传感器与检测技术 康维新课后答案

第四章思考题与练习题

一、自感式传感器

1．闭磁路变隙式电感传感器主要由 线圈、 衔铁 及铁芯组成。

2．闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙 磁阻 发生相对变化，从而导致电感线圈 电感量 的变化。 3．闭磁路变隙式单线圈电感传感器的测量范围与 灵敏度 及 线性度 是相矛盾的。

4画出单线圈螺线管式电感传感器的结构原理图，并标注各组成部分的名称。 5．单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、 铁磁性外壳和可沿线圈轴向 移动的活性铁芯 组成。

6．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是 灵敏度低（存在零点残余电压） 。它广泛用于测量 微小位移的场合（大量程线性位移） 。

7．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器，有 测量范围 大、 线性度 好、结构简单和便于操作等优点。

8．差动螺线管式电感传感器主要由两个 完全相同（次级线圈）的螺线管连接，铁芯 初始状态处于对称位置组成。因而两个螺线管的初始 相等。 9．画出差动螺线管式电感传感器的结构原理图，并注明各组成林的名称。 10．差动螺线管式电感传感器的配用测量电路有： 交流 电桥 电桥、 电桥。

11．单线圈螺线管式电感传感器广泛用于测量（ C ）。 A．大量程角位移 B．小量程角位移 C．大量程直线位移 D．小量程直线位移 12．通常用电感式传感器测量（ CD ）。

A．电压 B．磁场强度 C．位移 D．压力 13．差动螺线管式电感传感器的配用测量电路有（ C ）。 A．直流电桥 B．变压器式交流电桥 C．带相敏整流的交流电桥 D．运算放大器电路

二、差动变压器

1．把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 2．螺线管式差动变压器传感器主要由 初线线圈 、 两个次级线圈 和 铁芯 组成。 3．螺线管式差动变压器传感器中，其线圈组合按绕组排列方式有一节式、二节式、…、五节式。通常多采用 二节 式和 三节 式。

4．螺线管式差动变压器传感器的导磁外壳的功能主要是提供 静态屏蔽 。 5．螺线管式差动变压器传感器的工作原理：以三节式螺线管差动变压器传感器为例。 它由线圈组合、活动衔铁和导磁外壳三部分组成。线圈组合包括一个 同名端反相 线圈、两个 的次级线圈。该传感器工作时，将两个次级线圈 串接作为输出。初级线圈W1上加 激励 电压，两个次级线圈就会产生 的感应电势。当活动衔铁处于初始平衡位置时，由于理论上两个电势 ，差动变压器输出为 0 。当活动衔铁向某一个次级线圈方向移动时，则该次级线圈内磁通 增大 ，使其感应电势 增加 ，差动变压器有 输出电压 。其数值反映了活动衔铁 位移 。 6．变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与 线性度 ，的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于 微小位移 的测量。

7．螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于 初始平衡 位置时，输出电压应该为零。实际不为零，称它为 零点残余电压 。

8．螺线管式三节差动变压器传感器工作时，其零点残余电压中的基波部分主要由 传感器的两次级绕组、电气参数和几何尺寸不对称 产生的。因此调节活动衔铁的位置不能完全 消除它。

9．减少螺线管式差动变压器传感器零点残余电压最有效的办法是尽可能保证传感器 、 两次级绕组 和 几何尺寸 的相互对称。

10．螺线管式差动变压器传感器中，零点残余电压是评定差动变压器性能的主要指针之一。它的存在会造成传感器在 零点 附近的灵敏度降低、测量 误差 大等。 11．画出螺线管三节式差动变压器传感器结构原理图，并标注各组成部分的名称。 12．与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的相敏检波器有两种： 差动相敏检波 电路、 差动整流电路 。

