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(xiàng)選擇題1、電感式傳感器的常用測(cè)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(cè)量電路2、電感式傳感器采用變壓器式交流電橋測(cè)量電路時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是（ ）。A. 銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓相位相反B. 銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，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(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)3、下列說(shuō)法正確的是（ ）。A. 差動(dòng)整流電路可以消除零點(diǎn)殘余電壓，但不能判斷銜鐵的位置。B. 差動(dòng)整流電路可以判斷銜鐵的位置，但不能判斷運(yùn)動(dòng)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(duì)于差動(dòng)變壓器，采用交流電壓表測(cè)量輸出電壓時(shí)，下列說(shuō)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(diǎn)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(diǎn)殘余電壓5、差動(dòng)螺線管式電感傳感器配用的測(cè)量電路有（ ）。A直流電橋 B變壓器式交流電橋C差動(dòng)相敏檢波電路 D運(yùn)算放大電路6、通常用差動(dòng)變壓器傳感器測(cè)量（ ）。A位移 B振動(dòng) C加速度 D厚度7、差動(dòng)螺線管式電感傳感器配用的測(cè)量電路有( )。A直流電橋 B變壓器

3、式交流電橋C差動(dòng)相敏檢波電路 D運(yùn)算放大電路二、多項(xiàng)選擇題1、自感型傳感器的兩線圈接于電橋的相鄰橋臂時(shí)，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(duì)（ ）等物理量進(jìn)行測(cè)量。A位移 B振動(dòng) C壓力 D流量 E比重3、零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是（ ）A傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)不同B傳感器的兩次級(jí)繞組的幾何尺寸不對(duì)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(dòng)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(guò)測(cè)量

4、電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的測(cè)量。2、對(duì)變隙式差動(dòng)變壓器，當(dāng)銜鐵上移時(shí)，變壓器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系是 。3、對(duì)螺線管式差動(dòng)變壓器，當(dāng)活動(dòng)銜鐵位于中間位置以上時(shí)，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(jī)械品質(zhì)因數(shù) 。5、把被測(cè)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(jí)繞組都用 形式連接，所以又叫差動(dòng)變壓器式傳感器。6、變隙式差動(dòng)變壓器傳感器的主要問(wèn)題是靈敏度與 的矛盾。這點(diǎn)限制了它的使用，僅適用于 的測(cè)量。7、螺線管式差動(dòng)變壓器傳感器在活動(dòng)銜鐵位于 位置時(shí)，輸出電壓應(yīng)該為零。實(shí)際不為零，稱它為 。

5、8、與差動(dòng)變壓器傳感器配用的測(cè)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(dòng)變壓器式傳感器的銜鐵位于中心位置時(shí)，實(shí)際輸出仍然存在一個(gè)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(guò)測(cè)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(hào)的輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的測(cè)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(cè)量電路包括交流電橋、 和 。15、差動(dòng)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(lái)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)際應(yīng)用最多的是 差動(dòng)變壓器。16、電渦流傳感器的測(cè)量電路主要有 式和 式。電渦流傳感器可用于位移測(cè)量、 、 和 。17、變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，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(jiǎn)答題1、說(shuō)明差動(dòng)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(dòng)變壓器式傳感器有幾種結(jié)構(gòu)形式？ 各有什么特點(diǎn)？ 4、差動(dòng)變壓器式傳感器的零

7、點(diǎn)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(cè)量？7、說(shuō)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(cè)位移范圍？ 9、概述變隙式差動(dòng)變壓器的輸出特性。10、試比較自感式傳感器與差動(dòng)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(shí)際應(yīng)用中卻應(yīng)用最廣泛？ 12、零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生原因？13、如圖為二極管相敏整流測(cè)量電路。為交流信號(hào)源，為差動(dòng)變壓器輸出信號(hào)，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(wú)窮大。試分析此電路的工作原理(說(shuō)明鐵心移動(dòng)方向與輸出信號(hào)電流i的方向?qū)?yīng)關(guān)系)。14、分析螺管式差動(dòng)變壓器式傳感器的性能特點(diǎn)。15、簡(jiǎn)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(dòng)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(shuō)明如何改善？18、試分析下圖所示差動(dòng)整流電路的整流原理，若將其作為螺線管式差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路，如何根據(jù)輸出電壓來(lái)判斷銜鐵的位置？五、計(jì)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(zhǎng)度L=20cm，相對(duì)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(dòng)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(dòng)鐵心左右移動(dòng)時(shí)自感L變化情況（已知空氣隙的長(zhǎng)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(zhǎng)度，銜鐵最大位移，激勵(lì)線圈匝數(shù)N2500匝，導(dǎo)線直徑，電阻率，當(dāng)激勵(lì)電源頻率時(shí)，忽略漏磁及鐵損，要求計(jì)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(dòng)螺管式電感傳

