２０１０在 仪表技术与传感器 ２０１０ 第ｌ２期 Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｏ．１２ 不同稀土元素掺杂对ＹＢａ２ ＣＵ３ Ｏ７—６氧传感器性能的影响比较 赵宇，程全，张献图 （周口师范学院，河南周口４６６００１） 摘要：为验证稀土元素掺杂对ＹＢａ Ｃｕ Ｏ 一８作为氧传感器气敏材料性能的影响，在Ａ１２Ｏ３衬底上制备了３种不同稀土 元素掺杂的ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ 一 厚膜，然后对３种厚膜在不同气氛变换时电阻随时间的变化关系及其电学特性进行比较，发现３ 种厚膜的各组样品仍然表现出ＹＢＣＯ的基本性质，其中Ｙ０ ９５ Ｌａｏ ０５Ｂａ￣Ｃｕ３Ｏ 一。样品表现出较高的灵敏度和较短的恢复时 间，是替代ＹＢａ：Ｃｕ，Ｏ 一 作为氧传感器新的理想材料。 关键词：氧传感器；Ｙｌ一 Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—８；恢复时间；灵敏度 中图分类号：ＴＨ１４２．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—１８４１（２０１０）１２—０００５—０４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｄｉｆｉｅｒｅｎｔ Ｒａｒｅ．ｅａｒｔｈ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｄｏｐｉｎｇ ｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７６ Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｅｎｓｏｒ －ＺＨＡＯ Ｙｕ，ＣＨＥＮＧ Ｑｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎ—ｔｕ （Ｚｈｏｕｋｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｕｋｏｕ ４６６００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｎｆｉｒｍ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｒｅ—ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｉｎｔｅｒｍｉｎｇｌｅｄ ｗｉｔｈ ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７８ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ — ａｓ ｇａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ ｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｔｈｒｅｅ ｐｉｅｃｅｓ ｏｆ Ｐａｃ ｈｙｍｅｎｉａ ｅａｃｈ ｉｎｔｅｒｍｉｎｇｌｅｄ ｗｉｔｈ ｏｆ ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７８ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｒｅ—ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｌａｙ ｏｆ Ａ１２ Ｏ３．Ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｐｅｒｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｅａｃｈ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ Ｐａｃ ｈｙｍｅｎｉａ ｓｔｉｌｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ＹＢＣＯ ｗｈｅｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅｍ ｉｎ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｏｎｅ ｈａｎｄ，ｉｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ Ｐａｃ ｈｙｍｅｎｉａ ｗｈｉｃｈ ｃｈａｎｇｅｄ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｗａｓ ｔｒａｎｓ－ ｆｏｒｍｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ，ｉｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅｉｒ ｅｌｅｃｔｉｃｉｒｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ａｎｄ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍ，ｉｔ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｓａｍｐｌｅ Ｙ０ ９５ ０５ ｈｅ ｈｉｇｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ ＹＢａ２ Ｃｕ３ ０７８ ａｓ ｔｈｅ ｏｘｙ— Ｂ ２ Ｃｕ３ Ｏ７ｓ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔ一ｇｅｎ ｓｅｎｓｏｒ・ ｍｅ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎ ｓｅｎｓｏｒ；ＹｌＬａ Ｂａ２Ｃｕ３０７８；ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｉ—一 ０引言 缩短恢复时间有可能使ＹＢＣＯ成为具有使用价值的新型氧传 感器材料。文中，对Ｌａ部分替代Ｂａ、Ｌａ部分替代Ｙ、Ｐｒ部分替 氧传感器广泛地应用于交通、电力、医疗和国防等行业，是 计算机电子鼻技术的主要元器件 ］，目前氧传感器材料普遍存 在着稳定性差、灵敏度低、响应速度慢等缺点 ，所以寻找一种 新的氧传感器气敏材料具有重要意义。 代Ｂａ后对ＹＢＣＯ氧传感器性能的影响做了比较，得出了 Ｙ０ ９５ ０５Ｂａ２ Ｃｕ３Ｏ７８是替代ＹＢ￣Ｃｕ３Ｏ７—８作为氧传感器的理 想材料的结论。 １实验方法 高温超导氧化物ＹＢａ：Ｃｕ。Ｏ 一。（ＹＢＣＯ）的氧含量与温度和 环境氧分压有密切关系。高于４００℃时，温度升高、氧分压降 低会使ＹＢＣＯ的氧含量减少；温度降低、氧分压提高会使氧含 量增大 “ 。氧的吸附与脱附使得ＹＢＣＯ的电阻率随之发生 用固态反应法制备样品，取９９．９％的Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＢａＣＯ３， ＣｕＯ按Ｙｌ一 Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—８（ ＝０，０．０５，０．１０，０．１５）摩尔比分 别称重，在玛瑙研钵中充分混合研磨后，放入氧化铝坩埚，在高 温炉中以５￣Ｃ／ｍｉｎ的升温速率加热至９５０ ｏＣ，保温１０ ｈ．然后 再次研磨，用压片机压制成片，在９８０℃再次烧结１５ ｈ，自然冷 却至室温。