自動(dòng)檢測(cè)3答案

1、第三章 電感式傳感器及其應(yīng)用1. 試說明單線圈變隙式差動(dòng)傳感器的主要組成，工作原理和基本特性 單線圈型電感傳感器的主要組成部分有線圈，鐵芯和銜鐵三部分，鐵芯和銜鐵由導(dǎo) 磁材料制成， 在鐵芯和銜鐵之間有氣隙， 單線圈電感傳感器通過改變氣隙厚度， 鐵芯和銜鐵 的相對(duì)覆蓋面積等造成磁阻變化。其基本特性是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)。帶有可移動(dòng)銜鐵鐵芯的電感線圈，其電感量與銜鐵和鐵芯之間的間隙有關(guān)。間隙越小 電感量越大，反之電感量越小。如果兩個(gè)獨(dú)立的電感線圈 A，B 共用一個(gè)可移動(dòng)的銜鐵，銜鐵靠近 A 線圈時(shí)遠(yuǎn)離 B 線圈，此 時(shí) A 電感量增大 B 電感量減少；銜鐵靠近 B 線圈同時(shí)遠(yuǎn)離 A 線圈，此

2、時(shí) B 電感量增大 A 電 感量減少。如果把被測(cè)位移的物體與銜鐵相連接，就構(gòu)成了變隙式差動(dòng)電感位移傳感器。 把 A，B 兩個(gè)電感線圈作為交流電橋的兩個(gè)臂，就可以把被測(cè)位移轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。(1)差動(dòng)式比單線圈式的電感傳感器的靈敏度提高一倍。(2)差動(dòng)式的線性度明顯地改善;(3)由外界的影響，差動(dòng)式也基本上可以相互抵消，銜鐵承受的電磁式也較小，從而可減 小測(cè)量誤差。2. 為什么螺線管式電感傳感器比變隙式傳感器由更大的測(cè)位移范圍螺線管式電感傳感器這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，但靈敏度稍低，且銜鐵在螺 線管中間時(shí)，才有可能呈現(xiàn)線性關(guān)系。此傳感器適合位移較大的場(chǎng)合測(cè)量。K1與變量 有關(guān)，因而K1不是

3、一常數(shù)，越小，靈敏度 K1越高，為了保證一定的線性度，變隙式電感傳感器僅能工作于一小段的區(qū)域，因而只能用于微小位移的測(cè)量。3. 電感式傳感器測(cè)量電路的主要任務(wù)是什么變壓器式電橋和帶相敏整流的交流電橋，誰能更好的完成這一任務(wù)為什么副線圈可以直接輸出電壓、電流；用霍爾元件測(cè)量磁感強(qiáng)度、磁路與銜鐵連接會(huì)產(chǎn)生 力，用壓力傳感器可以測(cè)量電感量的變化、用一個(gè)彈簧頂住銜鐵，隨力的大小變會(huì)，距離產(chǎn)生了變化，可以再用位移傳感器將電感量的變化測(cè)出。帶相敏整流的交流電橋更能完成這一任務(wù)，因?yàn)椴粌H可以位移大小 方向，還能消除零點(diǎn)電壓的影響。4. 為什么螺線管差動(dòng)變壓器比變隙式差動(dòng)傳感的測(cè)量范圍大 螺線管式電感傳感器這

4、種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，但靈敏度稍低，且銜鐵在 螺線管中間時(shí)，才有可能呈現(xiàn)線性關(guān)系。此傳感器適合位移較大的場(chǎng)合測(cè)量。K1 與變量 有關(guān)，因而 K1 不是一常數(shù)， 越小，靈敏度 K1 越高，為了保證一定的線性度，變隙式電感傳感器僅能工作于一小段的區(qū)域，因而只能用于微小位移的測(cè)量。5. 何謂零點(diǎn)殘余電壓 說明該電壓的產(chǎn)生原因及消除方法。 當(dāng)銜鐵處于差動(dòng)電感的中間位置附近時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調(diào)節(jié)銜鐵的位置，均無 法使測(cè)量轉(zhuǎn)換電路為零，總有一個(gè)很小的輸出電壓存在，此電壓稱為零點(diǎn)電壓。 零點(diǎn)殘余 電壓的存在會(huì)造成測(cè)量系統(tǒng)在最關(guān)鍵的零點(diǎn)附近存在一小段不靈敏區(qū)， 它一方面限制系統(tǒng)的 分辨率，另一方面也

