傳感器原理與應用習題解答

1、如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！1 章 傳感器的技術基礎傳感器的定義是什么？ 答：傳感器最早來自于Asenso5, 一詞，就是感覺的意思。隨著傳 感器技術的發(fā)展，在工程技術領域中，傳感器被認為是生物體的工程 模擬物。而且要求傳感器不但要對被測量敏感，還要就有把它對被測 量的響應傳送出去的功能，也就是說真正實現(xiàn)能“感 到，會“傳”到的 功能。傳感器是獲取信息的一種裝置，其定義可分為廣義和狹義兩種。 廣義定義的傳感器是指那些能感受外界信息并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件和裝置，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯

2、示和控制等要求。這里的“可用信號”是指便于處理、傳輸?shù)男盘?，一般為電信號，如電壓、電流、電阻、電容、頻率等。狹義定義的傳感器是指將外界信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量的裝置才叫傳感器。按照國家標準GB7665 87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定 的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常 由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 。國際電工委員會(IEC)將傳感器定義為：傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號。美國測量協(xié)會 又將傳感器定義為“對應于特定被測量提供有效電信號輸出的器件 傳感器也稱為變換器、換能器或探測器。如前所述. 感受被測量、并將被測量轉(zhuǎn)換為易于測量、傳

3、輸和處理的信號的裝置或器件稱為傳感器。簡述傳感器的主要分類方法。答： ( 1)據(jù)傳感器與外界信息和變換效應的工作原理，可分為物 理傳感器、化學傳感器和生物傳感器三大類。(2) 按輸入信息分類。傳感器按輸入量分類有力敏傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅鳌⒛芎膫鞲衅?、速度傳感器、熱敏傳感器、?動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器等。 這種分類對傳感器的應用很方便。(3)按應用范圍分類。根據(jù)傳感器的應用范圍的不同，通常分為工業(yè)用、民用、科研用、醫(yī)用、軍用傳感器等。按具體使用場合，還 可分為汽車 用、艦船用、航空航天用傳感器等。如果根據(jù)使用目的的 不同，還可分為計 測用、監(jiān)測用、檢

4、查用、控制用、分析用傳感器等。3.傳感器主要由哪些部分組成？并簡單介紹各個組成部分。答：傳感器的核心部件是敏感元件，它是傳感器中用來感知外界信息和轉(zhuǎn)換成有用信息的元件。傳感器一般由敏感元件、傳感元件和基本轉(zhuǎn)換電 路三部分組成。 TOC o 1-5 h z I 被測量二 .=I)敏感元件二=：傳感元件電里.1V轉(zhuǎn)換電路圖1-1傳感器的組成(1)敏感元件直接感受被測量，并以確定的關系輸出某一物理量。(2)傳感元件 將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量或電量(3)基木轉(zhuǎn)換電路 將電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于測量的電量?；巨D(zhuǎn) 換電路 的類型又與不同的工作原理的傳感器有關。因此常把基木轉(zhuǎn)換電路作為傳感器的

5、組成環(huán)節(jié)之一。.傳感器的靜態(tài)特性的參數(shù)主要有哪些？答：表征傳感器的靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分 辨力和遲滯、重復性、穩(wěn)定性、漂移、閾值等。.傳感器未來發(fā)展的方向主要有哪些？答：(1)開發(fā)新材料(2)提高傳感器性能擴大檢測范圍(3)傳感器的微型化和微功耗(4)傳感器的智能化(5)傳感器的集成化和多功能化如不慎侵犯了你的權益請聯(lián)系我們告知如不慎侵犯了你的權益請聯(lián)系我們告知傳感器的數(shù)字化與網(wǎng)絡化如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知2 章 電阻式傳感器電阻式傳感器的定義，并簡單說明它的優(yōu)缺點。答：電阻式傳感器是一

6、種能把非電物理量（如位移、力、壓力、 加速度、扭矩等）轉(zhuǎn)換成與之有確定對應關系的電阻阻值，再經(jīng)過測 量電橋轉(zhuǎn)換成便于傳送和記錄的電壓（電流）信號的一種裝置。它在非 電量檢測中應用十分廣泛。電阻式傳感器具有一系列的優(yōu)點，如結構簡單、輸出精度較高、 線性和穩(wěn)定性好等；但它受環(huán)境條件（如溫度）影響較大，且有分辨力 不高等不足之處。說明電阻應變片的組成、規(guī)格及分類。答： 組成： 電阻應變片由敏感柵、 基片、 覆蓋層和引出線等部分組成。規(guī)格：應變片規(guī)格一般是以有效使用而積和敏感柵的電阻值來 表示。分類：電阻應變片按其敏感柵的材料不同，可分為金屬電阻應 變片和半導體應變片兩大類。常見的金屬電阻應變片的有絲

7、式、箔式 和薄膜式三種形式。什么叫應變效應 ?利用應變效應解釋金屬電阻應變片的工作原 理。答：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其阻值發(fā)生變化，此現(xiàn)象稱為電阻“應變效應翟根據(jù)這種效應，將應變片用特制膠水粘在 被測材料的表而， 被測材料在外力的作用下產(chǎn)生的應變就會傳送到應 變片上， 使應變片的阻值發(fā)生變化，通過測量應變片電阻值的變化就可得知被測量的大小。金屬電阻應變片與半導體應變片的工作原理有何區(qū)別?各有何優(yōu)缺點？答： 金屬電阻應變片可分為： （ 1） 絲式應變片： 其優(yōu)點是粘貼性 能好，能保證有效地傳遞變形，性能穩(wěn)定. 且可制成滿足高溫、強的 磁場、核輻射等特殊條件使用的應變片。缺點是U 形應

8、變片的圓弧 形彎曲段呈現(xiàn)橫向效應， H 形應變片的焊點過多，可靠性下降； （ 2） 箔式應變片：優(yōu)點是黏合情況好，散熱能力較強，輸出功率較大，靈敏度高等。在工藝上可按需要制成任意形狀，易于大量生產(chǎn)，成本低廉，在電測中獲得廣泛應用。 尤其在常溫條件下， 箔式應變片己逐漸取代了絲式應變片(3)薄膜型是在薄絕緣基片上蒸鍍金屬制成。它靈敏度系數(shù)高，易于實現(xiàn)工業(yè)化；特別是它可以直接制作在彈性敏感元件上，形成測 量元件或傳感器。由于這種方法免去了應變片的粘貼工藝過程，因此 具有一定優(yōu)勢。半導體應變片 : 是用錯或硅等半導體材料制成敏感柵。 半導體應 變片最突出的優(yōu)點： 靈敏度高， 可測微小應變、 機械滯后

