总磁化磁场仅是交变磁化磁场，但如果两个激励线圈的匝数w1=w2则H1~＝2HmSinωt=-H2~，再假定磁芯的两长边的几何尺寸及电磁参数完全相同，测量线圈的安装位置也非常对称时，则在长边1和长边2中产生的通过测量线圈的磁通量，每时每刻都大小相等、方向相反，从而使通过测量线圈的总磁通量恒等于零。因此，在测量线圈中所感生的感应电动势及二次谐波均为零。
当沿磁芯长轴方向作用的外加恒定地磁场He不为零时，由于叠加恒定磁场的结果，使长边1与长边2中的总磁化磁场的对称性遭破坏，其情况如图1.38(b）所示。于是，长边1与长边2中的总磁化磁场分别为：
H1 = He + H1~ = He + 2HmSinωt (1.33)
H2 = He + H2~ = He - 2HmSinωt (1.34)
长边1与长边2中的磁感应强度在未饱和段分别为：
B1 =μd’H e + 2μ’H m.Sinωt (1.35)
B2 =μd’H e - 2μ’H m.Sinωt (1.36)
式中B1和B2的曲线表示法分别如图1．38(c) 所示。
由B1和B2的数学表达式及图1．38(c)可见，由于迭加恒定磁场的结果，使长边1与长边2中的磁感应强度对于时间轴的对称性破坏了。
B1在-π/2到π/2区间内，可用下述函数来表示：
在-π/2π≤θ≤θ2范围内： B1 =-B S B S为一常数。
在θ1≤θ≤θ2范围内： B1 =-μd’He + 2 μ’HmSinθ (1.37)
在θ1≤θ≤π/2范围内： B1 = B S
B2在-π/2到π/2区间内，可用下述函数来表示：
在-π/2π≤θ≤θ2范围内： B2 =B S B S为一常数。
在θ1≤θ≤θ2范围内： B2 =-μd’He - 2 μ’HmSinθ (1.38)
在θ1≤θ≤π/2范围内： B2 = - B S
对式中饱和点的坐标点的求取，可如下述：
令：μd’He + 2μ’ HmSinθ= B S=μ’H S
则有：Sinθ1=(μ’H S -μd’He)/(2μ’Hm) (1.39)
Sinθ2=(μ’H S +μd’He)/(2μ’Hm) (1.40)
从物理学中得知：磁芯中磁通量Φ为其磁感应强度B与磁芯截面积S的乘积。故假定
长边1和长边2的截面积相等，即：S1=S2=S，则利用法拉第电磁感应定律的数学表达式便可
求得长边1与长边2中B的变化，在信号线圈ωS中所感生的电压，可分别用下列函数表示：E1在-π/2到π/2区间内，可用下述函数来表示：
在-π/2π≤θ≤θ2范围内： E1 = 0
在θ1≤θ≤θ2范围内： E1 = -2×10-8μ’Hm ωS SωCosθ (1.41)
在θ1≤θ≤π/2范围内： E1 = 0
E2在-π/2到π/2区间内，可用下述函数来表示：
在-π/2π≤θ≤θ2范围内： E2 = 0
在θ1≤θ≤θ2范围内： E2 = 2×10-8μ’Hm ωS SωCosθ (1.42)
在θ2≤θ≤π/2范围内： E2 = 0
函数的变化规律如图1.38(d)中的e1、 e2所示。
由以两组分段函数式（1.41）和（1.42）中［或由图1．38(d)］可见：在-θ1到θ2
的任何时刻，对应el、e2内都大小相等，极性相反，因而互相抵消。于是在-π/2到π/2
区间内,在ωS中感生的总感应电压为：
在-π/2π≤θ≤-θ2范围内： E S = 0
在θ1≤θ≤θ2范围内： E S = -2×10-8μ’Hm ωS SωCosθ (1.43)
在-θ1≤θ≤θ1范围内： E S = 0
在θ1≤θ≤θ2范围内： E S = 2×10-8μ’Hm ωS SωCosθ (1.44)
在θ2≤θ≤π/2范围内： E S = 0
由上述分析可以看出：当两半芯完全对称时，在外加磁场He=0的情况，测量线圈ωS中产生的总感应电压Es的重复频率，为激励频率的二倍。
这就是通常所说的二次谐波法的基本分析。
这个结果在客观上就提出了一个新的问题，即在设计传感器时，必须保持两半芯的对称性，否则，在-θ1≤θ≤θ1区间内，两半芯的感生电压不能得以抵消掉。又因Es的重复频率仍等于激励频率，故在Es中将含有激励频率的奇次谐波。为消除奇次谐波的影响，必须使磁芯保持对称。
由于Es是属周期性的重复脉冲，故可用富氏分解法来计算Es的二次谐波分量的大小。
由上述分段函数组式可知，Es是一奇函数。富氏分解中的余弦项的系数a n=0。现在计算富氏分解中正弦项的系数b2。
经过计算：b2=16×10-8μd’ωS fS (Hs/Hm)×He (1.45)
Es = 16×10-8μd’ωS fS (Hs/Hm)×HeSin2ωt (1.46)
式(1.45)便是测量线圈中输出二次谐波电压的振幅表达式；式(1.46）是测量线圈中感
应电压信号的完整表达式。
从上述两式中可得以下结论：
1．传感器测量线圈输出二次谐波的电压振幅与被测磁场He的大小近似成正比关系，
根据这种关系可以测量外磁场。
2．被测磁场的变号(改变方向)，二次谐波电压的极性随之改变。
3．传感器输出二次谐波电压的大小，除与被测磁场He近似成正比关系外，还与传感
器磁芯对于He的有效动态相对导磁率μd’接收线圈的匝数ωS，磁芯有效面积S，激励磁场
的频率f，磁芯的饱和磁场强度Hs成正比关系，而与激励磁场的振幅Hm成反比。这些将是
设计与制造传感器时的重要参数。
三、磁通门式磁敏传感器的应用
用磁通门式磁敏传感器可以构成多种不同用途的测磁仪器。例如，用于磁测量的有：地面磁通门磁力仪，航空磁通门磁力仪，磁通门磁力梯度仪，三分量高分辨率磁通门磁力仪，小口径井中磁力仪，微机型磁通门磁力仪以及用于探测地下炸弹、地雷等铁磁性物体的探测仪器等。
重新对磁通门磁力仪的数据采集部分进行设计，用微处理器代替原来的硬件环路。使原来完全由硬件控制的闭环系统的控制任务用软件来完成。新设计的磁通门磁力仪的数据采集系统选用MSP430FXXX系统的16位单片机作为微处理器。其大概的框图如图2一4所示。
4.2.2波形发生电路
信号发生器电路非常重要，它要为磁通门传感器探头提供激励信号，从某种意义上讲它是激励信号发生电路的核心部分。从第三章我们可以知道只要是交变电流都可以作为磁通门激励信号，但是从探头的灵敏度和线性度考虑，用正弦波激励信号最为理想。为了减少元气件的数量，在综合了现有的各种信号发生电路后决定采用美国AD公司的AD9833。这种能输出正弦波和三角波的函数发生器电路具有频率范围宽、正弦波失真低、三角波的线性度好和温度漂移低等特点。图4一5为所设计的信号发生电路的原理图。
