傳感器與測試技術作業(yè)評講(2)

1、傳感器與測試技術作業(yè)評講2責任教師張曉峰1.電容式傳感器的工作原理和主要性能是什么？涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是電容式傳感器工作原理及特性。答：兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應，其電容量為占當被測量的變化使式中的 八、，或卜-任一參數(shù)發(fā)生變化時，電容量c也就隨之變化，這就是電容式傳感器的工作原理。主要性能是：(1) 靜態(tài)靈敏度，被測量變化緩慢的狀態(tài)下，電容變化量與引起其變化的被測量之比。(2) 非線性，電容量 與極板間距 且不是線性關系。(3) 動態(tài)特性，傳感器對于隨時間變化的輸入量的響應特性為傳感器的動態(tài)特性。2簡述電容式傳感器的主要優(yōu)缺點。涉及的知識點及答題分析：

2、這個題的考核知識點是電容式傳感器的特點，掌握它的優(yōu)缺點。答：(1)電容式傳感器的優(yōu)點： 溫度穩(wěn)定性好。 結構簡單，適應性強。 動態(tài)響應好。 可以實現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應。電極板間的靜電引力很小， 所需輸入力和輸入能量極小，因而可測極低的壓力、 力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力高，能敏感0.01 um甚至更小的位移；由于其空氣等介質損耗小， 采用差動結構并接成橋式電路，允許電路進行高倍率放大，使儀器具有很高的靈敏度。(2) 電容式傳感器的主要缺點是： 輸出阻抗高，負載能力差。 寄生電容影響大。 輸出特性非線性。3 電感式傳感器的測量電路主要形式是什么?涉及的知識點及答題分析：

3、這個題的考核知識點是電感式傳感器的測量電路，即轉換電路。答：電感式傳感器的測量電路主要形式是1電阻平衡臂交流電橋，交流電橋是自感傳感器的主要測量電路，自感線圈一般接成 差動形式，如圖2變壓器式交流電橋3緊耦合電感臂交流電橋，緊耦合電感臂交流電橋以差動電感傳感器的兩個線圈作電橋工作臂，而緊耦合的兩個電感作為固定臂組成電橋電路。采用這種測量電路可以消除與電感臂并聯(lián)的分布電容對輸出信號的影響，使電橋平衡穩(wěn)定，另外簡化了接地和屏蔽的問題。4簡述壓磁式傳感器的工作原理。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是壓磁式傳感器。答：壓磁式測力傳感器的壓磁元件由具有正磁致伸縮特性的硅鋼片粘疊而成。如以下圖所

4、示，硅鋼片上沖有四個對稱的孔，孔 1、2的連線與孔3、4相互垂圖a?？?、2間 繞有激磁繞組 W12，孔3、4間繞有測量繞組 W34，外力F與繞組 W12、W34所在平面成45°角。當激磁繞組 W12通過一定的交變電流時，鐵心中就產(chǎn)生磁場 H，方向如圖b所示。設將孔間區(qū)域分成 A、B、C、D四局部。在無外力作用時，A、B、C、D四局部的磁導率相同，磁力線呈軸對稱分布，合成磁場強度H平行于測量繞組 W34的平面。在磁場作用下, 導磁體沿H方向磁化，磁通密度 B與H取向相同。由于測量繞組無磁通通過，故不產(chǎn)生感 應電勢。壓磁式測力傳感器的工作原理假設對壓磁元件施加壓力 F,如圖c所示，A、

5、B區(qū)域將產(chǎn)生很大的壓應力廠 而 C、D區(qū)域根本上仍處于自由狀態(tài)。對于正磁致伸縮材料， 壓應力b使其磁化方向轉向垂直于壓力的方向。因此，A、B區(qū)的磁導率卩下降，磁阻增大，而與應力垂直方向的卩上升，磁阻 減小。磁通密度 B偏向水平方向，與測量繞組W34交鏈，W34中將產(chǎn)生感應電勢 e。F值越大，W34交鏈的磁通越多，e值就越大。經(jīng)變換處理后，即能用電流或電壓來表示被測力F的大小。5 磁電式傳感器可分為幾類？各有什么性能特點？涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是磁電式傳感器的類型。答：磁電式傳感器分類。1變磁通式磁電傳感器這種類型的傳感器線圈和磁鐵固定不同，利用鐵磁性物質制成一個齒輪或凸輪與

6、被測物體相連而連動，在運動中齒輪或凸輪不斷改變磁路的磁阻，從而改變了線圈的磁通， 在線圈中感應出電動勢。 這種類型的傳感器在結構上有開磁路和閉磁路兩種，一般都用來測量旋轉物體的角速度，產(chǎn)生感應電勢的頻率作為輸出，感應電動勢的頻率等于磁通變化的頻 率。閉磁路變磁通式傳感器33囲&1閃讖is査髄I亡件原器傳雇幕的結城I 一錨閽7-永欣礦輕 外齒陀 4內罰輪 竊M開磁路變磁通式傳感器3B6-2幵瞬寄曼妊連式傳感器審藥初:-ffife它一慮應蝕闿3數(shù)鐵 L玉女範軼2恒定磁通式磁電傳感器在圖6-4中，線圈和殼體固定，永久磁鐵用彈簧支承，當殼體隨被測物體一起振動時，由于彈性元件較軟而運動部件質量相

7、對較大，因而有較大慣性，來不及跟隨振動體一起振動,振動能量幾乎全部被彈性元件吸收，永久磁鐵與線圈之間產(chǎn)生相對運動，線圈切割磁力線， 從而產(chǎn)生感應電動勢6-4舸閃閒Mt曲頑廉潔脯稱1 一存幣 2趙圈3詠4一沁醍當傳感器結構選定后，式6-4中"、：、都是常數(shù)，線圈的感應電動勢僅與相對運動速度< -S'=按曲-有關，傳感器的靈敏度，為了得到較高的靈敏度，應采用磁能積較大的永久磁鐵和盡量小的空氣隙長度以提高磁感應強度，同時應使單線圈長度增加并提高有效匝數(shù)，但這些參數(shù)要受到傳感器體積和重量等因素的制約。6. 請畫出兩種霍爾兀件的驅動電路，并簡述其優(yōu)缺點。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是霍爾傳感器。答：霍爾元件的根本驅動電路如以下圖所示。團£.12霍爾元件的根本驍動電路對霍爾元件可采用恒流驅動或恒壓驅動，如以下圖所示。僅用于精度要求恒壓驅動電路簡單， 但性能較差。隨著磁感應強度增加，線性變化壞,不太高的場合；恒流驅動線性度高，精度高，受溫度影響小。7. 磁柵式傳感器的誤差是哪些因素引起的？可應用于哪些場合?涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是磁柵式傳感器。答：磁柵式傳感器的誤差包括零位誤差和細分誤差零位誤差是由以下因素造成的:1磁柵的節(jié)矩不均勻造成的零位誤差；2磁柵的安裝與變形誤差；3磁柵剩磁