9、小、 橫向效 應小、 體積小。主要缺點： 溫度穩(wěn)定性差、 靈敏度系數(shù)分散性大， 所 以在使用時需采用溫度補償和非線性補償措施。5 ?簡單介紹應變片的粘貼工藝步驟：答：應變片的檢查與選擇首先要對采用的應變片進行外觀檢 查，觀察應變片的敏感柵是否整齊、 均勻， 是否有銹斑以及短路和折 彎等現(xiàn)象。 其次要對選用的應變片的阻值進行測量，阻值選取合適將對傳感器的平衡調(diào)整帶來方便。試件的表面處理 為了獲得良好的粘合強度，必須對試件表面進行處理， 清除試件表面雜質(zhì)、 油污及疏松層等。 一般的處理辦法可采用砂紙打磨， 較好的處理方法是采用無油噴砂法， 這樣不但能得到 比拋光更大的表而積， 而且可以獲得質(zhì)量均勻

10、的結果。 為了表而的清潔， 可用化學清洗劑如氯化碳、丙酮、甲苯等進行反復清洗，也可采 用超聲波清洗。值得注意的是，為避免氧化， 應變片的粘貼盡快進行。 如果不立刻貼片， 可涂上一層凡士林暫作保護。底層處理為了保證應變片能牢固地貼在拭件上，并具有足夠 的絕緣電阻，改善膠接性能，可在粘貼位置涂上一層底膠。貼片將應變片底面用清潔劑清洗干凈， 然后在試件表面和應 變片底而各涂上一層薄而均勻的粘合劑。 待稍干后， 將應變片對準劃 線位置迅速貼上，然后蓋一層玻璃紙，用手指或膠棍加壓，擠出氣泡 及多余的膠水，保證膠層盡可能薄而均勻。固化粘合劑的固化是否完全，直接影響到膠的物理機械性 能。關鍵是要掌握好溫度、

11、 時間和循環(huán)周期。 無論是自然干燥還是加 熱固化都要嚴格按照工藝規(guī)范進行。 為了防止強度降低、 絕緣破壞以 及電化腐蝕， 在固化后的應變片上應涂上防潮保護層，防潮層一般可 采用稀釋的粘合膠。粘貼質(zhì)量檢查首先是從外觀上檢查粘貼位置是否正確，粘合層是否有氣泡、漏粘、破損等。然后是測量應變片敏感柵是否有有斷 路或短路現(xiàn)象， 測量敏感柵的絕緣電阻以及線和試件之間的絕緣電阻。一般情況下，絕緣電阻為50MQ即可，有些高精度測量，則需要 200MQ以上。弓I線焊接與組橋連線 檢查合格后既可焊接弓I出導線，弓I線應適當加以固定。應變片之間通過粗細合適的漆包線連接組成橋路。連 接長度應盡 量一致，且不宜過多防護

12、和屏蔽為了保證應變片工作的長期穩(wěn)定性，應采取防潮、 防水等措施，如在應變片及其弓I出線上涂以石蠟、 石蠟松香混合劑、 環(huán)氧樹脂、 有機硅、清漆等保護層。.說明差動電橋減小溫度誤差的原理答：巧妙地安裝應變片而不需補償并能得到靈敏度的提高。如圖2-1，測懸梁的彎曲應變時，將兩個應變片分別貼于上下兩面對稱位置，R與RB特性相同，所以兩電阻變化值相同而符號相反。將R,與Rb按圖2-4裝在R,和R2的位置，因而電橋輸出電壓比單片時增加 1倍。當梁上下溫度一致時， RB與Ri可起溫度補償作用。2-1應變片受力變化圖.電阻應變片的基本測量電路有哪些 ？試比較它們的特點。答：直流電橋：（1）等臂電橋：電橋供電

13、電壓 U越高，輸出電壓S 越大，靈敏度越高。但提高電源電壓使應變片和橋臂電阻功耗增加 ，溫度 誤差增大。一般電源電壓取 3V6V為宜。增大電阻應變片的靈 敏系數(shù)如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎K,可提高電橋的輸出電壓。 （2）差動電橋：克服和減小非線性誤 差. 提高電橋靈敏度。半橋差動電路：是單臂工作時的 2倍，同時還 具有溫度補 償作用。全橋差動電路不僅沒有非線性誤差， 而且電壓靈 敏度為單片工作時 的4倍，同時仍具有溫度補償作用。交流電橋：與直流電橋相比，應用交流電橋時應注意以下幾個方而的問題；交流電橋的電源通常為正弦波電源，在分析、計算時

14、 ，僅對基波而 言，而在誤差分析中需考慮高次諧波的影響。（2）可以用線性電路和方法分析交流電橋，但對非線性元件需在規(guī)定的條件下進行線性化處理。（3）交流電橋至少需要兩個可調(diào)參數(shù)才能保證電橋平衡，調(diào)整參數(shù)時必須滿足平衡條件。.說明電橋的工作原理。若按不同的橋臂工作方式，可分為哪幾種？各自的輸出電壓如何計算？答：由于應變片電橋電路的輸出信號一般比較微弱，所以目前大 部分 電阻應變式傳感器的電橋輸出端與直流放大器相連，如圖2-2所示1Gir圖2-2直流電橋（1）等臂電橋當凡凡=&時，稱為等臂電橋，即電橋處于平衡狀態(tài)時，輸出電壓 U） =0o若電橋各臂均有相應電阻增量，得5=U(/?! + Al?|