将低通滤波器和高通滤波器串联就可以得到带通滤波器了。设前者的截止频率为f1，后者的截止频率为f2，f2应该小于fl，那么通带为(f2一fl)。在实用的电路中也经常采用单个集成运放构成压控电压源二阶带通滤波电路
其中心频率为:
电路原理图如图4一6所示。
4.4选频放大电路
磁通门检测电路需要用到一个选频放大电路，即在检测线圈后面需要加一个选频电路，其主要功能是滤出探头输出信号的二次谐波分量，并使尽可能少的非二次谐波分量进入后级的放大电路。根据第三章有关磁通门传感器工作原理的数值分析结果，我们可以知道，磁通门传感器探头输出信号含有多次谐波分量，其中奇次谐波和被测磁场没有关系，而所有的偶次谐波都与被测磁场有关，所以各种不同类型的磁通门传感器的差别在很大程度上取决于对这个输出信号的检测方法。当然也可以采用同时检测所有偶次谐波的方法，利用所有偶次谐波共同作用来检测被测磁场的大小，应该采用多谐振电路进行检测。
选频电路其选频频率为:
电路原理图如图4一7所示
4.5A/D采用电路设计
本系统所设计的A/D采样电路主要用到了linear公司的LTC1606。下面具体对采样电路的设计进行介绍。
4.5.116位采样芯片LTC16O6介绍
LTC1606是LINEAR公司生产的具有250KSPS采样保持功能的16位高速ADC。该ADC 分辨率高，采样速率高、功耗小(在SV的供电电压下，标准只有75mw功耗)，可在高精度的数据采集系统中广泛应用。其内部结构功能框图如图4一8所示。
传统的磁通门磁力仪采用相敏检波和积分反馈方法，改变了传统的设计思路，采用高精度和双极性的工业级采样芯片LTCI606对选频放大后的二次谐波进行采样，提升了磁通门磁力仪的性能133]。采样电路原理图如图4一10所示。
4.6 D/A转换电路设计
本设计中所用到的数模转换电路主要用于把MSP430发出的数字信号转换为模拟的电压信号，再通过驱动电路反馈给磁通门传感器，去平衡待测的外磁场。电路中用到数模转换芯片为LTC1821和其它一些匹配器件。下面对这部分电路进行具体的介绍。
4.6.1数模转换芯片LTC1821介绍
LTC1821是Linear技术公司推出一款具有并行输入、放大电压输出的16位D/A转换器。这个芯片正常工作于三路供电电压+5v和正负15v之下，它能提供单极性电压和双极性电压两种电压输出模式。它的稳定时间为2毫秒，有用于信号放大应用的片上精密电阻，适用于数字波形发生、自动测试设备、过程控制及工业自动化。
因为在测量过程中随着磁通门探头方位的改变，待测外磁场作用于探头的方向也在变化，所以从数模转换电路出来用与平衡待测磁场的直流电压需要双向的。双极性电压输出的内部功能模块如图4一11所示。
4.6.2数模转换电路设计
传统的磁通门磁力仪采用纯模拟电路，即探头信号经过相敏检波电路以后通过积分电路的形式反馈给探头。在本课题设计中改变了这种模拟的反馈方式，采用以LTC1821芯片为核心的数模转换电路，从而很好的抑制了温度漂移对电路的影响，提高了电路的性能。数模
转换电路原理图如图4一14所示。
仪器的主要结构图下图所示：
其中心部件是由两块直角棱镜组成的棱镜组，下面一块是可以打开的辅助棱镜，其斜面是磨砂的，液体试样夹在辅助棱镜与测量棱镜之间，展开成一薄层。光由光源经反射镜反射至辅助棱镜，磨砂的斜面发生漫射，因此从液体试样层进入测量棱镜的光线各个方向都有，从测量棱镜的直角边上方可观察到临界折射现象。转动棱镜组转轴的手柄，调节棱镜组的角度，使临界线正好落在测量望远镜视野的X 型准丝交点上。由于刻度盘与棱镜组的转轴是同轴的，因此与试样折光率相对应的临界角位置能通过刻度盘反映出来。为使用方便，阿贝折光仪光源采用日光而不用单色光。日光通过棱镜时由于其不同波长的光的折射率不同，因而产生色散，使临界线模糊。为此在测量镜筒下面设计了一套消色散棱镜（Amici棱镜），旋转消色散手柄，就可以使色散现象消除。 ■仪器的测试条件 将折光仪置于靠窗的桌子或白炽灯前。但勿使仪器置于直照的日光中，以避免液体试样迅速蒸发。用硅胶管将测量棱镜和辅助棱镜上保温夹套的进水口与恒温水浴串联起来，恒温温度以折光仪上的温度计读数为准，一般选用20℃。 ■加样品 松开棱镜锁紧扳手，开启辅助棱镜，使其磨砂的斜面处于水平位置，用滴定管加少量乙醇或丙酮清洗镜面，必要时可用擦镜纸轻轻
吸干镜面，但切勿用滤纸用力擦拭。待镜面干燥后，滴加数滴试样于辅助棱镜的毛镜面上，闭合辅助棱镜，旋紧扳手。若试样易挥发，则可在两棱镜接近闭合时从加样品孔中加入。 ■对光和读数 调节反射镜使入射光线达到最强，然后逐渐旋转棱镜转动手柄，使测量镜筒出现半明半暗，分界线位于十字线的交叉点，这时从读数镜筒即可在标尺上读出液体的折光率。如出现彩色光带，调节消色补偿器，使彩色光带消失，阴暗界面清晰。 调节过程在测量镜筒看到的图像颜色变化 测量镜筒实际观测图
工作原理分析： 开门：当JKM吸合时，电流一方面通过电机转子DM，另一方面通过开门电阻RKM，从M2→M3，使门机向开门方向旋转，因为此时RKM电阻值较大，通过RKM的分流较小。所以开门速度较快。当电梯门关闭到3/4行程时，使开关减速限位1KM接通，短接了RKM的大部分电阻，使通过RKM的分流增大，从而使电机转速降低，实现了开门的减速的功能。当开门结束时，切断开门中断限位，使开门继电器释放，电梯停止开门。 关门：当JGM吸合时，电流一方面通过DM，另一方面通过关门电阻RGM，从M3→M2，使门机向关门方向旋转。因为此时RGM电阻值较大，通过RGM 的分流较小，所以关门速度较快。当电梯关闭到一半行程时，使关门一级减速限位1GM接通，短接了RGM的一部分电阻，使从RGM的分流增大一些，门机实现一级减速。电梯门继续关闭到3/4行程时，接通二级减速限位2GM，短接RGM的大部分电阻，使从RGM的分流进一步增加，而电梯门机转速进一步降低，实现了关门的二级减速。当关门结束时，切断关门终端限位，使关门继电器释放，电梯停止关门。 通过调节开关门电路中的总分压电阻RMD，可以控制开关门的总速度。 因为当JY吸合时，门机励磁绕阻DMO一直有电，所以当JKM或JGM释放时，能使电机立即进入能耗制动，门机立即停转。而且在电梯门关闭时，能提供一个制动力，保证在轿厢内不能轻易扒开电梯门。 直流门机系统中常见的故障： 现象1： 电梯开门无减速。有撞击声。 原因： 门开启时打不到开门减速限位。 开门减速限位已坏，不能接通。 开门减速电阻已烧断或中间的抱箍与电阻丝接触不良。 现象2： 电梯关门无减速，关门速度快有撞击声 原因： 门关闭时打不到关门减速限位。 关门减速限位已坏，不能接通。 关门减速电阻已烧断或中间的抱箍与电阻丝接触不良。 现象3：开门或关门时速度太慢。 原因：开门或关门减速限位已坏，处在常接通状态。 现象4：门不能关只能开（JKM与JGM动作正常） 原因：可能是关门终端限位已坏，始终处于断开状态。 现象5：门不能开只能关（JKM与JGM动作正常） 原因：可能是开门终端限位已坏，始终处于断开状态。 现象6：门即不能开也不能关（JKM与JGM动作正常） 原因：可能是开关门总电阻已烧断。