厚膜的制备采用旋涂法，把烧结后的块材研磨成粉 状，用适量的乙二醇调和成糊状涂液，用匀胶机把涂液均匀旋 涂在１０ ｍｍ×１０ ｍｍ的Ａ１２０３衬底上，先在９６５ ｏＣ烧结４ ｈ，然 后在５００ ｏＣ氧气氛下保持５ ｈ，让样品充分吸氧。 电阻的测量采用标准的四端引线方法。把接好引线的样 显著变化 Ｊ，反过来可以根据ＹＢＣＯ电阻率的变化来检测环境 氧分压。利用这一性质，Ｌｊ【 以及朱志立 等研究了ＹＢＣＯ电 阻型氧传感器的性能。在６００～６８０℃时，ＹＢＣＯ的氧吸附速率 大于脱附速率，恢复时间（从有氧状态切换到纯氩气状态电阻 平衡时所用时间）明显大于响应时间（从纯氩气状态切换到有 氧状态电阻平衡时所用时间） Ｊ。较长的恢复时间了ＹＢ— ＣＯ作为氧传感器的使用。先前的研究表明，通过不同稀土元 素掺杂可有效缩短ＹＢａ：Ｃｕ，Ｏ 一 的恢复时间 ，因此，进一步 品放进石英管中，然后把球型Ａ１ ０ 颗粒填入石英管空隙以降 低气氛变换所需时间。把石英管置于管式炉的中部，纯度为 基金项目：河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目（２００９ＧＧＪＳ一 １１８） ９９．９９９％Ｏ：和Ｎ 通过气体质量流量计（中流Ｄ０７型）与石英 管连接以改变样品的环境气氛。环境气氛氧分压有氮气纯度 收稿日期：２０１０—０５—２０修改稿目期：２０１０一ｏ６—２５ ６ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄｅｌ２．２０１０ 自动分析仪（泰戈ＤＦＹ一４型）来确定。 低。考虑到当 ≤０．２时，Ｌａ掺杂对样品的氧含量影响很小， 用此方法分别制备了Ｌａ掺杂的ＹＢａ２一 ＩＪａ Ｃｕ。０ 一。厚膜、 Ｙ Ｌａ Ｂａ Ｃｕ３０７８厚膜以及Ｐｒ掺杂的ＹＢａ２…Ｐｒ Ｃｕ３０７—８厚膜。 Ｌａ“离子替代Ｂａ 离子造成的电价不平衡主要靠ｃｕ价位的降 低来补偿 。因此，更多的低价位的ｃｕ离子的存在使得Ｌａ 掺杂样品在Ｎ：中可失去的氧量减少［ ，这可能造成脱氧时间 ２ ３种厚膜在不同气氛变换时电阻随时问的变化关系比较 ２．１ ＹＢａ：一Ｌａ Ｃｕ，Ｏ，电阻随时间的变化的特性 相应变短，即恢复时间变短。 表１ ＹＢａ：一 Ｌａ Ｃｕ Ｏ，一。薄膜样品的恢复时间和灵敏度比较 图１给出了７００℃时 ＝０和０．１样品在Ｏ 与Ｎ：互换时 电阻随时间的变化关系（其他组分的样品也具有类似的图 像）。 时间／ｓ （ａ） ＝０ （ｂ） ＝０．１０ 图１ ＹＢａ２一 Ｌａ Ｃｕ３Ｏ７—８在７００℃Ｏ２与Ｎ２互换时电阻随时 间的变化关系 从图１可以看出：当环境气氛从０。切换成Ｎ：后，样品的 电阻由于脱氧开始逐渐升高，约２００ ｓ后才能达到平衡值，恢复 时间较长；当环境气氛从Ｎ：切换成０ 后，样品的电阻由于吸 氧开始下降，在６ Ｓ内就能达到新的平衡值，响应时间较短。这 说明ＹＢａ：一Ｌａ Ｃｕ３Ｏ 一 样品保持了ＹＢＣＯ的基本性质，即氧的 吸附速率大于脱附速率。对比两样品的响应曲线，可以看出 ：０．１样品的恢复时间明显缩短，在７００ ｏＣ时恢复时间仅为１５０ ｓ，而 ＝０样品的恢复时间为４５０ Ｓ． 将０：转换到Ｎ：时，氧的脱附时间用ｔ表示，平衡时Ｎ：下 的电阻吼和Ｏ 下的电阻Ｒ。的比值定义为传感器的灵敏度 Ｓ．表１给出了ＹＢａ２一Ｌａ Ｃｕ３Ｏ 一８各浓度样品在６５０ ｏＣ、７００℃、 ７５０℃下的恢复时间和灵敏度。 由表１可以看出：与 ＝０的ＹＢＣＯ样品相比， ＹＢａ：一Ｌａ Ｃｕ，Ｏ 一 样品的恢复时间明显变短，但灵敏度有所降 ２．２ Ｙｌ一 Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—６电阻随时间的变化的特性 图２是６５０ ｏＣ时Ｙｌ一 ＩＪａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—８（ ＝０和 ＝０．０５）样 品在Ｏ：与Ｎ：互换时电阻随时间的变化关系（其他组分的样品 也具有类似的电阻与时间图像）。 ｃ！ 