电学特性检测课件.ppt

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1、食品无损检测潘磊庆南京农业大学食品科技学院08九月2021南京农业大学食品科技学院2第三章电学特性检测了解：1.电特性检测食品和农产品特性的应用。掌握：1.电特性的主要参数；2.食品和农产品电特性的常用检测仪器和方法。08九月2021南京农业大学食品科技学院3食品与农产品电特性的变化主要表现：介电常数(电容率)、电导率、电阻、电容等。广义上电特性分为：主动电特性和被动电特性两种类型。主动电特性：食品与农产品物料中存在的某些能量源而产生的电特性，其能量源可能产生一个电动势或电势差，在生物系统中表示为生物电势，在压电晶体中表现为应变诱导电势；08九月2021南京农业大学食品科技学院

2、4被动电特性：反映了影响食品与农产品物料所占空间内电场和电流(电荷)的分布特性，还可影响电场中食品与农产品的行为，是由食品与农产品物料的化学成分和物理结构所决定的固有特性。表现变化：电导率、介电常数、击穿电位、刺激电位等。08九月2021南京农业大学食品科技学院5一、电磁场在真空中电磁波的波长与频率/的关系可用下式表示：λ——电磁波的波长，m；f——电磁波的频率，Hz；c——真空中光速，c=3×108m/s。第一节电特性的主要参数08九月2021南京农业大学食品科技学院6对于不同波段的电磁波，使用波数概念。定义：每厘米长度内出现完整波形的个数。λ——电磁波的波长，cm；ν——电

3、磁波的波数，cm-1。二、电阻与电阻率电阻是电流通过导体时受到的阻力。电阻常用R表示，单位欧姆(Ω)。电阻器通常被认为是消耗电能量变成热能的元件。电阻棒长为d，截面积为S，电阻可用下式表示：08九月2021南京农业大学食品科技学院7电阻：是与物体的形状或大小有关的物体常数。电阻率ρ：是物质常数，即它与组成物体的物质属性有关，与物体的大小或形状无关。08九月2021南京农业大学食品科技学院8三、电容与介电常数式中：C——电容器的电容量，F；Q——电容器蓄积的电量，C（库仑）；V——两极间的电压，V；D——两极间的距离，m；S——电极的表面积，m2；εr——物质的相对介电常数=材料

4、介质的电容量真空介质的电容量ε0——物质的真空介电常数，F/m。08九月2021南京农业大学食品科技学院9介质的介电常数可表示为：ε=ε0εr，一般情况下，εr>ε0。相对介电常数：空气1.0006；水81.57；木材2.5～7.7；纺织材料2～5。注：由于水比食品与农产品物料的相对介电常数大几十倍，因此可以根据物料介电常数的不同来测定食品与农产品物料的含水率。介电常数愈大，物料的含水率愈高。08九月2021南京农业大学食品科技学院10四、阻抗与复电容量大多数食品和农产品不属于导体和绝缘体两种极限情况，而是介于二者之间。往往将电阻器和电容器串联或并联起来考虑以复数形式来描述。

5、串联电路：两个元件看成一个假想电阻，以复数Z*。表示其阻抗。并联电路：可视为一假想电容，用复电容C*表示。08九月2021南京农业大学食品科技学院1108九月2021南京农业大学食品科技学院12五、介电损耗食品与农产品的成分基本属于电介质，电介质中的极性分子在交变电场作用下会极化，分子部分地沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换，极化分子不断地作趋向运动，使分子间发生碰撞和摩擦。摩擦消耗能量，因而介质将吸收的一部分电能转变为热能，使介质发热。介质在电场作用下发热而消耗的能量，称为介电损耗。介质耗散还和介质的介电性质有关。在电场中介质引起的耗散可用单位时间、单位体积介质放出的

6、热能表示：Q：电场消耗的功率，W/cm2；f：电场频率，Hz；E：电场强度，V/m；ε：物质的介电常数，F/m;tanδ：介电损耗角的正切。εtanδ称为介电损耗因数，是反映材料介电性质的参数，它与电场频率以及材料结构有关。08九月2021南京农业大学食品科技学院13介电损耗干燥原理：水的介电损耗因数比干物质的大至少几十倍，将含水的食品与农产品放在高频或超高频电场中时，大部分能量将被水分子吸收，水分很快蒸发，而材料本身因吸收能量少，温度比较低。食品与农产品中含水分越多，吸收的能量越多，水分蒸发越快。随着材料的逐渐干燥，介质耗散逐渐减少。利用介电损耗原理，可对食品与农产品进行干燥

7、，介电损耗加热分为高频加热和超高频加热两种。08九月2021南京农业大学食品科技学院14第二节常用仪器与方法一、常用仪器电特性检测的主要内容包括电阻率、电导率、电容量、介电常数等项目。设备主要是LCR和LCZ。LCR：代表电感、电容、电阻，指用来测试电感、电容、电阻的。LCZ：代表电感、电容、阻抗，也就是用来测试电感、电容、阻抗。例如：利用电特性检测茶叶品质的研究中使用的就是LCR数字式检测仪。该仪器采用微机控制的自动测量电容和阻抗的仪器，内置信号发生器，并配有微机接口和测试夹具；采用了四端