磁场测量的原理和元件 磁场是无形的，在实际检测中，通常是将磁场转换成电信号然后实现自动化处理，从而实现无形磁场的可视化。磁电转换原理和元件有以下几种： 1.感应线圈 感应线圈的原理：通过线圈切割磁力线产生感应电压，而感应电压的大小与线圈匝数、穿过线圈的磁通变化率或者线圈切割磁力线的速度成线性关系。感应线圈测量的是磁场的相对变化量，并对空间域上的高频率磁场信号更敏感。 2.磁通门 磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量的弱磁场的一种传感器，其原理是建立在法拉第电磁感应定律和某些材料的磁化强度M与磁场强度H的非线性关系上。使用磁通门传感器的仪器有磁通门高斯计，如磁通门高斯计GF600，能精确测量微弱的磁场，仪表无须调零，是测量弱磁场最好的选择，但磁通门传感器不能长期暴露在高磁场环境下，使用环境应低于100G(10mT)。 3.霍尔传感器 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，测量绝对磁场大小。 霍尔效应从本质上讲是运动的带点粒子在磁场中收到洛伦兹力作用引起的偏转，从而形成霍尔电势V=K H①·I·B。以霍尔传感器开发出来的仪器有霍尔效应高斯计，常用的有手持式高斯计G100，具有精度高、温度补偿功能强、零点漂移小和磁场测量反应速度快等优点。 4.磁敏电阻 磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。 常用的元件有磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管等。 5.磁共振法 原子核磁性的直接和精密的测量是利用核磁共振的方法。核磁共振是原子核磁矩系统在相互垂直的恒定磁场B和角频率ω的交变磁场的同时作用下，满足ω=γ②B时，原子核系统对交变磁场产生强烈吸收（共振吸收）现象。 除了上述介绍的几种方法外，还有磁光克尔效应法、磁膜测磁法、磁致收缩法、磁量子隧道效应法、超导效应法等。 ①元件的灵敏度，它表示在单位磁场和单位控制电流下霍尔电势的大小 ②为原子核的磁旋比，即原子核的磁矩与角动量之比。
WAY（2WAJ）阿贝折射仪 ?仪器用途 阿贝折射仪是能测定透明、半透明液体或固体的折射率n D和平均色散n F－n C的仪器（其中以测透明液体为主），如仪器上接恒温器，则可测定温度为0℃－70℃内的折射率n D。 折射率和平均色散是物质的重要光学常数之一，能借以了解物质的光学性能、纯度、及色散大小等。本仪器能测出蔗糖溶液的质量分数（锤度Brix）（0－95%，相当于折射率为1.333－1.531）。故此仪器使用范围甚广，是石油工业、油脂工业、制药工业、制漆工业、日用化学工业、制糖工业和地质勘察等有关工厂、学校及有关科研单位不可缺少的常用设备之一。 ?主要技术参数和规格 1.折射率测量范围（n D）： 1.3000-1.7000 2.测量示值误差（n D）±0.00002 3.蔗糖溶液质量分数（锤度Brix）读数范围：0~95% 4.仪器外形尺寸：100×200×240mm 5.仪器重量： 2.6kg ?操作步骤及使用方法 ●准备工作： 1.在开始测定前，必须先用蒸馏水或用标准试样校对读数。如用标准试样则对折射棱镜的 抛光面加1－2滴溴代萘，再贴上标准试样的抛光面，当读数视场指示于标准试样上之值时，观察望远镜内明暗分界线是否在十字线中间，若有偏差则用螺丝刀微量旋转小孔内的螺钉，带动物镜偏摆，使分界线相位移至十字线中心。通过反复地观察与校正。使示值的起始误差降至最小（包括操作者的瞄准误差）。校正完毕后，在以后的测定过程中不允许随意再动此部位。 在日常的测量工作中一般不需校正仪器，如对所测的折射率示值有怀疑时，可按上述方法进行检验，是否有起始误差，如有误差应进行校正。 2.每次测定工作之前及进行示值校准时必须将进光棱镜的毛面，折射棱镜的抛光面及标准 试样的抛光面，用无水酒精与乙醚（1：1）的混合液和脱脂棉花轻擦干净，以免留有其他物质，影响成相清晰度和测量准确度。
第十四章 X-射线光电子能谱法 14．1 引言 X-射线光电子谱仪（X-ray Photoelectron Spectroscopy，简称为XPS），经常又被称为化学分析用电子谱（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis，简称为ESCA），是一种最主要的表面分析工具。自19世纪60年代第一台商品化的仪器开始，已经成为许多材料实验室的必不可少的成熟的表征工具。XPS发展到今天，除了常规XPS外，还出现了包含有Mono XPS (Monochromated XPS, 单色化XPS，X射线源已从原来的激发能固定的射线源发展到利用同步辐射获得X射线能量单色化并连续可调的激发源), SAXPS ( Small Area XPS or Selected Area XPS, 小面积或选区XPS，X射线的束斑直径微型化到6μm) 和iXPS（imaging XPS, 成像XPS）的现代XPS。目前，世界首台能量分辨率优于1毫电子伏特的超高分辨光电子能谱仪（通常能量分辨率低于1毫电子伏特）在中日科学家的共同努力下已经研制成功，可以观察到化合物的超导电子态。现代XPS拓展了XPS的内容和应用。 XPS是当代谱学领域中最活跃的分支之一，它除了可以根据测得的电子结合能确定样品的化学成份外，XPS最重要的应用在于确定元素的化合状态。XPS可以分析导体、半导体甚至绝缘体表面的价态，这也是XPS的一大特色，是区别于其它表面分析方法的主要特点。此外，配合离子束剥离技术和变角XPS技术，还可以进行薄膜材料的深度分析和界面分析。XPS表面分析的优点和特点可以总结如下： ⑴固体样品用量小，不需要进行样品前处理，从而避免引入或丢失元素所造成的错误分析 ⑵表面灵敏度高，一般信息采样深度小于10nm ⑶分析速度快，可多元素同时测定 ⑷可以给出原子序数3-92的元素信息，以获得元素成分分析 ⑸可以给出元素化学态信息，进而可以分析出元素的化学态或官能团 ⑹样品不受导体、半导体、绝缘体的限制等 ⑺是非破坏性分析方法。结合离子溅射，可作深度剖析 目前，XPS主要用于金属、无机材料、催化剂、聚合物、涂层材料、纳米材料、矿石等各种材料的研究，以及腐蚀、摩擦、润滑、粘接、催化、包覆、氧化等过程的研究，也可以用于机械零件及电子元器件的失效分析，材料表面污染物分析等。 14.2 基本原理 XPS方法的理论基础是爱因斯坦光电定律。用一束具有一定能量的X射线照射固体样品，入射光子与样品相互作用，光子被吸收而将其能量转移给原子的某一壳层上被束缚的电子，此时电子把所得能量的一部分用来克服结合能和功函数，余下的能量作为它的动能而发射出来，成为光电子，这个过程就是光电效应。 该过程可用下式表示: hγ=E k+E b+E r（14.1） 式中: hγ：X光子的能量（h为普朗克常数，γ为光的频率）；