交 越 时间／ｓ （ａ） ＝０ ’６００ ｃ： 宣 ４００ ２ｏ０ 。 Ｎ２Ｏ ．． ０ ４００ ８００ ｌ ２００ ｌ ６００ 时闻／ｓ （ｂ） ＝０．０５ 图２ Ｙｌ－ Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—６在６５０℃Ｏ２与Ｎ２互换时电 阻随时间的变化关系 从图２可以看出：当环境气氛从０ 切换成Ｎ 后，样品的 电阻由于脱氧开始逐渐升高，大约几分钟后才能达到平衡值， 恢复时间也较长；当环境气氛从Ｎ：切换成０ 后，样品的电阻 由于吸氧开始下降，在３—６ Ｓ内就能达到新的平衡值，响应时 间较短。这说明Ｙ。一 Ｌａ Ｂａ Ｃｕ ０，一 样品保持了ＹＢＣＯ的基本 性质，即氧的吸附速率大于脱附速率。对比两样品的响应曲线 可以看出， ＝０．０５样品的恢复时间也同样明显缩短。表２是 Ｙ。Ｌａ Ｂａ：Ｃｕ。Ｏ 系列样品在不同温度下的恢复时间ｔ和灵 第１２期 敏度Ｊｓ对照表。 赵宇等：不同稀土元素掺杂对ＹＢａ：Ｃｕ，Ｏ，一。氧传感器性能的影响比较 ７ 由图３可看出ＰＴ部分替代Ｂａ的ＹＢａ２一 Ｐｒ Ｃｕ３Ｏ７— 系列样 表２ Ｙ，一 Ｌａ Ｂａ：Ｃｕ Ｏ 一６样品的恢复时间和灵敏度比较 品的工作温区、灵敏度都偏低。随着温度的升高，在环境气氛 由Ｏ 切换成Ｎ：过程中，电阻值不确定且容易发生相变。通过 研究发现，对固溶体Ｙ（Ｂａ Ｒ ）：Ｃｕ，０ 一 （其中Ｒ是ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ 和Ｇｄ），只有Ｐｒ能少量的替代Ｂａ，其他的元素只能替代Ｙ 位 ；实验还发现Ｐｒ掺杂的样品的响应时间虽有所变短，但其 灵敏度比未掺杂的ＹＢＣＯ样品明显变低。初步的实验研究表 从表２看出：在６５０ ｃＣ时， ＝０．０５的Ｙｌ一 Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７一ｓ 样品的恢复时间为２１６ Ｓ，而 ：０的ＹＢＣＯ样品的恢复时间为 ９８０ ｓ，在同温度下有较大的性能上的提升。 ２．３ ＹＢａ２－ｘＰｒ Ｃｕ３Ｏ７—８电阻随时间的变化的特性 用上述同样的方法得出Ｐｒ掺杂的ＹＢａ：…Ｐｒ Ｃｕ Ｏ 一８样品 在Ｏ 与Ｎ：互换过程中电阻随时间的变化关系。图３是 ＝ ０．１的ＹＢａ２…Ｐｒ Ｃｕ３０ 一８样品在６５０℃、６７５℃、７００℃下电阻 随时间的变化关系。 时间，ｓ （ｂ）ｔ＝６７５℃ ａ 时间，ｓ （ｃ）ｔ＝７００℃ 图３ ＝Ｏ．１０的ＹＢａ２一 Ｐｒ Ｃｕ３Ｏ７—６样品在不同温度下 电阻随时间的变化关系 明Ｐｒ部分替代Ｂａ后的ＹＢａ：…Ｐｒ Ｃｕ Ｏ 一 样品的透氧效果明显 减弱，且稳定性变差，所以不适合作为氧传感器材料。 对比图１、图２、图３和表１、表２，可以发现前两种厚膜样品 的恢复时间与ＹＢＣＯ相比都明显变短，但Ｙ。一 Ｌａ Ｂａ：Ｃｕ Ｏ 一 样 品的灵敏度比ＹＢａ …Ｌａ Ｃｕ ０ 一８样品有较大提高，其中的Ｙ ～ 【丑 Ｂａ：Ｃｕ，０ （ ＝０．０５）样品在６５０℃时，恢复时间只是ＹＢ— ＣＯ的１／４，而灵敏度则提高了近１／３，所以它是替代 ＹＢａ：Ｃｕ，Ｏ，作为氧传感器的良好的材料。 ３ ３种厚膜的电学特性比较 一般来说，金属氧化物的电阻与氧分压之问的关系可以用 下面的方程来表达 Ｊ： Ｒ＝Ｒｏｐ ， （１） 式中ｃ的值取决于氧化物在氧气中的性质。 金属氧化物在Ｏ：气氛中电阻的对数值ｌｎＲ。与温度的倒数 １／Ｔ的关系可以用下面的方程来表达 。Ｊ： Ｒ０＝Ａｅｘｐ［一Ｅ／（ｋｒ）］ （２） 式中：Ａ为指前因子；Ｅ为活化能；ｋ为玻尔兹曼常数；Ｔ为绝对 温度。 ３．１ ＹＢａ２一 Ｌａ Ｃｕ３Ｏ７—６的电学特性 图４给出了６５０℃和７００℃时 ＝０．１０样品的电阻对数值 （１ｇＲ）与氧分压（１ｇｐ。，）的关系。２条等温线都呈现非常好的线 性关系，相关系数分别为０．９９８ ４和０．９９９ ８，表明该材料电阻与 氧分压的关系满足式（１）。