15、)(/? 4 +) (/?2 + )(/?3 +& + HR* + R4 +A/? + /?2 +當R=R2=R3=R4=時，又尺(：=1,2, 3, 4%艮小，上式可簡 化為rr UK /4 （習+習+習+ 6）(2)差動電橋半橋差動電路：若電橋橋臂兩兩相等，即R=R2=R尺 3=b=RUo-U （翠 + K0&a+R+R2-AR2 R3 + R4若 A/?!= A/?2,R嚴R匕當0 2 &全橋差動電路：若將電橋4個臂接入4個應變計，即2個受拉 應變,2個受壓應變，將2個應變相同的應變計接入相對橋臂上，構成全橋差動電路。若* =A/?, =* = a/?4 &=&=$ = &則久=(/ 當

16、， &K( = Uo.如何提高應變片電橋的輸出電壓靈敏度及線性度？答：由/=匕遲=AS可知，當電源電壓 U及應變片電阻 04 /?,4 M相對變化一定時，電橋得輸出電壓及其電壓靈敏度與各橋臂得阻值無關。電橋電源電壓越高，輸出電壓的靈敏度越高。但提高電源電壓使應變片和橋臂電阻功耗增加，溫度誤差增大。一般電源電壓取 3V6V為宜。) 一般消除非線性誤差的方法有以下幾種：采用差動電橋。利用橋路電阻變化的特點，可使橋路形成差動電才喬(半橋或全橋)。采用高內(nèi)阻的恒流源電橋。采用恒流源比采用恒壓源的非線性誤差減小一倍。一般半導體應變片的橋路采用恒流源供電。.如果將100Q電阻應變片貼在彈性試件上，若試件受

17、力橫截而積S=0.5xl04m2,彈性模量 E = 2xlO,N/m2，若有 F = 5xl04N 的拉力弓I起應變電阻變化為10。試求該應變片的靈敏度系數(shù)?解：由題意得應變片電阻相對變化量蘭=R100根據(jù)材料力學理論可知：應變*（b為試件所受應力，口 二）,故應變F5x10一 =0.005SE 0.5X104X2X1011應變片靈敏度系數(shù)心吃小=2e 0.005. 一臺用等強度梁作為彈性元件的電子秤，在梁的上、下面各 貼兩 片相同的電阻應變片 （K=2）如圖2? 3（a）所示。己知 S = 0.165mm2, E = 2xlO4N/mm2?，F(xiàn)將四個應變片接入圖（b）直流橋路中，電橋電源電 壓

18、t/ = 6Vo當力F = 0.5kg時，求電橋輸出電壓/ = ?F、圖2-3解：由圖（a）所示四片相同電阻應變片貼于等強度梁上、下面各兩 片。 當重力F作用梁端部后，梁上表面 K和兒產(chǎn)生正應變電阻變化 而下表而兒 和&則產(chǎn)生負應變電阻變化，其應變絕對值相等，即刁之 3=|-珂=|- ?=電阻相對變化量為現(xiàn)將四個應變電阻按圖(b)所示接入橋路組成等臂全橋電路，其 輸出橋路電壓為Ue u = KsU = KU RSE=2x6x-=0.0178V= 17.8mV0.165x2x10412.如將兩個100Q電阻應變片平行地粘貼在鋼制試件上，試件初 載 等截而積為0.5x10八nr,彈性模量E=200

19、GN/m2,由50kN的拉力所 弓I起的應 變片電阻變化為IO。把它們接入惠斯登電橋中，電橋電源電壓為IV,求應變片靈敏系數(shù)和電橋輸出電壓為多少？解：因為，應力/應變二E所以，應變 =應力E=50000N/(0.5X 1OAm2 X 200X 109N/m2)=0.005 故應變片 靈敏系數(shù)R為 = ( /?/?包=1 /(100 x0.005-*)=2當電阻應變片與匹配電阻構成惠斯登電橋時，兩應變片處于不同的橋臂將會有不同的輸出：(1)兩應變片接在相鄰的橋臂時，由于兩應變片平行貼在試件上 ,兩電 阻變化值都是1G,且符號相同，故它們對電橋的作用相互抵消 ，輸出電壓為 零。這種效果在應變片溫度

20、補償中得到了應用。(2)兩應變片接在相對的橋臂時，因那時它們對電橋的貢獻就相當于兩 個單臂電橋，故其輸出電壓 S為=-x xlV = 0.005V2 100=5mV如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益請聯(lián)系我們應當指出，如果把兩應變片平行粘貼在水平放置的懸臂梁的上、下兩側，并把它們接入相鄰的兩橋臂，則組成了差動電橋，輸出電壓 S也將是 5mV,因為那時兩應片的電阻變化值的符號相反。13.圖 2-4 為一直流電橋。圖中 E=4V, 7?l=/?2=/?3=&=12OG,試求：(1)/?i為金屬應變片，其余為外接電阻，當 的增量 R=L2

21、G時，電 橋輸出電壓&是多少？(2)用、忌都是應變片，型號規(guī)格相同，感應應變的極性和大小都才同，其余為外接電阻，電橋輸出電壓 S是多少?，且/?】=&= 1.2。(3)題(2)中，如果筋口川感受應變的極性相反 時.電橋輸出電壓久是多少？圖2-4五流電橋解：(1)根據(jù)式，,二(1 + H)2 居U,其中尺/R=R /R.JT為已知R=R2=R3=&所以心1,所以，電橋輸出電壓為4XtaX4=OOIV當雙橋臂變化時，學一卷)，因為R=R4 A A &= /?、，所以 t/o=lxE(A-A-) = OVo4 R、 R.(3)因為/?2和R感受應變的極性相反，所以輸出電壓為5=抑羋+卷），將己知條件

22、代入得4 A A八，竺*止，（竺+竺）=0.02V。4 R R4120Q120014 ?簡要說明筒式應變壓力傳感器的工作原理。答：壓力傳感器主要用來測量流體的壓力。視其彈性體的結構形 式有 單一式和組合式之分。單一式是指應變片直接粘貼在受壓彈性膜片或筒上。膜片式應變壓力傳感器的結構、應力分布及布片，與固態(tài)壓阻式傳感器雷同。圖2-5為筒式應變壓力傳感器。圖中 （a）為結構示 意；（b）為材料取 E和“的厚底應變筒；（c）為4片應變片布片，工作應 變片用、凡沿筒外 壁周向粘貼，溫度補償應變片心、凡貼在筒底外壁，并接成全橋。當應變筒內(nèi)壁感受壓力P時，筒外壁的周向應變?yōu)镈(b)(c)（a）結構示意;（