磁通门磁力仪 磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。它是利用某些高导磁率的软磁性材料(如坡莫合金）作磁芯，以其在交直流磁场作用下的磁饱和特性及法拉第电磁感应原理研制的测磁装置。 这种磁敏传感器的最大特点是适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既可测T、Z，也可测ΔT、ΔZ，不受磁场梯度影响，测量的灵敏度可达 0．01 nT，且可和磁秤混合使用的磁测仪器。由于该磁测仪对资料解释方便，故已较普遍地应用于航空、地面、测井等方面的磁法勘探工作中，在军事上，也可用于寻找地下武器（炮弹、地雷等）和反潜。还可用于预报天然地震及空间磁测等。 4.1磁通门式磁敏传感器的物理基础 （一）磁滞回线和磁饱和现象 铁磁性材料的静态磁滞回线，如图1．35所示。在图中当磁化过程由完全退磁状态开始，若磁化磁场等于零，则对应的磁感应强度也为零。随着磁化磁场H的增大，磁感应强度B亦增大，扭曲线OA段所示。但当H增加到某一值Hs之后，B就几乎不随H的增加而增强，通常将这种现象称作磁饱和现象。开始饱和点所对应的Bs、H。，分别称作饱和磁感应强度和饱和磁场强度。 图1.35 静态磁滞回线示意图 当H增加到Hs后，如使H逐渐减小下来，磁感应强度也就随之减小下来。但实践证明，一般这种减小都不是按照AO所示的规律减小，而是按照AB所示的轨迹进行，并且当磁场H 减小到零时，磁感应强度B并不等于零，也就是说磁感应强度的变化滞后于磁场H的变化，这种现象称为磁滞现象。 当H由H S减小到零时，B所保留的值Br被称作最大剩磁，之所以叫最大剩磁是由于H 从小于Hs的不同值减小到零，其所对应的剩磁也是不同的，但以H从Hs减小到零时所对应的剩磁Br最大。 欲使剩磁去掉，就需加一个与原磁化磁场相反的磁场，如OC段所示。线段OC即表示使磁感应强度B恢复到零时所需要的反向磁场强度，这一场强通常称为矫顽力，并用Hc表示。 最大剩磁Br饱和磁感应强度Bs饱和磁场强度Hs及矫顽力Hc是磁性材料的四个重要
手持手持折光仪折光仪折光仪的使用方法的使用方法 一、折光仪折光仪的工作原理的工作原理 常用手持式折光仪，也称糖镜、手持式糖度计。光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象，且入射角正弦之比恒为定值，此比值称为折光率。果蔬汁液中可溶性固形物含量与折光率在一定条件下（同一温度、压力）成正比例，故测定果蔬汁液的折光率，可求出果蔬汁液的浓度（含糖量的多少）。常用仪器是手持式折光仪，也称糖镜、手持式糖度计， 通过测定果蔬可溶性固形物含量（含糖量），可了解果蔬的品质，大约估计果实的成熟度。 手持糖度计一般是圆柱形的。 二、手持手持折光仪折光仪折光仪光仪使用说明光仪使用说明 光仪使用说明 （一）、仪器结构 ①、折光棱镜 ②、盖板 ③、校准螺栓 ④、光学系统管路 ⑤、目镜（视度调节环） （二）、使用方法 打开盖板②，用软布仔细擦净检测棱镜①。取待测溶液数滴，置于检测棱镜上，轻轻合上盖板，避免气泡产生，使溶液遍布棱镜表面。将仪器进光板对准光源或明亮处，眼睛通过目镜观察视场，转动目镜调节手轮⑤，使视场的蓝白分界线清晰。分界线的刻度值即为溶液的浓度。 （三）、校正和温度修正 仪器在测量前需要校正零点。取蒸馏水数滴，放在检测棱镜上，拧动零位调节螺钉 ③，使分界线调至刻度0%位置。然后擦净检测棱镜，进行检测。有些型号的仪器校正时需要配置标准液，代替蒸馏水。 另一种方法是（只适合含糖量之测定）：利用温度修正表，在环境温度下读得的数值加（或减）温度修正值，获得准确数值。 （四）、注意事项 仪器系精密光学仪器，在使用和保养中应注意以下事项： 1.在使用中必须细心谨慎，严格按说明使用，不得任意松动仪器各连接部分，不得跌落、碰撞，严禁发生剧烈震动。 2.使用完毕后，严禁直接放入水中清洗，应用干净软布擦拭，对于光学表面，不应碰伤，划伤。
港口门座式起重机动态抓斗电子秤的工作原理 一、吊臂结构 为了适应不同吨位的大、中、小型货轮物料的装卸作业，门座式起重机的吊臂结构设计为在长度方向上是可以伸缩的，即大型货轮的中心位离码头的距离比小型货轮的中心位要大得多，所以吊臂要在长度方向伸展，方能使吊钩或抓斗落到大轮的中心位上，相应的吊臂34与35之间的夹角∠a也随着吊臂的伸展而增大（如图1所示） 吊臂33、34、35组成一个类似不等边的可调式平行四边形，调节机构就是变幅装置27、28。通过直齿条的推拉作用，使吊臂33中部的节点受推力时，经底部二个关节点的转动使吊臂33向右倾斜，并带动吊臂35也随之向右倾斜，同时使吊臂34的右端向上抬起并呈现园弧线的向右伸展，吊臂角度∠a变大，这就是吊臂向长度方向伸展的作用原理。反之，变幅机构中直齿条向左方向拉时，吊臂33、35便向左方向倾斜，吊臂34右端便下降，并呈园弧线向左方向缩短距离，如图1所示的粗实线和关节转动点。 图1中，在变幅机构27、28的上方，用细实线勾画的一套机构为吊臂33、34、35在变幅（距）过程中，经主吊臂33中部的变幅节点上推拉力的带动，使其类似二个三角臂也随之右倾或左拉，通过三角臂尾部的二个长方形大质量配重块对吊臂34的吊钩或抓斗进行重力平衡。 二、抓斗（吊钩）的上升与下降 图1中的左下部细实线所勾画的是机房中安装的二个钢丝绳卷筒1、2，卷筒的一端为传动机，另一端即为轴承支承架的称重机构3、5、7和4、6、8及底架12，以及二套非接触式测速、计数器自控机构。当卷筒1、2逆时针方向转动时，每条钢丝绳经5个滑轮将抓斗上升，反之，顺时针方向