另外，２条拟合线相互平行表明常 数Ｃ与温度无关。根据斜率可以得到常数ｃ＝一０．３３。 ３ ０ ２ ８ ２．６ ２．４ ２．２ ∞ ２．０ １．８ １．６ Ｌ４ １．２ 图４ 两种温度下 ＝Ｏ．１０样品电阻与氧分 压关系（直线是线性拟合的结果） 图５是 ＝０．１０样品在Ｏ：气氛中６５０—７５０℃时的电阻对 数值ｌｎＲ。与温度的倒数１／Ｔ的关系。对ｌｎＲ。和１／Ｔ进行直线 拟合，它们之间有很好的线性关系（相关系数为０．９９９ ５），满足 式（２），经图像处理后可得到氧气中样品的电阻与温度的关系 ８ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄｅｃ．２０１Ｏ 图５氧气中 ＝０．１０样品电阻与温度的 关系（直线是线性拟合的结果） 为 Ｒ０：３０４．９ｅｘｐ［ ］ （３） 结合式（１）与式（３）的结果，可以得到 ＝０．１０样品的电阻 与氧分压和温度的关系为 ：３０４．９ｐ ３３ｅｘｐ［ ］ 式中：Ｒ为样品电阻，１２；ｐ０，氧另压，Ｐａ；Ｔ为绝对温度，Ｋ． 利用公式（３）可以用 ＝０．１０样品的电阻值来计算某一温 度下的环境氧分压。 ３．２ Ｙｌ一 Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—６的电学特性 图６给出了６５０℃和７００ ｏＣ时 ＝０．０５样品的电阻对数值 （１ ）与氧分压（１ｇｐ。，）的关系。根据斜率可以得到常数ｃ等于 一０．４８ 图６ ６５０℃和７００℃时 ＝０．０５样品电阻与氧分压关 系（直线是线性拟合） 图７是 ＝０．０５样品在０ 气氛中电阻的对数值ｌｎＲ。与温 度的倒数１／Ｔ的关系。 利用同样的方法可以得到 ＝０．０５样品的电阻与氧分压 和温度的关系为Ｒ＝９８８．１…－ｏ ｅｘｐ［一４ ３０１．５／Ｔ］． ３．３ ＹＢａ２一 Ｐｒ Ｃｕ３Ｏ７—６的电学特性 图８给出了不同掺杂浓度Ｐｒ替Ｂａ的ＹＢａ２…Ｐｒ Ｃｕ３０ 一８样 品在氧气气氛下的电阻与温度的函数关系。 根据方程（２）可得： ：０．０５时，Ｒ。：ｌｌ７７．３ｅｘｐ［一 ］ ：０．１０时，Ｒ。：ｌ ２３６．７ｅｘｐ［一 ］ 图７氧气中 ＝Ｏ．１０样品电阻与温度的关系（直线是 线性拟合的结果） 图８不同掺杂浓度ＹＢａ２一 Ｐｒ Ｃｕ３Ｏ７—８在氧气中 的电阻与温度的函数关系 ：０．１５时，Ｒ。：４９６．２ｅｘｐ［－ ］ 可以看出，随着掺杂浓度的增大，样品的活化能越来越小， 透氧效果明显减弱，且稳定性变差。 ４实验总结 通过对３种厚膜的高温电阻率随氧分压的变化关系及电 学特性的比较，发现高温超导氧化物ＹＢａ Ｃｕ ０ 一 有作为气敏 材料进而开发成氧传感器的应用前景。通过比较发现其电阻 率对氧分压由大到小的变化反映比较缓慢，用不同稀土元素掺 杂ＹＢＣＯ，试图找到合适的金属元素掺杂和掺杂比。该文发现， 与ＹＢＣＯ相比，Ｉ丑部分替代Ｂａ的ＹＢａ 一Ｌａ Ｃｕ Ｏ 一 样品显著 缩短了恢复时间，但灵敏度有所降低。Ｐｒ部分替代替Ｂａ的 ＹＢａ …Ｐｒ Ｃｕ Ｏ 一 样品的可用工作温区、灵敏度都偏低且稳定 性差。Ｌａ部分替代Ｙ的Ｙ Ｌａ Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７—８样品显著缩短了 响应时间，提高了灵敏度。实验表明Ｙ０ Ｂａ２ Ｃｕ Ｏ 是 替代ＹＢａ：Ｃｕ，Ｏ 一 作为氧传感器的理想的材料。 参考文献： ［１］ 刘辉，牛智有．电子鼻技术及其应用研究进展．中国测试，２００９，３５ （３）：６—１０． ［２］文华，朱玉琛，张玉广，等．氧传感器的发展和应用．舰船防化， ２００８（３）：１５—１８． ［３］杨德林，盂令启，李志成，等．ＹＢａＣｕ Ｏ７一 的高温氧呼吸性能．低 温与超导，２００１，２９（１）：４８—５０． （下转第２１页） 第１２期 田杰等：非满管电磁流量计测量方法 ２１ 论和实验分析认为该方法能较为准确地测量非满管导电流体 流量值，同时也提供了一种新的圆弧形结构的液位测量方法。 