23、b）筒式彈性元件；（c）應變片布片1插座；2基體；3溫度補償應變片；4工作應變片；5一應變 筒圖2-5筒式應變壓力傳感器（2-小廠p(D2-d2) E _對厚壁筒：(2-叫對薄壁筒:(D d ) E組合式壓力傳感器則由受壓彈性元件（膜片、膜盒或波紋管）和應 變 彈性元件（如各種梁）組合而成。前者承受壓力，后者粘貼應變片。 兩者 之間通過傳力件傳遞壓力作用。這種結構的優(yōu)點是受壓彈性元件環(huán)境。能對流體高溫、腐蝕等影響起到隔離作用，使傳感器具有良好的工作如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如刁、慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系

24、我們告知第 3 章 電容式傳感器.說明電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有哪幾種類型? 差動結構的電容傳感器有什么優(yōu)點？答：電容器傳感器是一個具有可變參數(shù)的電容器。由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成平板電容器， 當忽略邊緣效應影響時， 其電 容量與真空介電常數(shù)so(8.854x 10I2F/m).極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)&?、極板的有效面積 A 以及兩極板間的距離有關：式中d兩平行極板之間的距離；A兩平行極板的相對覆蓋面積；&介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)；真空介電常數(shù)；0電容量。當被測參使得式(3-1沖的A、或&個參量中任意一個發(fā)生變化時，都會引起電容量的變化，再通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。電

25、容式傳感器可分為變極距型、變而積型和變介質(zhì)型三種類型。 差動式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減小。由于 結構上的對稱性，它還能有效地補償溫度變化所造成的誤差。. 電容式傳感器有哪些優(yōu)點和缺點？答：它與電阻式、電感式等傳感器相比具有以下優(yōu)點：測量范圍大溫度穩(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、具有平均效應電容式傳感器除上述優(yōu)點之外，還因帶電極板間的靜電引力極小(約幾個毫克)，因此所需輸入能量極小，所以特別適宜用來解決輸入能量低的測量問題，例如測量極低的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨率非常高，能感受 O.OOlpm甚至更小 的位移。然而，電容式傳感

26、器存在如下不足之處：(1)輸出阻抗高、負載能力差(2)寄生電容影響大。上述不足直接導致電容式傳感器測量電路復雜的缺點。3.電容式傳感器主要有哪幾種類型的測量電路 ？各有些什么特點？答： 主要有電橋電路，雙T二極管交流電橋，差動脈沖寬度調(diào)制 電路，運算放大 器電路和調(diào)頻測量電路。電容傳感器的平衡電橋測量電路在實際應用中往往保證初始平衡狀態(tài)的分壓系數(shù)不變，而在傳感器中心極板位移引起其電容變化時，測量電橋的不平衡輸出，即不平衡電橋電路。它一般用穩(wěn)頻、穩(wěn)幅和固定波形的低阻信號源去激勵，最后經(jīng)過電流放大機相敏檢波處理得到直流輸出信號。雙T二極管交流電橋(又稱二極管T型網(wǎng)絡)如圖3-1所示。它 是利用 電

27、容器沖放電原理組成的電路。他的主要應用特點如下：R,rsr4 pi t圖3-14雙T二極管交流電橋(1)電源、傳感器電容、負載均可同時在一點接地；(2)二極管0、工作于高電平下，因而非線性失真?。?3)其靈敏度與電源頻率有關，因此電源頻率需要穩(wěn)定；(4)將D、0、局安裝在G、C2附近能消除電纜寄生電容影響;線路簡單；(5)輸出電壓較高。(6)負載電阻&將影響電容放電速度，從而決定輸出信號的上升時間脈沖寬度調(diào)制電路具有以下特點:(1)輸出電壓與被測位移(或而積變化)成線性關系；(2)不需要解調(diào)電路，只要經(jīng)過低通濾波器就可以得到較大的直流輸出電壓；(3)不需要載波；(4)調(diào)寬頻率的辯護對輸出沒有影

28、響。運算放大器電路的最大特點就是能夠克服變間隙電容式傳感器的非線性而使其輸出電壓與輸入位移(間隙變化)有線性關系。調(diào)制測量電路的特點是：靈敏度高，可測量 0.01 gm甚至更小的 位移 變化量；抗干擾能力強；能獲得高電平的直流信號或頻率數(shù)字信 號。缺點是 受溫度影響大，給電路設計和傳感器設計帶來一定的麻煩。.舉例說明變面積型電容傳感器的特點。答：變面積型電容傳感器的輸出特性呈線性。因而其量程不受線性范圍的限制，適合于測量較大的直線位移和角位移。.說明電容式傳感器調(diào)頻電路的工作原理和特點。答：這種電路是將電容傳感器元件與一個電感元件相配合構成一個調(diào)頻振蕩器。當被測量使電容傳感器的電容之發(fā)生變化時

29、，振蕩器的振蕩頻率產(chǎn)生相應變化。特點是：靈敏度高，可測量0.01 gm甚至更小的位移變化量； 抗干擾能力強；能獲得高電平的直流信號或頻率數(shù)字信號。缺點是受溫度影 響大，給電路設計和傳感器設計帶來一定的麻煩。.說明雙T二極管交流電橋的工作原理及輸出特性。答：雙T二極管交流電橋(又稱二極管T型網(wǎng)絡)如圖3-2所示。 它是 利用電容器沖放電原理組成的電路。_T圖3-2雙T二極管交流電橋其中，是高頻電源，提供幅值為 U的對稱方波(正弦波也適用)；D、 6為特性完全相同的兩個二極管，RR2=R; Ch Q為傳感器的 兩個差動電容。 當傳感器沒有位移輸入時，Cl=C2, &在一個周期內(nèi) 流過的平均電流為零