转动时，钢丝绳将抓斗下降。 三、机械式负荷限制器 图1的左中部用细实线勾画的和图4中所画的弹簧筒式的机械负荷限制器13、14、15、16、17、18，与其左方用粗实线勾画的长轴式力传动轴，焊接着三个不同角度的长短臂，其中有二个臂端安装有二个滑轮，分别通过主、副绳卷筒1、2的二根钢丝绳，另一个为细实线所画的长臂与弹簧筒体的上端部相连接。当抓斗中抓满物料上升时，主、副钢丝绳经二个滑轮传力到长轴上使其向顺时针方向旋转，经长臂向下压缩弹簧，使安装在弹簧筒体13底部的轮辐式传感器受压力产生与抓斗中负荷成一定比例的电信号，原设备在弹簧体的外表面上焊接一个撞块，在一定的弹簧压缩距上装有一个行程开关，当抓斗在最大负荷时，筒体上的撞块使行程开头动作，切断抓斗提升的电路，从而达到了限制负荷的保安全作用。该部分未在图1中画示。仅画出了增加的称重作用的轮幅式传感器、叉形头和锁轴17。 四、称重机构的作用原理 在主、副钢丝绳卷筒1、2的非动力传动轴的另一轴端是一个轴承支承架，其中由四个部分组成，（参阅图1、2、3）轴承座3（4）、平板式传感器5（6）、支承基座7（8）、底架12和机械防护结构37（38）。二个平板式传感器5、6与上述机械式负荷限制器弹簧筒体底部所安装的一个轮辐式传感器14组成一个三位一体的主称重结构。当门座式起重的抓斗在下降过程中落到料堆上，并操作挖料及上升抓斗时，抓斗中的物料即为负荷，主副钢丝绳卷筒1、2逆时针旋转使抓斗上升所产生的拉力作用在二个平板式传感器上，以及该拉力经两个滑轮传动至机械负荷限制器的长轴上，使长臂压缩弹簧将拉力传递到轴辐式传感器上，从而使这三个力传感器承力产生三个与拉力成一定比例关系的电信号，综合和平衡这三个电信号（摸拟量）经放大，A/D转换产生了与重量成正比的重量值，这就是门座式起重机抓斗动态电子秤的所谓三位一体化称重原理。
实验二能谱分析实验 一、实验内容 材料微区成分能谱分析 二、实验目的 1. 结合扫描电镜/能谱仪实物加深对能谱仪的结构特点及工作原理的理解； 2. 通过操作演示，了解能谱仪的分析方法及应用。 三、实验原理 当用一定能量的电子束、X射线或紫外光作用于试样，试样表面原子受激发可产生特征X射线。每种元素都有其各自的特征X射线波长或能量。能谱仪EDX （或EDS）就是用电子束作激发源，并将所激发的带有试样表面信息的不同能量的X射线用硅锂探测器收集，最终给出试样的特征X射线强度按能量大小分布的图谱，从而得知试样含有哪些元素及其含量多少。 能谱仪一般作为扫描电子显微镜的附属设备与主机扫描电镜共用一个电子光学系统，组成电镜——能谱联用仪。这样不但在作样品显微形貌观察或内部组织结构的同时可方便地探测感兴趣的某一微区的化学组成，而且使两台设备合二为一，集成、节源。 能谱分析的理论依据是莫塞莱公式： （1/λ）1/2= C（Z-σ）。用能谱仪可进行定性和定量分析。有三种基本工作方 式。包括点分析、线分析及面分析。根据所选功能的不同，可进行选定的点或线或面区域所含元素的全谱（谱线）定性和定量分析。还可用于所选定的线或面元素分布分析，给出相应区域的元素浓度分布曲线或分布图。线分析用于显示元素沿选定直线方向上的成分浓度变化；面分析用于观察元素在选定区域的成分浓度分布。 四、实验设备 1.SSX-550 扫描电子显微镜（日本岛津SHIMADZU） 2.KYKY SBC－小型离子溅射仪（中科科仪） 五、实验步骤 1. 样品的制备 样品制备对分析结果的影响很大，因此要求如下： 1）样品的基本要求同实验一（扫描电镜观测实验）； 2）样品表面要求平整、清洁无异物并进行抛光。抛光材料要选择不含被分析元素的材料。 3）导电性差或不导电样的品表面喷镀导电薄膜的材料应不含被分析元素。 4）同实验一的方法固定样品于样品室。 2．仪器的基本操作及参数选择 1）开启扫描电镜及能谱仪； 2）先用扫描电镜观察微观形貌的方法步骤确定要观察的位置； 3）将扫描的工作距离WD设定在17，聚焦使图像清晰。电子枪加速电压调节范围为10～20KV、束斑可在3～7之间选择、光阑可在中间两档 选择； 4）进入能谱仪界面，并联机； 5）建立新文件并激活之；
频谱分析仪的原理及应用 （远程互动方式） 一、实验目的： 1、熟悉远程电子实验系统客户端程序的操作，了解如何控制远地服务器主机，操作与其连接的电子综合实验板和PCI-1200数据采集卡，具体可参照实验操作说明。 2、了解FFT 快速傅立叶变换理论及数字式频谱分析仪的工作原理，同时了解信号波形的数字合成方法以及程控信号源的工作原理。 3、在客户端程序上进行远程实验操作，由程控信号源分别产生正弦波、方波、三角波等几种典型电压波形，并由数字频谱分析仪对这几种典型电压波形进行频谱分析，并对测量结果做记录。 二、实验原理： 1、理论概要 数字式频谱分析仪是通过A/D 采样器件，将模拟信号转换为数字信号，传给微处理器系统或计算机来处理和显示，与模拟仪器相比，数据的量化更精确，而且很容易实现存储、传输、控制等智能化的功能。电压测量的分辨率取决于A/D 采样器件的位数，例如12位A/D 采样的分辨率是1/4096。在对交流信号的测量中，根据奈奎斯特采样定理，采样速率必须是信号频率的两倍以上，采样频率越高，时间轴上的信号分辨力就越高，所获得的信号就越接近原始信号，在频谱上展现的频带就越宽。 本实验系统基于虚拟仪器构建，数字频谱分析仪是通过PCI-1200数据采集卡来实现的。通过虚拟仪器软件提供的网络通信功能，实现客户端与服务器之间的远程通信。由客户端程序发出操作请求，由服务器接受并按照要求控制硬件实验系统，然后将采集到的实验数据发给客户端，由客户端程序进行处理。 频谱分析仪是在频域进行信号分析测量的仪器之一，它采用滤波或傅立叶变换的方法，分析信号中所含各个频率份量的幅值、功率、能量和相位关系。频谱仪按工作原理，大致可分为滤波法和计算法两大类，本实验所用的数字频谱分析仪采用的是计算法。 计算法频谱分析仪的构成如图1所示： 图1 计算法频谱分析仪构成方框图 数据采集部分由数据采集部分由抗混低通滤波（LP ）、采样保持（S/H ）和模数转换（A/D ）几个部分组成。 数字信号处理（DSP ）部分的核心是FFT 运算。 有限离散序列Xn 和它的频谱X m 之间的傅立叶变换可表示如下： N-1 nm X m = ∑ Xn ·W N n=0 -j2π/N 式中W N = C n,m = 0,1,……,N-1 1 N-1 -nm Xn = － ∑ X m ·W N N m=0 X m 有N 个复数值，由它可获得振幅和相位谱∣X m ∣,φm 。由于时间信号Xn 总是实函数，X m 的N 个值的前后半部分共轭对称。 由于数据采集进行的是有限时间内的信号采集，而不是无限时间信号，在进行FFT 变
