第4章電感式傳感器習(xí)題

1、第4章 電感式傳感器1、 說(shuō)明電感式傳感器有哪些特點(diǎn)。2、分析比較變磁阻式自感傳感器、差動(dòng)變壓器式互感傳感器的工作原理和靈敏度。3、試分析差動(dòng)變壓器相敏檢測(cè)電路的工作原理。4、分析電感傳感器出現(xiàn)非線(xiàn)性的原因，并說(shuō)明如何改善?5、某差動(dòng)螺管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)為單個(gè)線(xiàn)圈匝數(shù)W=800匝，l=10mm，lc=6mm，r=5mm，rc=1mm，設(shè)實(shí)際應(yīng)用中鐵芯的相對(duì)磁導(dǎo)率µr=3000，試求： (1)在平衡狀態(tài)下單個(gè)線(xiàn)圈的電感量L0=?及其電感靈敏度足KL=? (2)若將其接人變壓器電橋，電源頻率為1000Hz，電壓E=1.8V，設(shè)電感線(xiàn)圈有效電阻可忽略，求該傳感器靈敏度K。 (3)若要

2、控制理論線(xiàn)性度在1以?xún)?nèi)，最大量程為多少?圖3-15 差動(dòng)螺管式電感傳感器 解：（1）根椐螺管式電感傳感器電感量計(jì)算公式，得 差動(dòng)工作靈敏度： (2) 當(dāng)f=1000Hz時(shí)，單線(xiàn)圈的感抗為 XL =L0 =2f L0 =2×1000×0.46=2890() 顯然XL >線(xiàn)圈電阻R0，則輸出電壓為 測(cè)量電路的電壓靈敏度為 而線(xiàn)圈差動(dòng)時(shí)的電感靈敏度為KL =151.6mH/mm，則該螺管式電感傳感器及其測(cè)量電路的總靈敏度為 =297.1mV/mm 6、有一只差動(dòng)電感位移傳感器，已知電源電Usr=4V，f=400Hz，傳感器線(xiàn)圈銅電阻與電感量分別為R=40，L= 30mH，用

3、兩只匹配電阻設(shè)計(jì)成四臂等阻抗電橋，如習(xí)題圖3-16所示，試求： (1)匹配電阻R3和R4的值； (2)當(dāng)Z=10時(shí)，分別接成單臂和差動(dòng)電橋后的輸出電壓值；(3)用相量圖表明輸出電壓與輸入電壓之間的相位差。 解：（1） 線(xiàn)圈感抗 XL=wL=2pfL=2p´400´30´10-3=75.4（W）線(xiàn)圈的阻抗 故其電橋的匹配電阻(見(jiàn)習(xí)題圖3-16)R3 = R4 =Z=85.4（W） （2）當(dāng)Z=10W時(shí)，電橋的輸出電壓分別為單臂工作： 雙臂差動(dòng)工作： （3） 7、如圖3-17（見(jiàn)教材，附下）所示氣隙型電感傳感器，銜鐵截面積S=4×4mm2，氣隙總長(zhǎng)度= 0.

4、8mm，銜鐵最大位移=±0.08mm，激勵(lì)線(xiàn)圈匝數(shù)W=2500匝，導(dǎo)線(xiàn)直徑d=0.06mm，電阻率=1.75×10-6.cm，當(dāng)激勵(lì)電源頻率f=4000Hz時(shí)，忽略漏磁及鐵損，求：(1)線(xiàn)圈電感值；(2)電感的最大變化量；(3)線(xiàn)圈的直流電阻值；(4)線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)；(5)當(dāng)線(xiàn)圈存在200pF分布電容與之并聯(lián)后其等效電感值。解：（1）線(xiàn)圈電感值 圖3-17 氣隙型電感式傳感器（變隙式）（2）銜鐵位移=+0.08mm時(shí)，其電感值 =1.31×10-1(H)=131mH銜鐵位移=0.08mm時(shí)，其電感值 =1.96×10-1(H)=196(mH)故位移=&#