30、，無 電壓輸出。當G或Q變化時，&h產(chǎn)生的 平均電流將不再為零，因而有信號 輸出。其輸出電壓的平均值為：豐(3-2) (R十RJ 式中f為電源頻率。當&己知時，上式中：K = f(R + 2池;為常數(shù)，(7? + Rj則S=KUfS其輸出電壓很高。.說明脈沖寬度調(diào)制電路的工作原理及在差動電容相等和不相等時的各點電壓波形。答：圖3-3為一種差動脈沖寬度調(diào)制電路。當接通電源后，若觸 發(fā)器Q 端為高電平(3),則Q端為低電平(0)。圖3-3差動脈沖調(diào)寬電路工作時，當雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FF)的輸出A點為高電位時，通過對C充電；當F點電位S升到與參考電壓S相等時，比較器IG產(chǎn)生一個脈沖使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，從而使

31、Q端為低電平，0端為高電平(3)。此時，由電容 G通過二極管0迅速放電至零，而觸發(fā)器由 0端 經(jīng)心 向C?充電；當G點電位&與參考電壓U?相等時，比較器IC2輸出一個脈沖 使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，從而循環(huán)上述過程。當Ci=C2時，各點的電壓波形如圖 3-4(a)所示，Q和0兩端電平 的脈 沖寬度相等，兩端間的平均電壓為零。當 qC2時，各點的電 壓波形如圖3- 4(b)所示。(b)LA Cl圖3-4各點電壓波形圖8?電容式傳感器在實際中主要存在哪些問題，對其理想特性產(chǎn)生 較大影響？答：實際中主要存在的問題：(1)輸出阻抗高、負載能力差。電容式傳感器的電容量受其電極幾何尺寸等限制，一般為幾十到幾百皮法，使

32、傳感器的輸出阻抗很高，尤其當采用音頻范圍內(nèi)的交流電源時，輸出阻抗高達106? 10*0 0因 此傳感器負載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴重時甚至無法工作，必須采取屏蔽措施，從而給設計和使用帶來不便。容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值極高(幾十兆歐以上)，否則絕緣 部分將作為旁路電阻而影響傳 感器的性能(如靈敏度降低)，為此還要 特別注意周圍環(huán)境如溫濕度、清潔 度等對絕緣性能的影響如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！o 高頻供電雖然可降低傳感器輸出阻抗， 但放大、 傳輸遠比低頻 時復雜，且寄生電容影響加大，難以保

33、證工作穩(wěn)定。寄生電容影響大。電容式傳感器的初始電容量很小，而傳感器的引線電纜電容（ l2m 導線可達800pF） 、測量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周圍導體構成的電容等“寄生電容 卻較大，這一方而 降低了傳感器的靈敏度；另一方而這些電容（如電纜電容）常常是隨機 變化的，將使傳感器工作不穩(wěn)定， 影響測量精度， 其變化量甚至超過被測量引起的電容變化量，致使傳感器無法工作。因此對電纜的選擇、 安裝、接法都要有要求。9. 為什么電容式傳感器易受干擾，說明消滅寄生電容的常用方法及其原理。答：電容式傳感器的電容量受其電極幾何尺寸等限制，一般為幾十到幾百皮法， 使傳感器的輸出阻抗很高， 尤其當采用音頻范

34、圍內(nèi)的 交流電源時，輸出阻抗高達10610$。因此傳感器負載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴重時甚至無法工作。消滅寄生電容的常用方法及其原理：增加傳感器原始電容值。采用減小極片或極筒間的間距（平板式間距為0.2? 0.5mm,圓筒式間距為0.15mm）,增加工作面積或工作長度來增 加原始電容值，但受加工及裝配工藝、精度、示值范圍、擊 穿電壓、結構等 限制。一般電容值變化在10-3? 10*F 范圍內(nèi)。注意傳感器的接地和屏蔽。圖 3-5 為采用接地屏蔽的圓筒形電 容式傳感器。 圖中可動極筒與連桿固定在一起隨被測量移動， 并與傳 感器的屏蔽殼（良導體）同為地。因此當可動極筒移動時，它與

35、屏蔽殼 之間的電容值將 保持不變，從而消除了由此產(chǎn)生的虛假信號。導桿可.極簡圖3-5圓筒形電容式傳感器的接地屏蔽示意圖引線電纜也必須屏蔽在傳感器屏蔽殼內(nèi)。為減小電纜電容的影響，應盡可能使用短的電纜線，縮短傳感器至后續(xù)電路前置級的距離。集成化。將傳感器與測量電路木身或其前置級裝在一個殼體內(nèi)，這樣寄生電容大為減小、變化也小，使傳感器工作穩(wěn)定。但因電子元器件的特點而不能在高、低溫或環(huán)境差的場合工作。采用“驅(qū)動電纜嚀支術。當電容式傳感器的電容值很小，而因某 些原因（如環(huán)境溫度較高），測量電路只能與傳感器分開時，可采用“驅(qū) 動電纜”技術，如圖3? 6所示。圖3-6驅(qū)動電纜”技術原理圖傳感器與測量電路前置

36、級間的引線為雙屏蔽層電纜，其內(nèi)屏蔽層 與信 號傳輸線（即電纜芯線）通過 1： 1放大器而為等電位，從而消除了 芯線與 內(nèi)屏蔽層之間的電容。由于屏蔽線上有隨傳感器輸出信號變化 而變化的電 壓，因此稱為“驅(qū)動電纜雹采用這種技術可使電纜線長達 10m之遠也不影 響傳感器的性能。外屏蔽層接大地（或接傳感器地如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益系我們告知!）用來防止外界電場的干擾。內(nèi)外屏蔽層之間的電容是 1： 1放大器 的 負載。1: 1放大器是一個輸入阻抗要求很高、具有容性負載、放大 倍數(shù)為 1 （準確度要求達1/1000）的同相（要求相移為

37、零）放大器。因此 “驅(qū)動電 纜”技術對1:1放大器要求很高，電路復雜，但能保證電容式 傳感器的電容 值小于lpF時，也能正常工作。整體屏蔽。將電容式傳感器和所采用的轉(zhuǎn)換電路、傳輸電纜等用同一個屏蔽殼屏蔽起來，正確選取接地點可減小寄生電容的影響和 防止外界的 干擾。圖3-7所示是差動電容式傳感器交流電橋所采用的 整體屏蔽系統(tǒng)，屏 蔽層接地點選擇在兩固定輔助阻抗臂乙和乙中間 ，使電纜芯線與其屏蔽層之間的寄生電容和 C “2分別與Z3和乙相并 聯(lián)。如果Z3和乙比C 口和Cp2的容抗小得多，則寄生電容 C和C “2寸電橋的平 衡狀態(tài)的影響就很小。（a）圖3-7整體屏蔽示意最易滿足上述要求的是變壓器電橋

