气体和湿度传感器及其应用1精选全文

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第十章气体和湿度传感器及其应用
10.1气体传感器
气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器，它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。

气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的，由于检测现场温度、湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面，往往会使其性能变差。

所以对气敏传感器有下列要求：能够检测报警气体的允许浓度和其他标准数值的气体浓度，能长期稳定工作，重复性好，响应速度快，共存物质所产生的影响小等。

由于被测气体的种类繁多，性质各不相同，不可能用一种传感器来检测所有气体，所以气敏传感器的种类也有很多。

近年来随着半导体材料和加工技术的迅速发展，实际使用最多的是半导体气敏传感器，这类传感器一般多用于气体的粗略鉴别和定性分析，具有结构简单、使用方便等优点。

半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时，产生的电导率等物性变化来检测气体。

按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型。

第一类，半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子授受，结果使半导体的电导率等物性发生变化，但内部化学组成不变；第二类，半导体与气体的反应，使半导体内部组成(晶格缺陷浓度)发生变化，而使电导率改变。

按照半导体变化的物理特性，又可分电阻型和非电阻型两类。

电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度；非电阻型半导体气敏元件是利用其他参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体。

10.1.1电阻型半导体气敏传感器
电阻型半导体气敏传感器大多使用金属氧化物半导体材料作为气敏元件。

它分 N 型半导体如 SnO2、Fe2O3、ZnO等；P 型半导体，如 CoO、P b O、CuO、N i O 等。

1.材料和结构
因为许多金属氧化物具有气敏效应，这些金属氧化物都是利用陶瓷工艺制成的具有半导体特性的材料，因此称之为半导体陶瓷，简称半导瓷。

由于半导瓷与半导体单晶相比具有
工艺简单、价格低廉等优点，因此已经用它制作了多种具有实用价值的敏感元件。

在诸多的半导体气敏元件中，用氧化锡(SnO2)制成的元件具有结构简单、成本低、可靠性高，稳定性好、信号处理容易等一系列优点，应用最为广泛。

半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。

按其制造工艺来分，有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。

(a)烧结型气敏元器件(b)薄膜型气敏元器件
(c)厚膜型器件(d)厚膜型器件结构
图10-1 半导体传感器的器件结构
图10-1(a)所示为烧结型气敏元器件，它是以氧化物半导体(如SnO2)材料为基体，将铂电极和加热器埋入金属氧化物中，经加热或加压成形后，再用低温(700℃～900℃)制陶工艺烧结制成，因此也被称为半导体陶瓷。

这种器件制作方法简单，器件寿命较长，但由于烧结不充分，器件的机械强度较差，且所用电极材料较贵重，此外，电特性误差较大，所以应用受到一定限制。

图10-1(b)所示为薄膜型气敏元器件，采用蒸发或溅射方法，在石英基片上形成氧化物半导体薄膜(厚度在100nm 以下)，制作方法也简单，但这种薄膜是物理性附着，所以器件间性能差异较大。

图10-1(c)、图10-1（d)所示为厚膜型器件，它是将氧化物半导体材料与硅凝胶混合制成能印刷的厚膜胶，再把厚膜胶印刷到装有电极的绝缘基片上，经烧结制成。

由这种工艺制成的元件机械强度高，其特性也相当一致，适合大批量生产。

这些器件全部附有加热器，它的作用是使附着在探测部分处的油雾、尘埃等烧掉，加速气体的吸附，从而提高了器件的灵敏度和响应速度。

一般加热到 200℃～400℃。

按加热方式不同，可分为直热式和旁热式两种气敏器件。

直热式器件的结构和符号如
图10-2 所示，器件管芯由 SnO2、ZnO 等基体材料和加热丝、测量丝三部分组成，加热丝和测量丝都直接埋在基体材料内、工作时加热丝通电，测量丝用于测量器件阻值。