5、177;0.08mm時(shí)，電感的最大變化量為L(zhǎng)=L-L+=196131=65(mH) (3)線(xiàn)圈的直流電阻設(shè)為每匝線(xiàn)圈的平均長(zhǎng)度，則 =249.6W (4)線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù) (5)當(dāng)存在分布電容200PF時(shí)，其等效電感值8、 如圖3-15所示差動(dòng)螺管式電感傳感器，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：l=160mm，r=4mm， rc=2.5mm，lc=96mm，導(dǎo)線(xiàn)直徑d=0.25mm，電阻率=1.75×10-6·cm，線(xiàn)圈匝數(shù)W1=W2=3000匝，鐵芯相對(duì)磁導(dǎo)率µr=30，激勵(lì)電源頻率f=3000Hz。要求：(1)畫(huà)出螺管內(nèi)軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度Hx分布圖，根據(jù)曲線(xiàn)估計(jì)當(dāng)H<0.2(IN

6、l)時(shí)，鐵芯移動(dòng)工作范圍有多大?(2)估算單個(gè)線(xiàn)圈的電感值L=?直流電阻R=?品質(zhì)因數(shù)Q=?(3)當(dāng)鐵芯移動(dòng)±5mm時(shí)，線(xiàn)圈的電感的變化量L=?(4)當(dāng)采用交流電橋檢測(cè)時(shí)，其橋路電源電壓有效值E=6V，要求設(shè)計(jì)電路具有最大輸出電壓值，畫(huà)出相應(yīng)橋路原理圖，并求輸出電壓值。解：（1） 略（2）單位線(xiàn)圈電感值電阻值 （lcp=2pr，每匝導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度） 則品質(zhì)因數(shù) (3)鐵芯位移lc=±5mm時(shí)，單個(gè)線(xiàn)圈電感的變化 (4)要使電橋輸出最大，須使電橋?yàn)榈缺垭姌?，則相鄰橋臂阻抗比值a=1；且將電感線(xiàn)圈L和平衡電阻R放置在橋路輸出的兩側(cè)，則q =±(/2)，這時(shí)電橋的靈敏度|K|

7、=0.5，差動(dòng)工作時(shí)為其2倍，故其輸出電壓=0.544(V)=544mV其電橋電路如下圖所示，其中Z1、Z2為差動(dòng)螺管式電感傳感器、R1、R2為電橋平衡電阻。 (圖略)一、填空題：1、根據(jù)參數(shù)的變換，電感式傳感器按原理可分為_(kāi)、_式和_。2、對(duì)于變隙式電感傳感器，電感L與氣隙厚度成_比，小，靈敏度就_。為了保證一定的線(xiàn)性度，變隙式電感傳感器只能用于_位移的測(cè)量。3、變截面式電感傳感器理的電感量L與氣隙截面積A是_（線(xiàn)性/非線(xiàn)性）關(guān)系。，靈敏度為_(kāi)。4、單線(xiàn)圈電感傳感器與差動(dòng)式電感傳感器的特性比較可以看出，差動(dòng)式電感傳感器的線(xiàn)性較_，靈敏度較_。5、差動(dòng)電感和變壓器線(xiàn)性范圍約為線(xiàn)圈骨架長(zhǎng)度的_左

8、右。二、選擇題1、適當(dāng)提高勵(lì)磁電壓，能提高靈敏度。以_為宜。電源頻率以_為宜。A220V（發(fā)熱）  B1V（勵(lì)磁電流太小）  C10V  D10mVA4kHz  B50Hz（工頻）  C直流電  D100Hz（磁滯損耗）。2、 欲測(cè)量極微小的位移，應(yīng)選擇_自感傳感器。希望線(xiàn)性好、靈敏度高、量程為1mm左右、分辨力為1mm左右，應(yīng)選擇_自感傳感器為宜。A. 變隙式           B. 變面積式    &

9、#160;      C. 螺線(xiàn)管式3、希望線(xiàn)性范圍為±1mm，應(yīng)選擇線(xiàn)圈骨架長(zhǎng)度為_(kāi)左右的螺線(xiàn)管式自感傳感器或差動(dòng)變壓器。    A. 2mm          B. 20mm           C. 400mm        

10、0;  D. 1mm 4、螺線(xiàn)管式自感傳感器采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)是為了_。    A. 加長(zhǎng)線(xiàn)圈的長(zhǎng)度從而增加線(xiàn)性范圍   B. 提高靈敏度，減小溫漂     C. 降低成本                         D. 增加線(xiàn)圈對(duì)銜鐵的吸

11、引力 5、自感傳感器或差動(dòng)變壓器采用相敏檢波電路最重要的目的是為了_。    A. 提高靈敏度                   B. 將輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)      C. 使檢波后的直流電壓能反映檢波前交流信號(hào)的相位和幅度 6、某車(chē)間用電感測(cè)微儀的裝置來(lái)測(cè)量直徑范圍為Æ10mm±1mm