10、感器，已知單個(gè)線圈的電感值，當(dāng)鐵心移動(dòng)時(shí)線圈電感變化量，當(dāng)采用交流不平衡電橋檢測(cè)時(shí)，橋路電源電壓有效值，要求設(shè)計(jì)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(jiǎn)單電感式傳感器。尺寸已示于圖中。磁路取為中心磁路，不計(jì)漏磁，設(shè)鐵心及銜鐵的相對(duì)磁導(dǎo)率為104，空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為1，真空的磁導(dǎo)率為4107Hm-1，試計(jì)算氣隙長(zhǎng)度為零及為2mm時(shí)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(jì)題1、若要你需要用差動(dòng)變壓器式加速度傳感器來(lái)測(cè)量某測(cè)試平臺(tái)振動(dòng)的加速度。請(qǐng)你：（1）設(shè)計(jì)出該測(cè)量系統(tǒng)的框圖，并作必要的標(biāo)注或說(shuō)明；（2）

11、畫出你所選用的差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的原理圖，并簡(jiǎn)述其基本工作原理；（3）給出差動(dòng)變壓器式加速度的測(cè)量電路圖，并從工作原理上詳細(xì)闡明它是如何實(shí)現(xiàn)既能測(cè)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(xiàng)選擇題1、C 2、C 3、D 4、D 5、B 6、C 7、C二、多項(xiàng)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(diǎn)殘余電壓 8、差動(dòng)整流；相敏檢波電路 9、鐵磁性外殼 ；移動(dòng)的活動(dòng)鐵芯 10、鐵芯；銜鐵 11、零點(diǎn)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(cè)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(cè)量；轉(zhuǎn)速測(cè)量；無(wú)損探傷17、增加 18、繞組匝數(shù)；穿過(guò)線圈的磁通；磁阻四、簡(jiǎn)答題1、 答：工作原理： 假設(shè)：初級(jí)繞組W1a=W1b=W1，次級(jí)繞組和W2a=W2b=W2。兩個(gè)初級(jí)繞組的同名端順向串聯(lián)，兩個(gè)次級(jí)繞組的同名端則反相串聯(lián)。 當(dāng)沒有位移時(shí)，銜鐵C處于初始平衡位置，它與兩個(gè)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(gè)次級(jí)繞組的互感電勢(shì)相等，即e2a=e2b。由于次級(jí)繞組反相串聯(lián)，因此，差動(dòng)變壓器輸出電壓Uo=e2a-e2b=0。 當(dāng)被測(cè)體有位移時(shí)，與被測(cè)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(jí)繞組的互感電勢(shì)e2ae2b，輸出電壓Uo=e2a-e2b0，即差動(dòng)變壓器有電壓輸出， 此電壓的大小與極性反映被測(cè)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(dòng)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(dòng)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(jí)線圈和初級(jí)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(dòng)變壓器式傳感器主要有變隙式差動(dòng)傳感器和螺線管式差動(dòng)變壓器兩種結(jié)構(gòu)形式。差動(dòng)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(cè)物體位移的大小和方向。螺線管式差動(dòng)變壓器如采用差動(dòng)整流電路，可消除零點(diǎn)殘余電壓，根據(jù)輸出電壓的符號(hào)可判斷銜鐵的位置，但不能判斷運(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(duì)稱，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)幅值不等、相位不同，構(gòu)成了零點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)殘余電壓，可采用差動(dòng)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(hào)uo的幅值遠(yuǎn)大于變壓器的輸出信號(hào)u的幅值，以便控制四個(gè)二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，且uo和差動(dòng)變壓器式傳感器的激勵(lì)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(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的磁通將發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)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(cè)量位移時(shí)，可將被測(cè)體的電阻率、磁導(dǎo)率、線圈與被測(cè)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(cè)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(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，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(cè)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(cè)量較小的位移，否則靈敏度會(huì)有所下降。而螺線管式電感傳感器則不存在這個(gè)問(wèn)題，可測(cè)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(jì)）、漏感以及變壓器次級(jí)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(shí)，U24U68，U0 U68 ，則U2 0；而當(dāng)銜