这类器件制造工艺简单、成本低、功耗小、可以在高电压回路下使用，但热容量小，易受环境气流的影响，测量回路与加热回路之间没有隔离，相互影响。

旁热式气敏器件的结构和符号如图10-3所示。

其管芯增加了一个陶瓷管，管内放加热丝，管外涂梳状金电极作测量极，在金电极外涂SnO2等材料。

这种结构的器件克服了直热式器件的缺点，其测量极与加热丝分离，加热丝不与气敏材料接触，避免了测量回路与加热回路之间的相互影响，器件热容量大，降低了环境气氛对器件加热温度的影响，所以这类器件的稳定性、可靠性都较直热式器件有所改进。

图10-2直热式气敏器件结构及符号
图10-3 旁热式气敏器件结构及符号
2.工作原理
电阻型半导体气敏传感器气敏元件的敏感部分是金属氧化物微结晶粒子烧结体，当它的表面吸附有被测气体时，半导体微结晶粒子接触介面的导电电子比例就会发生变化，从而使气敏元件的电阻值随被测气体的浓度改变而变化。

这种反应是可逆的，因而可以重复地使用。

电阻值的变化是伴随着金属氧化物半导体表面对气体的吸附和释放而产生的，为了加速这种反应，通常要用加热器对气敏元件加热。

下面以半导瓷材料SnO2为例，说明表面电阻控制型气敏传感器的工作原理。

半导瓷材料SnO2属于N型半导体，N型半导体气敏传感器吸附被测气体时的电阻变化曲线如图10-4所示。

从图中可见，当半导体气敏传感器在洁净的空气中开始通电加热时，其阻值急剧下降，阻值发生变化的时间(称响应时间)不到1min，然后上升，经 2min～10min 后达到稳定，这段时间为初始稳定时间，元件只有在达到初始稳定状态后才可用于气体检测。

当电阻值处于稳定值后，会随被测气体的吸附情况而发生变化，其电阻的变化规律视气体的性质而定，如果被测气体是氧化性气体(如O2和NOx)，被吸附气体分子从气敏元件得到电子，使N型半导体中载流子电子减少，因而电阻值增大。

如果被测气体为还原性气体(如H2、CO、酒精等)，气体分子向气敏元件释放电子，使元件中载流子电子增多，因而电阻值下降。

图10-4N 型半导体气敏传感器吸附被测气体时的电阻变化曲线空气中的氧成分大体上是恒定的，因而氧的吸附量也是恒定的，气敏元件的阻值大致保持不变。

如果被测气体与敏感元件接触后，元件表面将产生吸附作用，元件的阻值将随气体浓度而变化，从浓度与电阻值的变化关系即可得知气体的浓度。

图10-5所示为典型气敏元件的阻值－浓度关系。

从图中可以看出，元件对不同气体的敏感程度不同，如对乙醚、乙醇、氢气等具有较高的灵敏度，而对甲烷的灵敏度较低。

一般随气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内呈线性关系。

图10-5典型气敏元件的阻值—浓度关系
10.1.2 气敏传感器的应用
气敏传感器广泛应用于防灾报警，如可制成液化石油气、天然气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方面的报警器，也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上用于对O2、CO等气体的测量，生活中则可用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等方面。

1.可燃气体泄漏报警器
可燃气体泄漏报警器的电路图如图10-6所示。

它采用载体催化型气敏元件作为检测探头，报警灵敏度可从 0.2%起连续可调，当空气中可燃气体的浓度达 0.2%时，报警器可发出声光报警。

因此它特别使用于液化石油气、煤矿瓦斯气、天然气、焦炉煤气、重油裂解气、氢气和一氧化碳等各种可燃气体的测漏及报警。

电路中，D为检测元件，因外观呈黑褐色，又称为黑元件，C为补偿元件，因外观呈白色，又称为白元件。

R C为补偿电阻。

黑、白元件工作时装在防爆气室中，通过隔爆罩与大气接触。

而 C、D、R C、R 3、R 4组成检测桥路。

运算放大器及外围元件组成电压比较器。

半导体三极管 VT2、VT3、VT4、VT5与发光二极管 VD5及峰鸣器 Y 等组成声光报警电路。

VT1、VD3及 R8组成控制开关电路。

当没有可燃性气体泄露时，A点电位低于 B点电位，电桥处于相对平衡状态，比较器IC1输出低电平，使 VT1截止，此时发光二极管 VD5不发光，蜂鸣器Y无报警声。

当有可燃性气体泄露时，在 D元件表面发生化学反应，使 D元件电阻增加，A点电位上升至高于B电位时，比较器 IC1输出高电平，VT1导通，打开报警电路，在 VT2和 VT3组成的多谐振荡器的作用下，发光二极管 VD5与蜂鸣器Y同步发出闪光和报警声。