38、， 這時Z3和乙是具有中心抽 頭并相 互緊密耦合的兩個電感線圈，流過乙和乙的電流大小基本相等但方向相反。因乙和Z4在結構上完全對稱，所以線圈中的合成磁 通近于零，Z3和乙僅為 其繞組的銅電阻及漏感抗，它們都很小。結 果寄生電容Cm和C “2對乙和 乙的分路作用即可被削弱到很低的程度 而不致影響交流電橋的平衡。還可以 再加一層屏蔽，所加外屏蔽層接 地點則選在差動式電容傳感器兩電容 G和 C2之間。這樣進一步降低了外界電磁場的干擾，而內(nèi)外屏蔽層之間的寄生電容等效作用在測量電路前置級、不影響電橋的平衡，因此在電纜線長達10m以上時仍能測出lpF的電容。當電容式傳感器的原始電容 值較大（幾百皮法） 時

39、，只要選擇適當?shù)慕拥攸c仍可采用一般的同軸屏 蔽電纜。電纜長達10m時，傳感器也能正常工作。10.已知變面積型電容傳感器的兩極板間距離為10mm, 50pF / m,兩極板幾何尺寸一樣，為 30mmx20mmx5mm,在外力作用下,其中動極板在原 位置上向外移動了 10mm,試求AC=? K=?解：根據(jù)式C =血，可得出1)將己知條件代入到上式中，c 8.854 xl012F/mx5xl05 F/m xO.Olmx 0.02m C =-=8.854xlOI8F0.01mAC 8.854xlO-，sF 一K = = 8.854x 10 F/ m/0.01m11.一個圓形平板電容式傳感器，其極板半徑

40、為5mm,工作初始 間隙為0.3mm,空氣介質(zhì)，所采用的測量電路的靈敏度為100mV/pF,讀數(shù)儀表靈敏度為5格/mV。如果工作時傳感器的間隙產(chǎn)生 2gm的變 化量， 則讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？解：因為$ 二蘭=勺舉，所以C 8.854X 1012F/mxlF/mx3.14x25x 10_ in_7c/S = -； = 7.723x10 F/m9xl0 sm2又因為s=蘭，所以 AC = S x 二 7.723 xlO7F/mx2xl 06 m = 15.446 x 1 O13 F而測量電路的靈敏度 S = = 100mV/pF, AC所以 v = 154.46mV ,讀數(shù)儀表的指示值變化

41、格數(shù)二 154.46 x 5匕77格。.有一個以空氣為介質(zhì)的極板電容式傳感器，兩塊極板的而積均為80mm2,其中一塊極板在原始位置上平移了15mm后，與另一極 板之間的如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !有效重疊面積為20mm2，兩極板間距為1mm。己知空氣相對介電常數(shù)如不慎侵犯了你的權奮 2. |如不慎侵犯了你的權奮 2. |上lF/m,真空時的介電常數(shù) e=8.854xlO12F/m,求該傳感器的位 移靈敏 度S二？答：s =中 =AU = 4mm,所以廠 不處.8.854 x 10I2F/mxlF/mx4x 10 5m。一、liS =: =

42、 3.542 xio- F/m1x10 m. B知：平板電容傳感器極板間介質(zhì)為空氣，極板面積 S = dxd =(2x2)cm?間隙d(y = 0.1mm。試求傳感器初始電容值；若由于裝配關系，兩 極板間不平行，一側間隙為 d。，而另一側間隙為 d() +/?(/? = 0.01mm)。求此時傳感器電容值* x 斗Fa-圖3-8解：初始電容值式中A = ipF/Cm; | 如圖3-8所示兩極板不平行時電容值14.66 肯 _,(bLb 。+X a.b o + xs.sadxa2x2,I n3.6Oci變間闕.O他平板電容傳感0.1a x + 0.01J 匚 +1=33? 7pF*A|nf 土

43、1b器，當 J()=lmm時，若要求測量 線性度為0.1%。求允許間距測量最大變化量是多少？解：當變間距型平板電容傳感器的一 ？1時，其線性度表達式(1如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!由題意，故得0.1% =xlOO%xlOO%,即測量允許變化量M0.001mm。壓電式傳感器.什么是壓電效應？壓電材料有哪些種類？壓電傳感器的應用特點是什么？答：(1)物質(zhì)基礎質(zhì)在沿一定方向受到壓力或拉力作用而發(fā)生變形時，其表面上會產(chǎn)生電荷；若將外力去掉時，它們又重新回到不帶電的狀態(tài)，這 種現(xiàn)象稱為壓電效應。(2)壓電材料主要分為壓電晶體和壓電陶瓷兩大類。(3)壓電式傳

44、感器具有使用頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構 簡單、 工作可靠、質(zhì)量輕、測量范圍廣等許多優(yōu)點，因此在壓力沖擊和振動等動態(tài) 參數(shù)測試中，是主要的傳感器品種，它可以把加速度、壓力、位移、溫度、濕度等許多非電量轉(zhuǎn)換為電量。近年來由于電子 技術飛躍發(fā)展，隨著與之配套的二次儀表，以及低噪聲、小電容、高 絕緣電阻電纜的出現(xiàn)，使壓電傳感 器使用更為方便，集成化、智能化的新型壓電傳感器也正在被開發(fā)出來。.標出圖4-l(b) (c)、(d)中壓電片上電荷的極性。并結合下圖說明什么叫縱向壓電效應？什么叫橫向壓電效應？圖4J(e)(c)、(d)中壓電片上電荷的極性。圖4-2在直角坐標系中,Z軸表示其縱向軸，稱為光軸

45、；X軸平行于正 六而體如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !的棱線，稱為電軸； y 軸垂直于正六面體棱面，稱為機械軸。 通常 沿電軸（ x 軸） 方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應稱為“縱向壓 電效應而把沿機械軸 （ y 軸） 方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應稱 為“橫向壓電效應在光 軸 （ z 軸）方向受力時則不產(chǎn)生壓電效應。. 石英晶體的變形方式有哪幾種？答： （ 1） 厚度變形（簡稱為 TE 方式）；長度變形（簡稱 LE 方式）；面剪切變形（簡稱FS方式）；厚度剪切變形（簡稱TS 方式）；變形（簡稱BS方式）；. 如何選用合適的壓電材料來設計高