折光仪使用说明 一、认识折光仪 1.折光仪结构 2.折光仪原理 光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象，且入射角正弦之比与溶液浓度成正比（一定压强、温度条件下），测量折光率即可换算出溶液浓度。 二、使用方法 打开盖板，用干净无尘布仔细擦净检测棱镜。用干净吸管吸取待测溶液，置于检测棱镜上，轻轻合上盖板，避免气泡产生，使溶液遍布棱镜表面。将检测棱镜对准光源或明亮处，眼睛通过目镜观察视场，转动视度调节手轮，使视场的蓝白分界线清晰，读出刻度值。 溶液浓度=折光仪读数*折光系数（%） 折光仪溶液滴至棱镜表面 观察目镜读数
三、校正和确定折光系数 1.调零： 吸取蒸馏水置于检测棱镜上，进行读数，若蓝白分界线不在零刻度线处，则转动调节螺丝，至分界线在零刻度线为止。 2.确定折光系数： 用量杯配置一定浓度的待测溶液，如10%；读出折光仪读数，如5%，则折光系数为10/5=2,。 4.验证折光系数： 用量杯继续配置另一浓度的待测溶液，如6%；读出折光仪读数，如3%，则证明该折光系数正确。 四、注意事项 1.一般温度越高，测得值会偏低，但厂内属于恒温环境，因此不考虑该因素，但购买折光仪时需注意看其使用条件是否与厂内环境相当。 2.使用完毕后，严禁直接放入水中清洗，应用干净无尘布擦拭，对于光学表面，不应碰伤，划伤。 3.将溶液置于检测棱镜后，应立即读数，防止因长时间蒸发导致浓度变化。 二级建造师《建设工程施工管理》 模拟试题（一） 一．单项选择题（共90题，每题1分。每题的备选项中，只有1个最符合题意） 1．建设工程项目管理就是自项目开始到项目完成，通过( D )使项目目标得以实现。 A．项目策划和项目组织 B．项目控制和项目协调 C．项目组织和项目控制 D．项目策划和项目控制 2．建设项目决策阶段管理工作的主要任务是( D )。 A．项目策划 B．项目控制 C．通过管理使项目目标实现 D．项目定义 3．反映一个组织系统中各工作部门或各管理人员之间指令关系的组织工具是（ A ）。 A.组织结构模式 B．指令结构图 C．合同结构图 D．项目结构图 4．建设项目工程总承包的基本出发点是( B )。
手持糖度折光仪使用说明 一、仪器结构 1.棱镜座 2.检测棱镜 3.盖板 4.调节螺丝 5.镜筒和手柄 6.视度调节手轮 7.目镜 折光仪是根据不同浓度的液体具有不同的折射率这一原理设计而成的。它具有快速、准确、重量轻、体积小等优点。 二、使用方法 打开盖板（3），用软布仔细擦净检测棱镜（2）。取待测溶液数滴，置于检测棱镜上，轻轻合上盖板，避免气泡产生，使溶液遍布棱镜表面。将仪器进光板（3）对准光源或明亮处，眼睛通过目镜观察视场，转动目镜调节手轮（6），使视场的蓝白分界线清晰。分界线的刻度值即为溶液的浓度。 三、校正和温度修正 仪器在测量前需要校正零点。取蒸馏水数滴，放在检测棱镜上，拧动零位调节螺钉（4），使分界线调至刻度0%位置。然后擦净检测棱镜，进行检测。有些型号的仪器校正时需要配置标准液，代替蒸馏水。 另一种方法是（只适合含糖量之测定）：利用温度修正表，在环境温度下读得的数值加（或减）温度修正值，获得准确数值。附表：糖度读数之温度修正表。 四、注意事项 仪器系精密光学仪器，在使用和保养中应注意以下事项： 1.在使用中必须细心谨慎，严格按说明使用，不得任意松动仪器各连接部分，不得跌落、碰撞，严禁发生剧烈震动。 2.使用完毕后，严禁直接放入水中清洗，应用干净软布擦拭，对于光学表面，不应碰伤，划伤。 3.仪器应放于干燥、无腐蚀气体的地方保管。 4.避免零备件丢失。 手持糖度计的原理及使用方法 文章来源：本站原创 | 发布时间：2009-12-2 21:53:20 | 浏览次数：7 一、糖度计的工作原理 光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象，且入射角正弦之比恒为定值，此比值称为折光率。果蔬汁液中可溶性固形物含量与折光率在一定条件下（同一温度、压力）成正比例，故测定果蔬汁液的折光率，可求出果蔬汁液的浓度（含糖量的多少）。常用仪器是手持式折光仪，也称糖镜、手持式糖度计，通过测定果蔬可溶性固形物含量（含糖量），可了解果蔬的品质，大约估计果实的成熟度。 手持糖度计一般是圆柱形的。 二、手持糖度折光仪使用说明
正确使用频谱分析仪需注意的几点 首先，电源对于频谱分析仪来说是非常重要的，在给频谱分析仪加电之前，一定要确保电源接确，保证地线可靠接地。频谱仪配置的是三芯电源线，开机之前，必须将电源线插头插入标准的三相插座中，不要使用没有保护地的电源线，以防止可能造成的人身伤害。 其次，对信号进行精确测量前，开机后应预热三十分钟，当测试环境温度改变3—5度时，频谱仪应重新进行校准。 三，任何频谱仪在输入端口都有一个允许输入的最大安全功率，称为最大输入电平。如国产多功能频谱分析仪AV4032要求连续波输入信号的最大功率不能超过＋30dBmW（1W），且不允许直流输入。若输入信号值超出了频谱仪所允许的最大输入电平值，则会造成仪器损坏；对于不允许直流输入的频谱仪，若输入信号中含有直流成份，则也会对频谱仪造成损伤。 一般频谱仪的最大输入电平值通常在前面板靠近输入连接口的地方标出。如果频谱仪不允许信号中含有直流电压，当测量带有直流分量的信号时，应外接一个恰当数值的电容器用于隔直流。 当对所测信号的性质不太了解时，可采用以下的办法来保证频谱分析仪的安全使用：如果有RF功率计，可以用它来先测一下信号电平，如果没有功率计，则在信号电缆与频谱仪的输入端之间应接上一个一定量值的外部衰减器，频谱仪应选择最大的射频衰减和可能的最大基准电平，并且使用最宽的频率扫宽（SPAN），保证可能偏出屏幕的信号可以清晰看见。我们也可以使用示波器、电压表等仪器来检查DC及AC信号电平。 频谱分析仪的工作原理 频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器,外观如图1.2所示,面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性.频谱分