图10-6可燃气体泄漏报警器
2. 防止酒后开车控制器
图10-7所示为防止酒后开车控制器原理图。

图中 QM-J1为酒敏元件，5G1555 为集成定时器。

若司机没有喝酒，在驾驶室合上开关 S，此时气敏器件的阻值很高，Ua 为高电平， U1 为低电平，U3 为高电平，继电器 K2 线圈失电，其常闭触点 K2-2闭合，发光二极管 VD1通，发绿光，能点火启动发动机。

若司机喝酒过量，则气敏元件的阻值急剧下降，使U a 为低电平，U 1 为高电平，U 3 为低电平，继电器 K2 线圈通电，K2-2常开触点闭合，发光二极管 VD2导通，发红光，以示警告，同时常闭触点K2-1断开，无法启动发动机。

若司机拔出气敏元件，继电器 K1 线圈失电，其常开触点 K1-1断开，仍然无法启动发动机。

常闭触点 K1-2 的作用是长期加热气敏器件，保证此控制器处于准备工作的状态。

图10-7 防止酒后开车控制器原理图
3.油烟检测
自动吸排油烟机能感知厨房油烟、烟雾等造成污染的空气，并开动排气扇，自动净化空气，其自动控制电路如图10-8(a)所示。

图中TGS109是SnO2半导体气敏传感器，4kΩ负载与传感器相串联，外加电路电压100V(加热器兼作电极，加热电压1V)。

当室内空气受到污染时，随着污染气体浓度的增加，传感器的电阻值就会减少，一旦空气污染浓度达到某一数值，即图中W2设置的数值 C S时，晶体管BG就会导通，从而继电器开始工作，启动排气扇通风换气。

本电路的工作充分利用了继电器启动电压和返回电压的不同，也就是说，当空气中污染气体的浓度超过了C S时，排风扇工作，排出污染了的空气。

但是，即使空气浓度降低到C S 以下时，排风扇仍继续工作，直至污染浓度降低到足够低的C d点才停止下来。

因此，该电
路既能避免排风扇的振动，又能充分进行通风排气。

如图10-25 (b)所示为气体浓度和排风扇开关的关系。

另外，电路中的 R1和 W1分别用于修正传感器元件的固有电阻及灵敏度的离散度。

（a）自动控制电路（b）气体浓度和排风扇开关的关系
图10-8自动吸排油烟机自动控制电路原理
10.2.1湿度及湿度传感器的特性和分类
10.2.1.1湿度的定义及其表示方法
1．绝对湿度（ρV，单位体积空气中所含水蒸气的质量）
ρV=m V/V (mg/m3)
式中，m V—被测空气中水蒸气的质量；V—被测空气体积。

2．相对湿度（RH）
相对湿度=(ρV/ρW）T⨯100%RH
式中，ρW—同温度下的饱和水蒸气密度。

露点也能反映相对湿度（RH）。

10.2.1.2湿度传感器的基本原理和分类
1．水分子亲和力型湿度传感器
湿敏材料吸附（物理吸附和化学吸附）水分子后，使其电气性能（电阻、电介常数、阻抗等）变化。

湿敏电阻、湿敏电容等。

2．非水分子亲和力型湿度传感器
利用物理效应的湿度传感器。

热敏电阻式、红外吸收式、超声波式和微波式湿度传感器。

10.2.1.3湿敏元件的主要特性参数
1．湿度量程
即感湿范围。

理想情况：0~100%RH；一般情况：5~95%RH。

2．感湿特性曲线
感湿特征量：湿度变化所引起的传感器的输出量（电阻、电容、电压、频率等）。

感湿特性曲线：感湿特征量与环境湿度关系。

一般要求：全量程连续、线性、斜率适当。

3．感湿灵敏度
在一定湿度范围内，相对湿度变化1%RH时，其感湿特征量的变化值或变化百分率。

由于湿度传感器感湿特性曲线的非线性，其灵敏度表示困难。

目前湿敏电阻灵敏度表示为：R1%/R20%，R1%/R40%，R1%/R60%，R1%/R80%，R1%/R100%，其中R1%、R20%、…、R100%，表示相对湿度分别为1%RH、20%RH、…、100%RH时，湿敏电阻相应的电阻值。