46、性能傳感器？ TOC o 1-5 h z 答： （ 1） 轉(zhuǎn)換性能：具有較高的耦合系數(shù)或具有較大的壓電常數(shù);機械性能：壓電元件作為受力元件，希望它的機械強度高、 機 械剛度大，以期望獲得寬的線性范圍和高的固有振動頻率；電性能：希望具有高的電阻率和大的介電常數(shù)，以期望減弱外部分布電容影響并獲得良好的低頻特性；溫度和濕度穩(wěn)定性要好：具有較高的距離點，以期得到較寬的工作溫度范圍；時間穩(wěn)定性：壓電特性不隨時間蛻變。. 為什么要在壓電放大器輸出端接一個高阻抗的前置放大器？這個前置放大器的主要作用是什么？答：壓電式傳感器要求負載電阻心必須有很大的數(shù)值，才能使測量誤差小到一定數(shù)值以內(nèi)。 因此常在壓電式傳感器

47、輸出端后面， 先 接入一個高輸入阻抗的前置放大器， 然后再接一般的放大電路及其他 電路， 壓電式傳感器測量電路關鍵在于高阻抗的前置放大器。 前置放 大器的有兩個作用， 第一是把壓電傳感器的微弱信號放大；第二是把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出。如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!原(4-1)C，(4-2)(4-3).壓電式傳感器中采用電荷放大器有何優(yōu)點？為什么電壓靈敏度與電纜長度有關？而電荷靈敏度與長度無關？答：使用電荷放大器突出的一個優(yōu)點是，在一定條件下，傳感器的靈敏度與電纜長度無關。傳感器的電壓靈敏度 S為S 一 小彳vQ+Q+G所以，壓電式傳感器

48、在與電壓放大器配合使用時，連接電纜不能 太長。電纜長，電纜電容Q.就大，電纜電容增大必然使傳感器的電 壓靈敏度降低。圖4-3是壓電式傳感器與電荷放大器連接的等效電路，由“虛地” 理可知，反饋電容折合到放大器輸入端的有效電容為C； = (1 + R) C,設放大器輸入電容為 G、傳感器的內(nèi)部電容為 Q和電纜電容為 則放大器的輸出電壓-kQCa + G + G(1 + 肉.當？(c+c+c),放大器的輸出電壓為 、一 2 5當(1+燈q io (c “+q+G時，傳感器的輸出靈敏度就可以認為與電纜電容無關了，即電荷靈敏度與電纜的長度無關Cf II):C,圖4-3壓電傳感器與電荷放大器連接的等效電路

49、.有一壓電晶體，其面積 S=20mm2,厚度J = 10mm,當受到壓 力P=10MPa作用時，求產(chǎn)生的電荷量 Q及輸出電壓。零度X切的縱向石10英晶體；(2)利用縱向效應之BaTiO3O解：(1)石英晶體受力F作用后產(chǎn)生的電荷量為、pS式中Ju壓電系數(shù)。石英晶體在 x軸方向受壓縮力時, =2.3xl0-，2C/八P壓力(lPa=lN/m2)o代入相應的值，得e = 2.3xlO_12xlOxlO 6x2OxlOAC=4,6x10%其內(nèi)部電容量Ca =6?)S/5式中J 相對介電常數(shù)，石英為 4.5;5 - 真空介電常數(shù)，為 8.85xl0-，2F/mo 故 C() = 4.5X&85x10-

50、12 x20 xl()Y (10 xl(r)=7.965x10 F則輸出電壓 U=Q/Q =4.6xlO-，oV/( 7.965xlO-14)=5775V(2)同理可得BaTiOj壓電材料的參數(shù)：電荷 Q =心=190乂10 xl0 x20C = 3.8x BC電容 Ca=A,.S/S如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 != 8.85xIO12 x 1200 x20 x 10F/(10 xlO3)如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！=2.214xlO-uF電壓 U=0/C =1789V.若一個裝有石英晶體壓電

51、傳感器的測量系統(tǒng)等效電路如圖4-4所不,其參數(shù)為:/?a=10TQ, /?t=10MQ , Ca=30pF, Co= 1 OpF, G=2OpF 求 電路的等效時間常數(shù)“若誤差要求 5%;求在單位階躍脈沖作用 下的有效測量時間?Q丁11LRi 11 -1 1 1廠 111一c 1r 一q -L Rt傳感器放大器I ii 111 z _電荷發(fā)生器;11111111111圖4-4解：-土OxIOjOxlOlzoM Rd +& 1Ox1Oi2+1Ox1O6C = C a+C q+C =60 x10- |2FT = R ? C = 6x106電容放電 Ut =uo-e7 =1-0.05，則 r=0.3

52、xl04So9.某石英晶體受縱向壓力Fx =9.8N,其截而積S=5cm,厚度 5=0.5cm。試求:(1)此壓電元件兩極片間的電壓值?(2)若壓電元件與高阻抗運算放大器之間連接電纜的電容為G 二 4pF,求此時壓電式傳感器的輸出電壓解:8? 85xl0f 5? lx5xl()T0.5 x IO2Q = dFx =2x IO12 x9.8 = 1.96x10- uC=4.5xlO,2FQ = 2.3VCa + C01Hz時靈用壓電式傳感器測量最低頻率為 1Hz 的振動，要求在敏度下降不超過5%,若測量回路的總電容為 500pF求所用電壓前置放大器的輸入電阻應為多大。解：相對幅頻特性紐W+C+C

53、） =095，將已知量% JI+SR）2（C C+G）2代入，則/?=34MQ試簡述加速度傳感器的工作原理。答：圖4-5為壓縮式壓電加速度傳感器的結構原理圖，壓電元件 一般 由兩片壓電片組成。在壓電片的兩個表面上鍍銀層， 并在銀層上 焊接輸出引 線，或在兩個壓電片之間夾一片金屬，引線就焊接在金屬 上，輸出端的另一 根引線直接與傳感器基座相連。在壓電片上放置一個比重較大的質(zhì)量塊，然 后用一個硬彈簧或螺栓、螺帽對質(zhì)量塊預加載荷。整個組件裝在一個厚基座 的金屬殼體中，為了隔離試件的任何 應變傳遞到壓電元件上去，避免產(chǎn)生假 信號輸出，所以一般要加厚基 座或選用剛度較大的材料來制造。轆出端圖4-5壓縮式