12、軸的直徑誤差，應(yīng)選擇線(xiàn)性范圍為_(kāi)的電感傳感器為宜（當(dāng)軸的直徑為Æ10mm±0.0mm時(shí)，預(yù)先調(diào)整電感傳感器的安裝高度，使銜鐵正好處于電感傳感器中間位置）。    A. 10mm          B. 3mm         C. 1mm          D. 12mm  7、

13、希望遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，應(yīng)選用具有_輸出的標(biāo)準(zhǔn)變送器。    A. 02V       B.15V      C.010mA      D.420mA三、問(wèn)答題：1、某些傳感器在工作時(shí)采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)于基本結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點(diǎn)？2、試分析差動(dòng)變壓器式電感傳感器的相敏整流測(cè)量電路的工作過(guò)程。帶相敏整流的電橋電路具有哪些優(yōu)點(diǎn)？3、差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(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？

14、60;四、分析與計(jì)算題 1、差動(dòng)變壓器式壓力傳感器，其壓力與膜盒撓度的關(guān)系、差動(dòng)變壓器銜鐵的位移與輸出電壓的關(guān)系如下圖所示。求：1）當(dāng)輸出電壓為50mV時(shí)，壓力p為多少千帕？2）在圖a、b上分別標(biāo)出線(xiàn)性區(qū)，綜合判斷整個(gè)壓力傳感器的壓力測(cè)量范圍是_（線(xiàn)性誤差小于2.5%）。A. 050       B.-6060V      C.-5555      D.-7070差動(dòng)變壓器式壓力變送器特性曲線(xiàn)2、有一臺(tái)兩線(xiàn)制壓力變送器，量程范

15、圍為 01MPa ，對(duì)應(yīng)的輸出電流為 420mA 。求：  1 ）壓力 p 與輸出電流 I 的關(guān)系表達(dá)式（輸入 / 輸出方程）。當(dāng) p 為 0MPa  和 0.5MPa 時(shí)變送器的輸出電流。2）如果希望在信號(hào)傳輸終端將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為 15V 電壓，求負(fù)載電阻 R L 的阻值。3）請(qǐng)將圖中的各元器件及儀表正確地連接起來(lái)。 第三章    電感傳感器一、填空題：1、變隙式 變面積式 變介電常數(shù)式 2、反比高 微小 3、線(xiàn)性 N2u0/2d04、好 大5

16、、1/10二、選擇題1、C  A   2、 A  C  3、B  4、B  5、C  6、B  7、D三、問(wèn)答題：1、差動(dòng)形式誤差小、線(xiàn)性范圍寬、靈敏度大2、優(yōu)點(diǎn)：可以消除零點(diǎn)殘余電壓輸出；線(xiàn)性范圍大；可以判斷銜鐵移動(dòng)的方向。3、銜鐵處于零點(diǎn)附近存在的微小誤差電壓稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓。它一方面限制了系統(tǒng)的分辨力，另一方面造成非線(xiàn)性。消除的方法：提高框架和線(xiàn)圈的對(duì)稱(chēng)性；盡量采用正弦波作為激勵(lì)源；正確選擇磁路材料，適當(dāng)減小線(xiàn)圈的勵(lì)磁電流，使銜鐵工作在磁化曲線(xiàn)的線(xiàn)性區(qū)；在線(xiàn)圈上并聯(lián)阻容移向網(wǎng)絡(luò)，補(bǔ)償相位誤差；采用相

17、敏檢波電路。  三、分析與計(jì)算題 1、1）50KPa   2）-6060mV 2、電渦流傳感器習(xí)題一、選擇題    1、電渦流接近開(kāi)關(guān)可以利用電渦流原理檢測(cè)出_的靠近程度。    A. 人體        B. 水         C. 黑色金屬零件       D. 塑料零件&

18、#160;   2、電渦流探頭的外殼用_制作較為恰當(dāng)。A.不銹鋼        B.塑料         C.黃銅             D.玻璃    3、當(dāng)電渦流線(xiàn)圈靠近非磁性導(dǎo)體（銅）板材后，線(xiàn)圈的等效電感L_，調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率f_。  

19、0; A. 不變                B. 增大              C. 減小    4、欲探測(cè)埋藏在地下的金銀財(cái)寶，應(yīng)選擇直徑為_(kāi)左右的電渦流探頭。A. 0.1mm        B. 5mm