但由于该方法采用圆弧形片电极与介质耦合形成电容值，电极 片的安装工艺要求较高，同时介质材料的选择必须得当。 参考文献： ［１］ ＦＬＯＯＤ Ｊ．Ｓｉｎｇｌｅ—ｓｅｎｓｏｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｌｏｗ ｉｎ ｆｉｌｌｅｄ ｏｒ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｉｆｌｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｉｐｅｓ．ＳｅｎｓｏｒｓＭａｇａｚｉｎｅ ｏｎｌｉｎｅ，１９９７． ［２］ＤＯＮＥＹ Ｂ．ＡＢＢ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．ＥＭＦ Ｆｌｏｗ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｐａｒ－ ｔｉａｌｌｙ Ｆｉｌｌｅｄ Ｐｉｐｅｓ．Ｓｅｎｓｏｒｓ．Ｏｃｔｏｂｅｒ，１９９９：６５． 图５实验装置示意图 ［３］ 卫开夏，李斌，陈坚祯．非满管电磁流量计液位测量方法研究．传 备等装置。管到尾部接调节阀以控制流体流动。为保证进入 感技术学报，２００８，２１（１２）：１５２—１５６． 样机中的流体流动平稳，前部分管道长度保证为样机管道直径 ［４］ 黄宝森．电磁流量计．北京：原子能出版社，１９８１． 的５倍。为保证管中流体流动平稳和非满管液位的要求，得到 ［５］蔡武昌，应启戛．新型流量检测仪表．北京：化学工业出版社， ２０ｏ６． 更好的测量效果，水箱１采用分层设计，利用插入板的不同高 度来控制液位的高度，从而得到不同的液位高度测量。水箱２ ［６］ 刘爱华，满宝元．传感器原理与应用技术．北京：人民邮电出版 社。２００６． 中装有实际流量测量装置，用来和理论值、测量值进行对比。 ［７］ 刘成志，龚本富．电容的计算．荆州师范学院学报，２００１，２４（５）： ４结束语 １ｌＯ—ｌ１２． 非满管电磁流量计的流量测量问题是国内外工业研究的 作者简介：田杰（１９６８一），副教授，博士，研究方向为磁力机械学、机电 热点，文中提出一种新的非满管电磁流量计测量方法，通过理 控制及自动化。Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｉａｎｊｉｅ２０＠１６３．ＣＯＢ （上接第４页） （上接第８页） 利用经济杠杆和引导，创新传感器发展的商业模式， ［４］ 宋红章，杨德林，卢红霞，等．暂态热重法分析混合导电材料 做好“企业”这篇大文章，如企业生产向规模经济或适度规模经 ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７一ｓ的透氧性能．低温与超导，２００３，３１（４）：３４—３８． 济发展，企业经营向国内与国外两个市场相结合发展，企业结 ［５］ＦＩＯＲＹ Ａ，ＧＵＲＶＩＴＣＨ Ｍ，ＣＡＶＡ Ｒ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ ｄｅｓｏｒｐ－ 构由“大、中、小”并存向“集团化、专业化”方向发展，发挥企业 ｔｉｏｎ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ＹＢａ２Ｃｕ３０７—８，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，１９８７， 是技术创新的主体地位；建议Ｉｃ集成电路制造企业与传感器 ３０：７２６２—７２６５． 制造企业，实行兼并重组、强强联合，为智能网络化传感器规模 ［６］ＬＩ Ｎ，ＴＡＮ Ｔ Ｃ．