54、壓電加速度傳感器的結構原理圖測量時，將傳感器基座與試件剛性固定在一起。當傳感器感受振動時， 由于彈簧的剛度相當大，而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對較小，可以認為 質(zhì)量快的慣性 很小。因此質(zhì)量塊感受與傳感器基座相同的振動，并受 到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣，質(zhì)量塊就有一正比于加 速度的交變作用在壓電片上。 由于壓電片具有壓電效應，因此在它的 兩個表而上就產(chǎn)生交變電荷（電壓）， 當振動效率遠低于傳感器的固有 頻率時，傳感器的輸出電荷（電壓）與作用 力成正比，并與試件的加速 度成正比，輸出電量由傳感器輸出端引出，輸入 到前置放大器后就可以用變通的測量儀器測出試件的加速度，如在放大器如不慎侵犯了你的權益,

55、 請聯(lián)系我們告知 !如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知 !中加進適當?shù)姆e分電路，就可以測出試件的振動速度或位移。如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！用石英晶體加速度計測量機器的振動。 己知： 加速度計的靈敏度為5pC/g (g為標準重力加速度，lg=9.8m/s2),電荷放大器靈敏度為50mV/pC ,當機器達到最大加速度值時，相應的輸出電壓幅值為 2V, 試計算該機器的振動加速度。解：系統(tǒng)靈敏度k 等于傳感器靈敏度與電荷放大器靈敏度的乘 積，故R = (5 x 50) mV/g = 250mV/g 測得的加速度二測得的電壓值/ 系統(tǒng)靈敏度u=(2/

56、0.25)g=8g在某電荷放大器的說明書中有如下技術指標：輸出電壓為 10V, 輸入電阻大于1014Q,輸出電阻為 O.lkQ,頻率響應：0A150kHz,噪聲電壓(有效 值)最大為2mV(指輸入信號為零時所出現(xiàn)的輸出信號值)，非線性誤差：0.1%,溫度漂移： 10-lmVrCo如果用內(nèi)阻為 10kQ 的電壓表測量電荷放大器的輸出電壓，試求由于負載效應而減少的電壓值。假設用以輸入電阻為 2MQ 的示波器并接在電荷放大器的輸入端，以便觀察輸入信號波形，此時對電荷放大器有何影響？噪聲電壓在什么時候會成為問題？試求當環(huán)境溫度變化 15 C 時，電荷放大器輸出電壓的變化值，該值對測量結果有否影響？當輸

57、入信號頻率為180kHz 時，該電荷放大器是否適用？解： ( 1)設不接電壓表時輸出電壓為 ，則加接電壓表后有輸出電壓 x 10/(10 + 0.1) = 0.99U所以，減小的電壓值=U( 1-0.99) = 0.01也就是說，輸出電壓減少了1%。(2)可視為示波器輸入電阻與電荷放大器輸入電阻并聯(lián)，前者為2他，后者大于10l4Q,所以電荷放大器總的輸入電阻將小于2MQ。當電荷放大器的信號電平很低時，噪聲電壓的干擾明顯增加。(4)由于電荷放大器溫度漂移為此.hnV/ C,故溫度變化土5弋時引 起的輸出電壓變化為 1.5mV, 因輸出電壓只有幾伏，故對測量精度沒有嚴重影響。(5) 能用，但電荷放

58、大器的增益會下降。如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知如不慎侵犯了你的權益, 請聯(lián)系我們告知5 章 電感式傳感器什么是電感傳感器?并介紹它的主要分類。答：電感式傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成線圈的自感或互感的變化， 通過一定的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電壓或電流輸出。這類傳感器包括自感式 傳感器，互感式傳感器，電渦流式傳感器，壓磁式傳感器和感應同步 器式傳感器。差動變氣隙式自感傳感器與單線圈式自感傳感器相比，主要 的優(yōu)點是什么？答： （ 1） 差動變氣隙式自感傳感器的靈敏度是單線圈式自感傳感器的 2 倍；在線性化時，差動變氣隙式自感傳感器忽略（挈以上的高次5J項，單線圈式忽略竺以上的高次項，因此差動式自感傳感器

59、線性1%1度得到明顯改善。什么是自感傳感器的靈敏度？影響自感傳感器的靈敏度的主 要因素是什么？答：自感傳感器的靈敏度是指傳感器結構（測頭）和轉(zhuǎn)換電路綜合在一起的總靈敏度。傳感器靈敏度是三部分的乘積，第一部分決定于傳感器的類型， 第二部分決定于轉(zhuǎn)換電路的形式，第三部分決定于供電電壓的大小。 傳感器類型和轉(zhuǎn)化電路不同，靈敏度表達式也就不同。在工廠生產(chǎn)中 測定傳感器的靈敏度是把傳感器接入轉(zhuǎn)換電路后進行的，而且規(guī)定傳感靈敏度的單位mV/ （j.im-V）,即當電源電壓為IV,銜鐵偏移1pm時，輸出電壓為若干 mVo產(chǎn)生零點殘余電壓的原因是什么？我們可以采取哪些措施去 減小零點殘余電壓。答：零點殘余電壓

60、主要是由傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)與幾 何尺寸不對稱，以及磁性材料的非線性等問題引起的。零點殘余電壓如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知!的波形十分復雜，主要由基波和高次諧波組成。基波產(chǎn)生的主要原因 是： 傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，導致它們產(chǎn) 生的感應 電勢的幅值不等、相位不同，因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置，如不慎侵犯了你的權益，請聯(lián)系我們告知！兩線圈中感應電勢都不能完全抵消。 高次諧波中起主要作用的 是三次諧波，產(chǎn)生的原因是由于磁性材料磁化曲線的非線性 ( 磁飽 和、磁滯 ) 。為了減小電感傳感器的零點殘余電壓，可以采取下列措施：在設計