電感式傳感器習(xí)題及解答

1、第5章 電感式傳感器一、單項選擇題1、電感式傳感器的常用測量電路不包括（ ）。A. 交流電橋 B. 變壓器式交流電橋C. 脈沖寬度調(diào)制電路 D. 諧振式測量電路2、電感式傳感器采用變壓器式交流電橋測量電路時，下列說法不正確的是（ ）。A. 銜鐵上、下移動時，輸出電壓相位相反B. 銜鐵上、下移動時，輸出電壓隨銜鐵的位移而變化C. 根據(jù)輸出的指示可以判斷位移的方向D. 當(dāng)銜鐵位于中間位置時，電橋處于平衡狀態(tài)3、下列說法正確的是（ ）。A. 差動整流電路可以消除零點殘余電壓，但不能判斷銜鐵的位置。B. 差動整流電路可以判斷銜鐵的位置，但不能判斷運動的方向。C. 相敏檢波電路可以判斷位移的大小，但不能

2、判斷位移的方向。D. 相敏檢波電路可以判斷位移的大小，也可以判斷位移的方向。4、對于差動變壓器，采用交流電壓表測量輸出電壓時，下列說法正確的是（ ）。A. 既能反映銜鐵位移的大小，也能反映位移的方向B. 既能反映銜鐵位移的大小，也能消除零點殘余電壓C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零點殘余電壓5、差動螺線管式電感傳感器配用的測量電路有（ ）。A直流電橋 B變壓器式交流電橋C差動相敏檢波電路 D運算放大電路6、通常用差動變壓器傳感器測量（ ）。A位移 B振動 C加速度 D厚度7、差動螺線管式電感傳感器配用的測量電路有( )。A直流電橋 B變壓器

3、式交流電橋C差動相敏檢波電路 D運算放大電路二、多項選擇題1、自感型傳感器的兩線圈接于電橋的相鄰橋臂時，其輸出靈敏度（ ）。A. 提高很多倍 B. 提高一倍C. 降低一倍 D. 降低許多倍2、電感式傳感器可以對（ ）等物理量進(jìn)行測量。A位移 B振動 C壓力 D流量 E比重3、零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是（ ）A傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)不同B傳感器的兩次級繞組的幾何尺寸不對稱C磁性材料磁化曲線的非線性D環(huán)境溫度的升高4、下列哪些是電感式傳感器？（ ）A差動式 B.變壓式 C.壓磁式 D.感應(yīng)同步器三、填空題1、電感式傳感器是建立在基礎(chǔ)上的，電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為或的變化，并通過測量

4、電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實現(xiàn)對非電量的測量。2、對變隙式差動變壓器，當(dāng)銜鐵上移時，變壓器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系是 。3、對螺線管式差動變壓器，當(dāng)活動銜鐵位于中間位置以上時，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系是 。4、產(chǎn)生電渦流效應(yīng)后，由于電渦流的影響，線圈的等效機械品質(zhì)因數(shù) 。5、把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感變化的互感式傳感器是根據(jù) 的基本原理制成的，其次級繞組都用 形式連接，所以又叫差動變壓器式傳感器。6、變隙式差動變壓器傳感器的主要問題是靈敏度與 的矛盾。這點限制了它的使用，僅適用于 的測量。7、螺線管式差動變壓器傳感器在活動銜鐵位于 位置時，輸出電壓應(yīng)該為零。實際不為零，稱它為 。

5、8、與差動變壓器傳感器配用的測量電路中，常用的有兩種： 電路和 電路。9、單線圈螺線管式電感傳感器主要由線圈、 和可沿線圈軸向組成。10、變磁阻式傳感器的敏感元件由線圈、 和 等三部分組成。11、當(dāng)差動變壓器式傳感器的銜鐵位于中心位置時，實際輸出仍然存在一個微小的非零電壓，該電壓稱為 。12、電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為線圈的 或 的變化，并通過測量電路將 或 的變化轉(zhuǎn)換為 或 的變化，從而將非電量轉(zhuǎn)換成電信號的輸出，實現(xiàn)對非電量的測量。13、電感式傳感器根據(jù)工作原理的不同可分為 、 和 等種類。14、變磁阻式傳感器由 、 和 3部分組成，其測量電路包括交流電橋、 和 。15、差動變壓

6、器結(jié)構(gòu)形式有 、 和 等，但它們的工作原理基本一樣，都是基于 的變化來進(jìn)行測量，實際應(yīng)用最多的是 差動變壓器。16、電渦流傳感器的測量電路主要有 式和 式。電渦流傳感器可用于位移測量、 、 和 。17、變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動靠近鐵芯時，鐵芯上的線圈電感量 （增加，減少）。18、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與 成正比，與 成正比，與磁回路中 成反比。四、簡答題1、說明差動變隙式電感傳感器的主要組成和工作原理。2、變隙式電感傳感器的輸出特性與哪些因素有關(guān)？ 怎樣改善其非線性？怎樣提高其靈敏度？ 3、差動變壓器式傳感器有幾種結(jié)構(gòu)形式？ 各有什么特點？ 4、差動變壓器式傳感器的零