4．响应时间——湿度传感器的动态响应特性
湿度传感器响应相对湿度变化量的63.2%所需要的时间。

分为吸湿响应时间和脱湿响应时间
5．湿度温度系数——感湿特性曲线随温度变化特性
式中，k—湿敏元件的感湿特征量。

一般情况下：
湿敏电阻的温度系数
湿敏电容的温度系数
6．湿滞回线和湿滞误差
湿敏元件吸湿和脱湿响应时间不同，具有滞后现象。

10.2.1.4半导体及陶瓷湿度传感器
1、涂覆膜型
结构：感湿材料粉末（Fe3O4）调浆，喷洒涂覆于带电极的基片上构成。

主要性能：湿敏电阻；测湿范围：0~100%RH；稳定性好；响应时间长。

其它涂覆膜型湿敏材料：Cr2O3，Mn2O3，Al2O3，ZnO，TiO2等金属氧化物。

图10-1 涂覆膜型Fe3O4湿敏元件的结构和性能
2、烧结体型
将两种以上金属氧化物半导体材料烧结而成的多孔陶瓷的半导体陶瓷湿敏元件。

1．MgCr2O4-TiO2湿敏元件
结构：按MgCr2O4:TiO2=70%:30%混合烧结（1300℃）成陶瓷体，切片，印制电极制成感湿体。

感湿机理：陶瓷烧结体微结晶表面对水分子的吸、脱，电极间电阻变化——湿敏电阻。

感湿特性：工作温度：>150℃，最高达600℃；测湿范围：1~100%RH；稳定性好；响应时间<20s；
图10-2 MgCr2O4-TiO2湿敏元件的结构和感湿特性曲线
2．V2O5-TiO2陶瓷湿敏元件
体积吸附多孔陶瓷烧结体湿敏元件，湿敏电阻。

主要特点：测湿范围宽；耐高湿；响应快；但容易发生飘移。

3．羟基磷灰石陶瓷湿敏元件
主要技术特性如表12-1所示。

4．ZnO-Cr2O5陶瓷湿敏元件
无需加热清洗的半导体陶瓷烧结体湿敏元件。

稳定性好；响应快：湿度变化±20%时，响应时间约2s，吸湿、脱湿几乎无滞后现象。

图10-3 ZnO-Cr2O5陶瓷湿敏传感器结构
3、薄膜型
薄膜型陶瓷湿敏传感器主要为湿敏电容，基于感湿材料吸湿后电介常数变化。

使用时一般将电容信号调理成频率输出。

1．Al2O3薄膜湿敏元件
多孔Al2O3薄膜电介质构成湿敏电容器，如图10-4所示。

图10-4 多孔Al2O3湿敏传感器结构
优点：工作温度范围宽；体积小；响应快；低湿测量灵敏度高，无“冲蚀”现象；
缺点：对污染敏感而影响精度；高湿精度差；工艺复杂；易老化，稳定性差。

2．Ta电容湿敏元件
阳极氧化法形成的多孔Ta O薄膜（1μm）电介质构成湿敏电容器。

稳定性好，适合于测量腐蚀性气体的湿度。

10.2.1.5 有机物及高分子聚合物湿度传感器
1、胀缩性有机物湿敏元件
利用有机纤维吸湿溶胀、脱湿收缩的特性，将导电微粒或离子掺入其中作为导电材料，
便可将环境湿度的变化转换为感湿材料电阻的变化。

2．碳湿敏元件-—湿敏电阻
结构：丙烯酸塑料基片（两长边制作电极）；浸涂羟乙基纤微素、导电碳黑和润湿性分散剂组成的浸涂液，蒸发后形成具有胀缩性的导电感湿膜，如图10-5（a）所示。