Ａ ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅｔｌａｌｉｃ ｏｘｉｄｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ 生产创造条件；建议国家对传感器企业能享受《关于进一步鼓 ｓｅｎｓｏｒ，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ，１９９２，９：９１—９６． 励软件产业和集成电路产业的若干》同样的待遇；对首次 ［７］ 朱志立，赵安庆，杨德林，等．ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７一 对氧的检测灵敏度和 使用国产传感器的项目和部门，实施优惠；从技术、科研、 响应速度．低温与超导，２００２，３０（３）：１２—１６． 产业、、资金等方面对部分企业进行重点支持，培养具有国 ［８］ 赵宇，张献图，郝好山，等．ｈ部分替代Ｂａ对ＹＢａ２Ｃｕ３０７—８氧传 际竞争力的龙头企业；改善法律和制度环境，积极引导各类风 感器性能的影响．传感技术学报，２００８，２１（１）：１４—１６． 险投资，尤其是民间风险投资进入传感器产业。 ［９］张献图，赵宇，郝好山，等．Ｌａ部分替代Ｙ对ＹＢａ２Ｃｕ３０７—８氧传感 ３．５加强国际合作，加速人才培养。 器性能的影响．河南大学学报，２００９，３８（４）：３５７—３５９． 传感器产业的发展，必须坚持对外开放，积极吸引国外资 ［１０］ＣＡＶＡ Ｒ Ｊ，ＢＡＴＬＯＧＧ Ｂ，ＦＬＥＭＩＮＧ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｂａ２一Ｌａ ＹＣｕ３Ｏ７—８ 源，包括资金、人才、技术和管理，完善国内环境、投资环 Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｙｒ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，１９８８， 境、人才环境，吸引有实力的国外公司，来我国建立传感技 ３７：５９１２—５９１５． 术研发中心、生产中心、运营中心，促进我国传感技术的升级、 ［１１］ ｗｕ Ｘ Ｓ，ＧＡＯ Ｊ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｌａ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｂａ ｉｎＹ— 换代。 Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ Ｃｕｐｒａｔｅｓ．Ｐｈｙｓｉｃａ Ｃ，１９９９，３１５：２１５—２２２． 我国传感器行业，缺乏高级人才，更无大师级人才，特别是 ［１２］金刚，秦正平，曹世勋，等．Ｐｒ替代ＹＰＢＣＯ超导单晶的峰效应研 产业化需要的技术开发型人才、职业技术型人才、市场拓展型 究．低温与超导，２００９，３７（１１）：４４—４７． 人才。国家应多方面、多渠道、多层次培养、挖掘国际化的、高 作者简介：赵宇（１９７３一），副教授，主要从事计算机系统结构和电子鼻 层次的复合型人才，但要避免“拔苗助长”的急躁情绪，给人才 应用方面的研究。 脱颖而出创造公平、宽松、有利的工作环境和生活环境。 Ｉ， ” ” “ “ “．卜 ” “ “ “ 。 “ ” “ 。、 参考文献： ｊ欢迎在当地邮局订阅 ｊ ［１］徐开先．实用新型传感器及应用．北京：机械工业出版社，１９９５． ［２］于海斌，曾鹏，梁铧．智能无线传感器网络系统，北京：科学出版 ｊ 《仪表技术与传感器》 ｔ＋ 社，２００６． ｔ邮发代号：８—６９ 每月订价：６元 全年订价：７２元ｔ ［３］刘君华．智能传感器系统，西安：西安电子科技大学出版社，２０１０． 作者简介：徐开先（１９４４一），教授级高级工程师，主要从事传感器技术 Ｉ网址：ｗｗｗ．１７ｓｅｎｓｏｒ．ｅｏｍ ．．＋ ＋．．＋ ＋ ＋．．＋ ＋ ＋．．＋ ＋ ＋。＋ ＋ ＋．．＋ ＋．．＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 的研究。