7、點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？5、保證相敏檢波電路可靠工作的條件是什么？6、何謂電渦流效應(yīng)？怎樣利電用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測量？7、說明變磁阻式電感傳感器的主要組成和工作原理。8、為什么螺線管式電感傳感器比變隙式電感傳感器有更大的測位移范圍？ 9、概述變隙式差動變壓器的輸出特性。10、試比較自感式傳感器與差動變壓器式傳感器的異同。 11、在自感式傳感器中，螺管式自感傳感器的靈敏度最低，為什么在實際應(yīng)用中卻應(yīng)用最廣泛？ 12、零點殘余電壓產(chǎn)生原因？13、如圖為二極管相敏整流測量電路。為交流信號源，為差動變壓器輸出信號，為參考電壓，并有，和同頻但相位差為0或180，及為調(diào)零電位器

8、，DlD4是整流二極管，其正向電阻為，反向電阻為無窮大。試分析此電路的工作原理(說明鐵心移動方向與輸出信號電流i的方向?qū)?yīng)關(guān)系)。14、分析螺管式差動變壓器式傳感器的性能特點。15、簡述電感式傳感器的基本工作原理和主要類型。16、試推導(dǎo)差動變隙式電感傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。17、分析變氣隙厚度的電感式傳感器出現(xiàn)非線性的原因，并說明如何改善？18、試分析下圖所示差動整流電路的整流原理，若將其作為螺線管式差動變壓器的測量電路，如何根據(jù)輸出電壓來判斷銜鐵的位置？五、計算題1、已知變氣隙電感傳感器的鐵心截面積S=1.5cm2,磁路長度L=20cm，相對磁導(dǎo)率i=5000，氣隙0=0.5cm，

9、=0.1mm，真空磁導(dǎo)率0=410-7H/m，線圈匝數(shù)W=3000，求單端式傳感器的靈敏度L/，若做成差動結(jié)構(gòu)形式，其靈敏度將如何變化？2、分析如圖所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動時自感L變化情況（已知空氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為，線圈匝數(shù)W不變）。3、如圖所示氣隙型電感傳感器，銜鐵斷面積S44，氣隙總長度，銜鐵最大位移，激勵線圈匝數(shù)N2500匝，導(dǎo)線直徑，電阻率，當(dāng)激勵電源頻率時，忽略漏磁及鐵損，要求計算：（1）線圈電感值；（2）電感的最大變化量；（3）線圈直流電阻值；（4）線圈的品質(zhì)因數(shù)；（5）當(dāng)線圈存在分布電容與之并聯(lián)后其等效電感值。()4、如圖所示差動螺管式電感傳

10、感器，已知單個線圈的電感值，當(dāng)鐵心移動時線圈電感變化量，當(dāng)采用交流不平衡電橋檢測時，橋路電源電壓有效值，要求設(shè)計電橋電路，具有最大輸出電壓值，畫出相應(yīng)橋路原理圖，并求輸出電壓值。5、如下圖所示為一簡單電感式傳感器。尺寸已示于圖中。磁路取為中心磁路，不計漏磁，設(shè)鐵心及銜鐵的相對磁導(dǎo)率為104，空氣的相對磁導(dǎo)率為1，真空的磁導(dǎo)率為4107Hm-1，試計算氣隙長度為零及為2mm時的電感量。（圖中所注尺寸單位均為mm）30302200匝15201060六、綜合分析設(shè)計題1、若要你需要用差動變壓器式加速度傳感器來測量某測試平臺振動的加速度。請你：（1）設(shè)計出該測量系統(tǒng)的框圖，并作必要的標(biāo)注或說明；（2）

11、畫出你所選用的差動變壓器式加速度傳感器的原理圖，并簡述其基本工作原理；（3）給出差動變壓器式加速度的測量電路圖，并從工作原理上詳細(xì)闡明它是如何實現(xiàn)既能測量加速度的大小，又能辨別加速度的方向的。第5章 電感式傳感器一、單項選擇題1、C 2、C 3、D 4、D 5、B 6、C 7、C二、多項選擇題1、ABCD 2、ABCDE 3、ABC 4、ABCD三、填空題1、電磁感應(yīng)；線圈的自感系數(shù)；互感系數(shù) 2、反相 3、同頻同相 4、下降 5、變壓器；順向串接 6、銜鐵位移量；微小位移 7、中間；零點殘余電壓 8、差動整流；相敏檢波電路 9、鐵磁性外殼 ；移動的活動鐵芯 10、鐵芯；銜鐵 11、零點殘余電

