《传感器原理及工程应用》第四版（郁有文）课后标准答案 - 图文

②在线圈轴线（即短路环的圆心处）内涡流密度为零。③电涡流密度的最大值在r?r附近的一个狭窄

as区域内。

电涡流强度与距离x呈非线性关系。且随着x的增加，电涡流强度迅速减小。当利用电涡流式传感器测量位移时，只有在xr=0.05～0.15的范围内才具

as有较好的线性度和较高的灵敏度。

电涡流的轴向贯穿深度按指数规律分布，即电涡流密度在被测体表面最大，随着深度的增加，按指数规律衰减。

11． 电涡流传感器常用测量电路有几种？其测量原理如何？各有什么特点？

答：电涡流传感器常用的测量电路有：调频式测量电路和调幅式测量电路二种。

调频式测量电路如题图4—11﹙ａ﹚所示，传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改

变时，在涡流影响

题图4—11﹙ａ﹚电涡流传感器调频式测量电路 下，传感

器的电感变化，将导致振荡频率变化，该变化的频率是距离x的函数，即

f?12?L?x??C，该电路输出是频

率量，固抗干扰性能较好，但f的表达式中有电容C参数存在，为避免传感器引线的分布电容影响。通常将L.C封装在传感器内，此时电缆分布电容并联在大电容上，因而对振荡频率f的影响大大减小。

调幅式测量电路如题图

4—11

题图4—11﹙ｂ﹚电涡流传感器调幅式测量电路 ﹙ｂ﹚所示，石英晶

体振荡器起恒流源作用，给谐振回路提供了一个激励频率?f?稳定的激励电流i，由传感器线圈L、电容

00器C构成一个LC振荡电路，其输出电压U0?i0?f?z?，当

金属导体远离电涡流传感器或去掉时，LC并联谐振回路的谐振频率即为石英振荡频率f，回路呈现的阻

0抗最大，谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐而偏离了激励频率，从而使输出电压降低，L的数值随距离x的变化而变化，因此，输出电压也随x而变化。

第五章

1.根据工作原理可将电容式传感器分为那几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ 答：根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有三种基本类型，即变极距(d)型（又称变间隙型）、变面积(A)型和变介电常数(ε)型。变间隙型可测量位移，变面积型可测量直线位移、角位移、尺寸，变介电常数型可测量液体液位、材料厚度。电容式传感器具有以下特点：功率小，阻抗高，由于电容式传感器中带电极板之间的静电引力很小，因此，在信号检测过程中，只需要施加较小的作用力，就可

以获得较大的电容变化量及高阻抗的输出；动态特性良好，具有较高的固有频率和良好的动态响应特性；本身的发热对传感器的影响实际上可以不加考虑；可获取比较大的相对变化量；能在比较恶劣的环境条件下工作；可进行非接触测量；结构简单、易于制造；输出阻抗较高，负载能力较差；寄生电容影响较大；输出为非线性。

2.如何改善单极式变极距型传感器的非线性？ 答：采用差动式结构，可以使非线性误差减小一个数量级。

5－3 图5—7为电容式液位计测量原理图。请为该测

DdU与液量装置设计匹配的测量电路，要求输出电压0位h之间呈线性关系。

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