5、造成輸出電壓 U0 與位移間的非線性。造成零點(diǎn)殘余的電壓的原因有：（ 1）兩電感線圈等效參數(shù)不完全對(duì)稱：（ 2）存在寄 生參數(shù)，如線圈的寄生電容等， （3）電源電壓含有高次諧波：（ 4）勵(lì)磁電流太大使磁路的磁 化曲線存在非線性區(qū)。減小零點(diǎn)殘余電壓的方法常有：（1）提高電感線圈等效參數(shù)的對(duì)稱性：（ 2）盡量采用正弦波作為激勵(lì)源： （3）：正確選擇磁路材料，同時(shí)適當(dāng)減小線圈的勵(lì) 磁電流。（ 4）在線圈上并聯(lián)阻容移向網(wǎng)絡(luò)（ 5）：采用相敏檢波電路。6. 差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路有幾種類型試述它們的組成和基本原理。為什么這類電路可以消除零點(diǎn)殘余電壓差動(dòng)變壓器的轉(zhuǎn)換電路一般采用反串聯(lián)和橋路兩種。反串聯(lián)電力就

6、是直接把兩個(gè)二次 繞組反向串接，在這種情況下，空載輸出電壓等于兩個(gè)二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之差?？梢姡@種電路的靈敏度為前一種的1/2，其優(yōu)點(diǎn)是利用 RP可進(jìn)行電調(diào)零，不再需要另配置調(diào)零電路。 但差動(dòng)變壓器的輸出電壓是交流分量， 它與銜鐵位移成正比， 在用交流電 壓表進(jìn)行測(cè)量輸出電壓時(shí)， 存在著零點(diǎn)殘余電壓輸出無法克服以及銜鐵的移動(dòng)方向無法判別 等問題。為此，常用差動(dòng)相敏檢波整流電路來解決。（ 1 ）：差動(dòng)相敏檢波電路 圖3-15 所示為差動(dòng)相敏檢波電路的兩個(gè)例子， 要求參考電 壓UR與U0頻率相同，相位相反，因而可以在電路中接入移相電路實(shí)現(xiàn)。另外參考電壓UR在電路中起開關(guān)控制作用，為了克服死區(qū)電壓

7、就要求 UR幅值應(yīng)大于二極管導(dǎo)通電壓的若干 倍。（2）：差動(dòng)整流電路 差動(dòng)整流電路也能克服零點(diǎn)殘余電壓的影響。如圖所示的測(cè) 量轉(zhuǎn)換電路。二次側(cè)電壓分別經(jīng)兩個(gè)普通橋式電路整流，變成直流電壓UaO,UbO.由于整流后的電壓是直流電，不存在相位不平衡的問題。7. 什么是電渦流效應(yīng)概述電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 基于法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中或存在磁場(chǎng)中作切割 磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈螺旋狀的感應(yīng)電流， 詞典劉叫電渦流， 以上現(xiàn)象稱為電渦流 效應(yīng)。要形成渦流必須具備：（ 1 ）存在交變磁場(chǎng)（ 2）：導(dǎo)電體處于交變磁場(chǎng)中。基本結(jié)構(gòu) 電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)主要是線圈和框架組成， 根據(jù)線圈在框架上 的安置方法，傳感器的結(jié)構(gòu)可分為兩種形式：一種是單獨(dú)繞成一只無框架的扁平圓形線圈， 用膠水將此線圈粘接與框架的頂部，用導(dǎo)線在槽中繞成一只線圈。工作原理 如果把一個(gè)勵(lì)磁線圈置于金屬導(dǎo)體附近 當(dāng)線圈中通過以正弦交變電源 Ui 時(shí)，線圈周圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)H1,使置于此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)出電渦流i1,i2又產(chǎn)生新的交變磁場(chǎng) H1,導(dǎo)致傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化。金屬導(dǎo)體的電阻率，磁 導(dǎo)率，線圈與金屬導(dǎo)體的距離以及線圈勵(lì)磁電流的角頻率等參數(shù)，都將通過渦流效應(yīng)