12、壓 12、自感系數(shù)L；互感系數(shù)M；自感系數(shù)L；互感系數(shù)M；電壓；電流 13、變磁阻式（自感式）；變壓器式；渦流式（互感式） 14、線圈；鐵芯；銜鐵；變壓器式交流電橋；諧振式測量電路15、變隙式；變面積式；螺線管式；線圈互感量；螺線管式16、調(diào)頻；調(diào)幅；振幅測量；轉(zhuǎn)速測量；無損探傷17、增加 18、繞組匝數(shù)；穿過線圈的磁通；磁阻四、簡答題1、 答：工作原理： 假設(shè)：初級繞組W1a=W1b=W1，次級繞組和W2a=W2b=W2。兩個初級繞組的同名端順向串聯(lián)，兩個次級繞組的同名端則反相串聯(lián)。 當(dāng)沒有位移時，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個鐵芯的間隙有a0=b0=0，則繞組W1a和W2a間的互感Ma與

13、繞組W1b和W2b的互感Mb相等，致使兩個次級繞組的互感電勢相等，即e2a=e2b。由于次級繞組反相串聯(lián)，因此，差動變壓器輸出電壓Uo=e2a-e2b=0。 當(dāng)被測體有位移時，與被測體相連的銜鐵的位置將發(fā)生相應(yīng)的變化，使ab，互感MaMb，兩次級繞組的互感電勢e2ae2b，輸出電壓Uo=e2a-e2b0，即差動變壓器有電壓輸出， 此電壓的大小與極性反映被測體位移的大小和方向。 2、答：變隙式電感傳感器的輸出特性與銜鐵的活動位置、供電電源、線圈匝數(shù)、鐵芯間隙有關(guān)。為改善其非線性可采用差動結(jié)構(gòu)。如果變壓器的供電電源穩(wěn)定，則傳感器具有穩(wěn)定的輸出特性；另外，電源幅值的適當(dāng)提高可以提高靈敏度，但要以變壓

14、器鐵芯不飽和以及允許溫升為條件。增加次級線圈和初級線圈的匝數(shù)比值和減小鐵芯間隙都能使靈敏度提高。3、答：差動變壓器式傳感器主要有變隙式差動傳感器和螺線管式差動變壓器兩種結(jié)構(gòu)形式。差動變壓器式傳感器根據(jù)輸出電壓的大小和極性可以反映出被測物體位移的大小和方向。螺線管式差動變壓器如采用差動整流電路，可消除零點殘余電壓，根據(jù)輸出電壓的符號可判斷銜鐵的位置，但不能判斷運動的方向；如配用相敏檢波電路，可判斷位移的大小和方向。4、答：零點殘余電壓的產(chǎn)生原因：傳感器的兩次極繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對稱，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電勢幅值不等、相位不同，構(gòu)成了零點殘余電壓的基波；由于磁性材料磁化曲線的非線性（磁飽和，

15、磁滯），產(chǎn)生了零點殘余電壓的高次諧波（主要是三次諧波）。 為了減小和消除零點殘余電壓，可采用差動整流電路。5、答：保證相敏檢波電路可靠工作的條件是檢波器的參考信號uo的幅值遠(yuǎn)大于變壓器的輸出信號u的幅值，以便控制四個二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，且uo和差動變壓器式傳感器的激勵電壓共用同一電源。6、答：電渦流效應(yīng)指的是這樣一種現(xiàn)象：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，通過導(dǎo)體的磁通將發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流，并形成閉合曲線，狀似水中的渦流，通常稱為電渦流。 利用電渦流效益測量位移時，可將被測體的電阻率、磁導(dǎo)率、線圈與被測體的尺寸因子、

16、線圈中激磁電流的頻率保持不變，而只改變線圈與導(dǎo)體間的距離，這樣如果測出傳感器線圈阻抗的變化，就可確定位移的變化。7、答： 變磁阻式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料制成。在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動時，氣隙厚度發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。 8、答：變隙式電感傳感器的靈敏度與鐵芯間隙成反比，因此只能測量較小的位移，否則靈敏度會有所下降。而螺線管式電感傳感器則不存在這個問題，可測量更大范圍的位移。9、答：在忽略鐵損（即渦流與磁滯損耗忽略不計）、漏感以及變壓器次級開路（或負(fù)載阻抗足夠大）的條件下，等效電路。 r1a與L1a , r1b與L1b , r2a與L2a , r2b與L2b，分別為W1a , W1b , W2a, W2b繞阻的直流電阻與電感。當(dāng)r1aL1a，r1bU68，U00 當(dāng)銜鐵位于中間位置以下時，U24U68，U0 U68 ，則U2 0；而當(dāng)銜