阿贝折射仪使用方法说明 阿贝折射仪使用与操作方法 (一) 准备工作： (1)在开始测定前，必须先用标准试样校对读数。对折射棱镜的抛光面加1~2滴溴萘，再贴上标准试样的抛光面，当读数视场指示于标准试样上之值时，观察望远镜内明暗分界线是否在十字线中间，若有偏差则用螺丝刀微量旋转图七上小孔(16)内的螺钉，带动物镜偏摆，使分界线象位移至十字线中心，通过反复地观察与校正，使示值的起始误差降至最小(包括操作者的瞄准误差)。校正完毕后，在以后的测定过程中不允许随意再动此部位。如果在日常的工作中，对所测量的折射率示值有怀疑时，可按上述方法用标准试样进行检验，是否有起始误差，并进行校正。 (2)每次测定工作之前及进行示值校准时必须将进光棱镜的毛面，折射棱镜的抛光面及标准试样的抛光面，用无水酒精与乙醚(1：4)的混合液和脱脂棉花轻擦干净，以免留有其他物质，影响成象清晰度和测量精度。 (二) 测定工作： (1) 阿贝折射仪测定透明半透明液体：将被测液体用干净滴管加在折射棱镜表面，并将进光棱镜盖上，用手轮(10)锁紧，要求液层均匀，充满视场，无气泡。打开遮光板(3)，合上反射镜(1)，调节目镜视度，使十字线成象清晰，此时旋转手轮(15)并在目镜视场中找到明暗分界线的位置，再旋转手轮(6)使分界线不带任何彩色，微调手轮(15)，使分界线位于十字线的中心，再适当转动聚光镜(12)此时目镜视场下方显示示值即为被测液体的折射率。
(2) 测定透明固体：被测物体上需要有一个平整的抛光面，把进光棱镜打开，在折射棱镜的抛光面上加1~2滴溴代萘，并将被测物体的抛光面擦干净放上去，使其接触良好，此时便可在目镜视场中寻找分界线，瞄准和读数的操作方法如前所述。 (3) 测定半透明固体：被测半透明固体上也需要有一个平整的抛光面。测量时将固体的抛光面用溴代萘沾在折射棱镜上，打开反射镜(1)并调整角度利用反射光束测量，具体操作方法同上。 (4) 阿贝折射仪测量蔗糖内糖量浓度：操作与测量液体折射率时相同，此时读数可直接从视场中示值上半部读出，即为蔗糖溶液含糖量浓度的百分数。 (5) 阿贝折射仪测定平均色散值：基本操作方法与测量折射率时相同，只是以两个不同方向转动色散调节手轮(6)时，使视场中明暗分界线无彩色为止，此时需记下每次在色散值刻度圈(7)上指示的刻度值Z，取其平均值，再记下其折射率nD。根据折射率nD值，在阿贝折射仪色散表的同一横行中找出A和B值(若nD在表中二数值中间时用内插法求得)。再根据Z值在表中查出相应的б值。当Z﹥30时取负值，当Z﹤30时取正值，按照所求出的A、B、值代入色散公式就可求出平均色散值(例子看第14页) (6)若需测量在不同温度时的折射率，将温度计旋入温度计座(13)中，接上恒温器通水管，把恒温器的温度调节到所需测量温度，接通循环水，待温度稳定十分钟后，即可测量。六、维护与保养 为了确保阿贝折射仪的精度，防止损坏，请用户注意维护保养特提出下列要点以供参考： (1) 仪器应置放于干燥、空气流通的室内，以免光学零件受潮后生霉。 (2)当试腐蚀性液体时应及时做好清洗工作(包括光学零件、金属零件以及油漆表面)，防止侵蚀损坏。仪器使用完毕后几须做好清洁工作，放入木箱内应存有干燥剂(变色硅胶)以吸收潮气。 (3)被测试样中不应有硬性杂质，当测试固体试样时，应防止把折射棱镜表面拉毛或产生压痕。 (4)经常保持仪器清洁，严禁油手或汗手触及光学零件，若光学零件表面有灰尘可用高级鹿皮或长纤维的脱脂棉轻擦后用皮吹风吹去，如光学零件表面沾上了油垢应及时用酒精乙醚混合液擦干净。 (5) 仪器应避免强烈振动或撞击，以防止光学零件损伤及影响精度。 阿贝折射仪有四个连接口，一般的水浴中会配有软管，总的来说，下进上出，将恒温水的进出口与阿贝折射仪的四个管串联，一上一下接口连接起来，另外的一上一下与恒温槽连接。具体操作：先将恒温水与阿贝折射仪靠反光镜处下端的接口用软管连接上，然后拿另外一根软管将阿贝折射仪靠反光镜上端的接口与靠温度计下方的接口接上，最后拿第三根软管将靠
准备工作 （1）在开始测定前，必须先用标准试样校对读数。对折射棱镜的抛光面加1~2滴溴萘，再贴上标准试样的抛光面，当读数视场指示于标准试样上之值时，观察望远镜内明暗分界线是否在十字线中间，若有偏差则用螺丝刀微量旋转图七上小孔（16）内的螺钉，带动物镜偏摆，使分界线象位移至十字线中心，通过反复地观察与校正，使示值的起始误差降至最小（包括操作者的瞄准误差）。校正完毕后，在以后的测定过程中不允许随意再动此部位。如果在日常的工作中，对所测量的折射率示值有怀疑时，可按上述方法用标准试样进行检验，是否有起始误差，并进行校正。（2）每次测定工作之前及进行示值校准时必须将进光棱镜的毛面，折射棱镜的抛光面及标准试样的抛光面，用无水酒精与乙醚（1：4）的混合液和脱脂棉花轻擦干净，以免留有其他物质，影响成象清晰度和测量精度。 测定工作 （1）测定透明半透明液体：将被测液体用干净滴管加在折射棱镜表面，并将进光棱镜盖上，用手轮（10）锁紧，要求液层均匀，充满视场，无气泡。打开遮光板（3），合上反射镜（1），调节目镜视度，使十字线成象清晰，此时旋转手轮（15）并在目镜视场中找到明暗分界线的位置，再旋转手轮（6）使分界线不带任何彩色，微调手轮（15），使分界线位于十字线的中心，再适当转动聚光镜（12）此时目镜视场下方显示示值即为被测液体的折射率。（2）测量蔗糖内糖量浓度：操作与测量液体折射率时相同，此时读数可直接从视场中示值上半部读出，即为蔗糖溶液含糖量浓度的百分数。 （3）阿贝折射仪测定透明固体：被测物体上需要有一个平整的抛光面，把进光棱镜打开，在折射棱镜的抛光面上加1~2滴溴代萘，并将被测物体的抛光面擦干净放上去，使其接触良好，此时便可在目镜视场中寻找分界线，瞄准和读数的操作方法如前所述。 （4）测定半透明固体：被测半透明固体上也需要有一个平整的抛光面。测量时将固体的抛光面用溴代萘沾在折射棱镜上，打开反射镜（1）并调整角度利用反射光束测量，具体操作方法同上。 （5）阿贝折射仪测定平均色散值：基本操作方法与测量折射率时相同，只是以两个不同方向转动色散调节手轮（6）时，使视场中明暗分界线无彩色为止，此时需记下每次在色散值刻度圈（7）上指示的刻度值Z，取其平均值，再记下其折射率nD。根据折射率nD 值，在阿贝折射仪色散表的同一横行中找出A和B值（若nD在表中二数值中间时用内插法求得）。再根据Z值在表中查出相应的б值。当Z﹥30时取负值，当Z﹤30时取正值，按照所求出的A、B、值代入色散公式就可求出平均色散值。 （6）若需测量在不同温度时的折射率，将温度计旋入温度计座（13）中，接上恒温器通水管，把恒温器的温度调节到所需测量温度，接通循环水，待温度稳定十分钟后，即可测量。仪器校正： 仪器定期进行校准，或对测量数据有怀疑时，也可以对仪器进行校准。校准用蒸馏水或玻璃标准块。如测量数据与标准有误差，可用钟表螺丝刀通过色散校正手轮中的小孔，小心旋转里面的螺钉，使分划板上交叉线上下移动，然后再进行测量，直到测数符合要求为止。样品为标准块时，测数要符合标准块上所标定的数据。 如样品为蒸馏水时测数要符合下表：