图10-5 羟乙基纤微素碳湿敏元件
感湿特性如图10-5（b）所示。

注意：其一，湿度大于90%RH，感湿特性曲线具有负的斜率，曲线出现“隆起”或者说曲线被“压弯”。

图10-6给出三种不同感湿元件感湿特性曲线“隆起”情况；其二，在25℃和33.3%RH条件下，元件的湿滞回线有一交叉点。

图10-6 羟乙基纤微素碳湿敏元件感湿特性曲线的“隆起”现象
3．结露敏感元件-—湿敏电阻
结构：在印刷梳状电极的氧化铝基片上涂覆由新型树脂和碳粒组成的电阻式感湿膜构成湿敏电阻。

感湿特点：
1.灰尘和其它气体的表面污染对元件的感湿特性影响小；
2.能检测并区别结露、水份等高湿状态；
3.具有急剧的开关特性，其工作点变动小；
4.导电无极化现象，可用直流电源设计测量电路。

4、高分子聚合物薄膜湿敏元件
利用高分子聚合物（εr=2~7）随环境湿度的变化成比例地吸附和释放水分子（εr=83）使其电介常数改变的特性，将其作为电介质制成感湿电容器，则其电容量随环境湿度的变化而变化。

1．等离子聚合法聚苯乙烯薄膜湿敏元件-—湿敏电容
结构原理：利用聚苯乙烯的亲水性，当环境湿度变化时吸湿或脱湿从而引起介电常数的改变特性，在玻璃基片上镀一层铝薄膜作为下电极，用等离子聚合法在铝膜上镀一层（0.05μm）聚苯乙烯作为电容器的电介质（感湿材料），再在上面镀一层多孔金膜作为上电极，制作成湿敏电容。

感湿特点：
1.感湿范围宽，几乎覆盖全湿范围；
2.使用温度范围宽（-40~+150℃）；
3.响应速度快（<1s）；
4.结构尺寸小；
5.湿度温度系数小。

2．醋酸纤维有机膜湿敏元件-—湿敏电容
结构原理：利用醋酸纤维吸湿或脱湿从而引起介电常数的改变特性，制作成平板湿敏电容器。

感湿特点：响应速度快（<1s）；重复性好；工作温度范围：0~80℃；测湿范围宽（0~100%RH）；湿度温度系数小（0.05%RH/℃）；测湿精度：±（1~2）%RH。

小结
思考题与习题
1 半导体气敏传感器有哪几种类型?
2 试叙述表面控制型半导体气敏传感器的工作原理。

3 试述Pd－MOS场效应晶体管(FET)和MOS二极管的气敏原理。

4 为什么多数气敏器件都附有加热器?
5 如何提高半导体气敏传感器对气体的选择性和气体检测灵敏度?
6 利用热导率式气体传感器原理，设计一真空检测仪表(皮拉尼真空计)，并说明其工作原理。

7 什么叫绝对湿度和相对湿度?
8 氯化锂和半导体陶瓷湿敏电阻各有什么特点?
9 什么叫水分子亲和力?这类传感器的半导体陶瓷湿敏元件的工作原理是什么?
10 试述湿敏电容式和湿敏电阻式湿度传感器的工作原理。

11 请按感湿量的不同列出所学过的各类湿敏元件。

12 请利用LiCl电阻式湿敏元件设计一个恒湿控制装置，且恒湿的值可任意设定。

实验实训
第十一章数字式传感器
11.1数字编码器
随着微机的广泛应用，数字技术在自动检测系统中的应用发展迅速，人们开始重视研究数字式传感器，以及模拟式传感器与数字控制系统的接口。

数字式传感器是把输入量转换成数字量输出的传感器。

就数字信号本身的特点而言，它精度高，抗干扰能力强，信号便于传输和处理，特别是便于与微机接口，因此而成为传感器发展的重要方向之一。

数字式传感器的核心是把输入量转换成数字量输出，可以直接转换成数字量输出的传感器被称为直接数字式传感器；而需要经过进一步的转换才能得到数字输出的则被称为广义数字式传感器。