13．差动变压器传感器不仅可以直接用于 位移 测量，还可以用于测量与 位移 有关的任何机械量。

14．螺线管三节式差动变压器主要由线圈组合、活动衔铁和导磁外壳组成。其零点残余电压产生的主要原因是（ B ）。 A．活动衔铁的初始位置不合适

B．两次级线圈电气参数和几何尺寸不对称 C．磁性材料饱合

15．差动变压器传感器的结构形式很多，其中应用最多的是（ C ）。 A．变间隙式 B．变面积式 C．螺线管式

16．为了使螺线管式差动变压器传感器具较好的线性度，通常是（ BD ）。 A．取测量范围为线圈骨架的1/10～1/4 B．取测量范围为线圈骨架的1/2～2/3 C．激磁电流频率采用中频 D．激磁电流频率采用高频

17．螺线管三节式差动变压器传感器的两个匝数相等的次级绕组，工作时是（ D ）。

A．同名端并联 B．同名端接在一起串联 C．异名瑞并联 D．异名瑞接在一起串联 18．差动变压器式传感器的配用测量电路主要有（ AB ）。 A．差动相敏检波电路 B．差动整流电路 C．直流电桥 D．差动电桥 19．通常用差动变压器传感器测量（ A ）。

A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度

20．画出差动变压器式传感器配用的差动整流（半波电压输出）测量电路图 三、电涡流式传感器

1．电涡流式传感器的整个测量系统由 传感器线圈 和 导体系统 两部分组成。利用两者之间的 磁场耦合程度 来完成测量任务。

2．电涡流式传感器的基本结构是由 和框架组成。其中 是主体，因而它的性能、尺寸、形状对整个测量系统的性能 产生重要影响。

3．电涡流传感器的工作原理：传感器的激磁线圈通正弦 交变电流 时，在其周围产生交变 磁场 ，使被测金属导体内产生 感应电涡流 。它的存在消弱激磁线 圈 内 磁场 的变化。使线圈 电感量、阻抗、品质因数 发生变化（对比无被测金属时变

小 ）。该变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流效应的大小与被测金属导体的电阻率、磁导率及几何形状有关，又与线圈的几何尺寸、线圈中激磁电流的 频率 有关，还与线圈与被测金属导体间的 距离 等参数有关。如果保持上述中的其它参数不变，而只改变其中的一个参数，则传感器的 线圈的阻抗 就仅仅是这个参数的 单值 函数。通过测量线圈 阻抗 的变化量，即可实现对该参数的测量。

4．电涡流传感器工作时，被测物体的 电阻率 和 相对导磁率 越小．则传感器灵敏度越大。

5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大地小于线圈半径时，才能得到较好的 线性 度和较高的 灵敏 度。

6．电涡流传感器中激磁线圈的等效阻抗是很多参数的函数，如果 其它参数 不变，只改变其中的一个参数，通过测量等效阻抗的 变化率 ，即可实现这个参数的测量。

7．利用电涡式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较高的灵敏度，应该让线圈到金属导体表面 的距离大大地小于 线圈半径 。

8．电涡流传感器工作时，要求线圈距被测物无关的金属至少有一个线圈 的距离。否则会使 灵敏度 降低和 线性误差 范围缩小。

9．电涡流传感器的配用测量电路有： Q值测量 电路 、 电桥 电路、 谐振 电路。

10．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的 灵敏 度，不产生电涡流透射损耗，要求被测物必须达到一定的 度。

11．电涡流传感器中，被测导体中电涡流强度和被测导体与激磁线圈之间的距离呈 非线性 关系，且随距离的 ，电涡流将迅速减小。

12．若使电涡流传感器的灵敏度高，被测物体的电阻率ρ和相对磁导率μ应该是（ A、C ）。

A．ρ大 B．ρ小 C．μr大 D．μr小

13．利用电涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性和灵敏度，其激磁线圈（半径为r。）与被测物体间的距离x应该满足（ B ）。

A． r。≈x B． r。＞＞x C． r。＜x D． r。＞x