显示器 扫描产生器 3.1 超外差式频谱分析仪的原理及组成 3.1.1 超外差频谱分析仪的原理结构图 图3-1所示，为超外差频谱分析仪的简单原理结构图。 图3-1 超外差频谱分析仪的简单原理结构图 由图3-1可知：超外差频谱分析仪一般由射频输入衰减器、低通滤波器或预选器、混频器、中频增益放大器、中频滤波器、本地振荡器、扫描产生器、检波器、视频滤波器和显示器组成。 超外差频谱分析仪的工作原理是：射频输入信号通过输入衰减器，经过低通滤波器或预选器到达混频器，输入信号同来自本地振荡器的本振信号混频，由于混频器是一个非线性器件，因此其输出信号不仅包含源信号频率（输入信号和本振信号），而且还包含输入信号和本 第3章 超外差式频谱分析仪的原理
振信号的和频与差频，如果混频器的输出信号在中频滤波器的带宽内，则频谱分析仪进一步处理此信号，即通过包络检波器、视频滤波器，最后在频谱分析仪显示器CRT 的垂直轴显示信号幅度，在水平轴显示信号的频率，从而达到测量信号的目的。 3.1.2 RF 输入衰减器 超外差频谱分析仪的第一部分就是RF 输入衰减器。可变输入衰减器的作用是保证混频器有一个合适的信号输入电平，以防止混频器过载、增益压缩和失真。由于衰减器是频谱分析仪的输入保护电路，因此基于参考电平，它的设置通常是自动的，但是也可以用手动的方式设置频谱分析仪的输入衰减大小，其设置步长是10dB 、5dB 、2dB ，甚至是1dB ，不同频谱分析仪其设置步长是不一样的。如Agilent 8560系列频谱分析仪的输入衰减的设置步长是10dB 。 图3-2是一个最大衰减为70dB ，步长为2dB 的输入衰减器电路的例子。电路中的电容器是用来避免频谱分析仪被直流信号烧毁，但可惜的是它不仅衰减了低频信号，而且使某些频谱分析仪最小可使用频率增加到100Hz ，而其他频谱分析仪增加到9kHz 。 图3-2 RF 输入衰减器电路 图3-3所示，当频谱分析仪RF 输入信号和本振信号加到混频器的输入时，可以调整RF 输入衰减器，使混频器的输入信号电平合适或最佳，这样就可以提高测量精度。 0到70dB 衰减，步长2dB 电容器
手持酒精测量仪使用说明书 序列号 类型型号测量范围溶解率大小重量普通/自动调温普通/自动调温普通/自动调温 酒精含量WZ501/511 0-60%；60-80%；W/W 1%，2.5% 28/30*40*205 200/240 WZ501/511 0-60%；60-80%；V/V 1%，2% 28/30*40*205 200/240 酒精 浓度 WZ502/512 0-25% VOL. 0.2% 28/30*40*160 185/205 WZ503/513 0-25% VOL. 0.2% 28/30*40*160 185/205 0-40% Brix 0.2% WZ504/514 0-25% VOL. 0.2% 28/30*40*160 185/205 0-20% Baume 0.2% 普通型：如果温度不在20摄氏度，需要进行调零操作以确保测量精确性。 自动调温：此种类型测量仪自带调温装置。环境温度在10-30摄氏度范围时，能够自动保持在20摄氏度。 部件名称 1：棱镜； 2：盖盘； 3：矫正螺栓； 4：镜管； 5：窥视镜（调节屈光度） 描述 WZ501、WZ511型号的测量仪是用来测量水溶液的酒精浓度的，W/W类型用来测量酒精重量百分比，V/V用来测量体积百分比。 WZ502、503、504，及WZ512、513、514类型的可用来测量葡萄汁含糖量，并可直接读出酒精浓度近似值。 在酿造葡萄酒时，葡萄汁的含糖量必须要得到严格控制。待葡萄汁发酵后，其含糖量就转换成了葡萄酒的酒精浓度。 该仪器的优势是只用少量的葡萄汁即可以进行测量。特别是在测量高浓度胶质的葡萄汁时，使用起来非常方便。由于只需少量葡萄汁，工作人员可以在同一颗葡萄的吊耳处对不同的葡萄微粒取样测量，很快便能够判断葡萄的成熟时间。 在型号为WZ502、503、504、512、513、514的手持酒精测量仪上可以直接读出葡萄酒的酒精浓度的近似值。其物理意义是：若得到的葡萄酒的酒精浓度是1% VOL.，表示原葡萄汁的含糖量是16.83g每升。此仪器符合法国1990年9月17日发布的标准规定。 WZ512、513、514型号的测量仪内置自动调温系统。
SEM基本结构及原理 1 电子束与样品表面的作用 弹性散射：电子束的能量不损失，只改变方向，如背散射电子。 非弹性散射：入射电子熟不进改变方向，也改变能量。包括二次电子，俄歇电子，特征X射线，荧光。 图1 电子束与样品的作用深度示意图
1.1 二次电子Secondary electron 二次电子是指背入射电子轰击出来的核外电子。由于原子核和外层价电子间的结合能很小，当原子的核外电子从入射电子获得了大于相应的结合能的能量后，可脱离原子成为自由电子。如果这种散射过程发生在比较接近样品表层处，那些能量大于材料逸出功的自由电子可从样品表面逸出，变成真空中的自由电子，即二次电子。二次电子来自表面5-10nm的区域，二次电子的逃逸深度很小，在入射电子束处，约为5λ，金属λ=1nm，非金属λ=10nm。 图2 二次电子产量与逃逸深度关系 能量为0-50eV。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。由于它发自试样表层，入射电子还没有被多次反射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积没有多大区别，所以二次电子的分辨率较高，一般可达到5-10nm。扫描电镜的分辨率一般就是二次电子分辨率。 二次电子产额随原子序数的变化不大，它主要取决于表面形貌，呈以下关系： δ(θ)= δ0Secθ 图3二次电子产量与样品倾斜角度关系 θ增大时δ增大，样品表面的起伏形貌与样品倾转原理一样，形成形貌衬度。 入射电子与样品核外电子碰撞，使样品表面的核外电子被激发出来的电子，是作为SEM的成像信号，代表样品表面的结构特点。
图4 二次电子的检测示意图 1.2 背散射电子back scattered electron 背散射电子是由样品反射出来的初次电子，是弹性散射返回来的电子，其主要特点是：能量很高，有相当部分接近入射电子能量，总能量约占入射点子能量的30%，在试样中产生的范围大，像的分辨率低。背散射电子发射系数随原子序数增大而增大。作用体积随入射束能量增加而增大，但发射系数变化不大。 背散射电子的原子序数衬度： 图5背散射电子产量与原子序数关系 图6背散射电子产量与入射束能量关系