11.1.1增量式编码器
编码器，它由编码圆盘、指示标度盘、发光二极管、光敏三极管等组成，如图11-1所示。

图10-1 增量式编码器结构原理图
编码圆盘与旋转轴固定而一起旋转。

指示标度盘与传感器外壳固定。

编码圆盘上刻有等分的明、暗相间的主信号窗口。

在指示标度盘上有三个窗口，除了一个做为零信号窗口外，其余两个窗口，当一个窗口与编码圆盘窗口正对准时，另一个窗口则与编码圆盘上的相应窗口相差90°。

给各发光二极管及光敏三极管分别按图11-2接入电路，当旋转轴转动时，将得到如图10-所示的三组输出波形。

图11-2 光电编码器电路原理
图11-3 输出波形图
请注意，图11-3所示的输出波形是以旋转轴的角位移为横坐标画出来的，当轴静止在某一位置时，三相都是固定的输出。

零信号Z旋转轴转动一周时仅输出一个脉冲，它主要用于错误计数的检测和作为机械系统的原点使用。

从左向右观察A、B相波形，A信号的上跳变，出现在B信号为低时；从右向左观察，A、B相波形，A信号的上跳变时， B相信号为高。

从左至右和从右至左正好对应着旋转轴的两个转向。

因此，根据A信号的上跳变时，B信号的电平高低，即可辨别光电编码器的转向。

11.1.2绝对式编码器
绝对式光电编码器的结构如图11-4所示，其与增量式编码器的主要区别是在编码圆盘上有多道信号窗口，如图11-4（a）所示，且从里到外每道上的信号窗口数量依次为20、21、
22、23……指示标度盘上对应每道信号窗口位置上开有一透光口，将各组发光二极管及光敏
三极管仍按图10-1一样的接法，转动旋转轴。

在最外一道信号的透光与不透光处，以从外至内作为D0、D1、排列，则都有一确定的读数，如图11-4（a）所示，也就是说，这种光电编码器的信号输出与有无旋转没有关系，可并行输出与旋转角度对应的角度信号，可确认绝对位置，故称为绝对式光电编码器。

（a）编码圆盘结构（b）总体结构
图11-4 绝对型光电编码器
这种光电编码器提高分辨率的办法就是增加信号窗的环数。

设环数为n，则分辨率为n
2π。

2/
11．2 感应同步器
感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理而制成的测位移的传感器，其输出是数字量，测量精度高，并且能测1m以上的大位移，因而广泛应用于数控机床。

1.感应同步器的结构和工作原理
结构：感应同步器有直线式和旋转式(圆盘式)两种基本结构型式，它们是由可以相对移动的滑尺和定尺(直线式)或转子和定子(旋转式)组成的，如图11-5和图11-6所示。

这两
图11-5直线式感应同步器示意图图11-6圆感应同步器示意图
类感应同步器是采用同样的工艺方法制造的。

一般情况下，首先用绝缘黏结剂把导电铜箔(厚0.04—0.05mm)粘牢在低碳钢或玻璃等非导磁材料的基板上，然后按设计要求，利用光刻或化学腐蚀工艺将铜箔蚀刻成不同曲折形状的平面绕组。

在定尺和转子上的绕组是连续绕组，在滑尺和定子上的绕组则是分段绕组。

分段绕组分为两组，布置成在空间相差π／2相角，故又称为正、余弦绕组。

感应同步器的连续绕组和分段绕组相当于变压器的原边绕组和副边绕组，利用交变电磁场和互感原理工作。

原理：利用滑尺和定尺（或转子和定子）的平面绕组间的互感原理工作。

图11-7画出一个简化了的直线式感应同步器的原理结构，用来定性地说明它的输出感应电动势与相对位置之间的关系。

如图（11-7），在滑尺的余弦绕组加上激励电压。

由于绕组导片的长度远大于其端部，导片的长度与气隙之比又远大于1，因此，为了简化，可以略去定、滑尺绕组的端部影响，并将导片视为无限长导线。

为了进一步简化，把激励的正弦电压看成带正、负号的“直流”持续增长情况。

设其相应的激励电流方向如图中所示。