2感测技术基础第二版课后答案(孙传友孙晓斌著)电子工业出版社(3)

双层介质差动式变极距型电容传感器的电容与动极板位移的关系式为。

C1 C2=C1+C2Δd d2d1+εr

１０、试证明图

1所示传感器电容与介质块位移x成线性关系。

图1

答：图1所示为变介质式电容传感器，设极板宽为b，长为l。极板间无介质块时的电容为C0=ε1bl

d1+d2，极板间有介质块时的电容为，

ε1

ε2bxb(l x)x。 +=C0+C0 C=CA+CB=d1d2d1+d2ld11++d2ε2ε1ε2ε11

１１、自感式传感器有哪些类型?各有何优缺点?

答：自感传感器有三种类型：变气隙式、变面积式和螺管式。变气隙式灵敏度最高，螺管式灵敏度最低。变气隙式的主要缺点是：非线性严重，为了限制非线性误差，示值范围只能较小；它的自由行程受铁心限制，制造装配困难。变面积式和螺管式的优点是具有较好的线性，因而示值范围可取大些，自由行程可按需要安排，制造装配也较方便。此外，螺管式与变面积式相比，批量生产中的互换性好。由于具备上述优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，因此目前螺管型自感传感器的应用越来越多。

１２、为什么更换自感传感器连接电缆需重新进行校正?

答：由自感传感器的等效电路图４－3-3可见，自感传感器工作时，并不是一个理想的纯电感L，还存在线圈的匝间电容和电缆线分布电容组成的并联寄生电容C。更换连接电缆后，连接电缆线分布电容的改变会引起并联寄生电容C的改变，从而导致自感传感器的等效电感改变，因此在更换连接电缆后应重新校正或采用并联电容加以调整。

１３、试比较差动自感式传感器与差动变压器式传感器的异同?

答：差动自感式传感器与差动变压器式传感器的相同点是都有一对对称的线圈铁心和一个共用的活动衔铁，而且也都有变气隙式、变面积式、螺管式三种类型。不同点是，差动自感式传感器的一对对称线圈是作为一对差动自感接入交流电桥或差动脉冲调宽电路，将衔铁位移转换成电压。而差动变压器式传感器的一对对称线圈是作为变压器的次级线圈，此外，差动变压器式传感器还有初级线圈（差动自感式传感器没有），初级线圈接激励电压，两次级线圈差动连接，将衔铁位移转换成差动输出电压。

１４、试说明图4-3-9电路为什么能辨别衔铁移动方向和大小?为什么能调整零点输出电压?

答：图(a)和图(b)的输出电流为Iab=I1-I2，图(c)和图(d)的输出电压为Uab=Uac-Ubc。当衔铁位于零位时，I1＝I2,Uac=Ubc，故Iab=0,Uab=0;当衔铁位于零位以上时，I1>I2，Uac>Ubc，故Iab>0，Uab>0;当衔铁位于零位以下时，I1<I2,Uac<Ubc,故Iab<0,Uab<0。因此通过Iab和Uab 的正负可判别衔铁移动方向。又因为Iab和Uabde 大小与衔铁位移成正比，因此通过Iab和Uab的大小可判别衔铁位移的大小。

调整图中电位器滑动触点的位置，可以使差动变压器两个次级线圈的电路对称，在衔铁居中即位移为零时，图４－３－９电路输出电流或电压为零。

１５、何谓压磁效应?试说明图4-3-1３互感型压磁传感器工作原理。

答：铁磁物质在外界机械力(拉、压、扭)作用下，磁导率发生变化，外力取消后，磁导率复原，这种现象称为“压磁效应”。

图４－3-13为一种常用的互感型压磁传感器。由硅钢片粘叠而成的压磁元件上冲有四个对称的孔，孔1、2的连线与孔3、4的连线相互垂直，孔1、2间绕有初级(激磁)绕组，孔3、4间绕有次级(输出)绕组，在不受力时，铁芯的磁阻在各个方向上是一致的，初级线圈的磁力线对称地分布，不与次级线圈发生交链，因而不能在次级线圈中产生感应电动势。当传感器受压力F时，在平行于作用力方向上磁导率减小，磁阻增大，在垂直于作用力方向上磁导率增大，磁阻减小，初级线圈产生的磁力线将重新分布如图４－3-13(c)所示。此时一部分磁力线与次级绕组交链，而产生感应电动势。F的值越大，交链的磁通量越多，感应电压也越大。感应电压经变换处理后，就可以用来表示被测力F的数值。

１６、当采用涡流传感器测量金属板厚度时，需不需要恒温?为什么?

答：温度变化时，金属的电阻率ρ会发生变化，据公式（４－３－４４），将使涡流的渗透深度h随之变化，据公式（４－３－４９）可知，这将使透射式涡流传感器接收线圈中的感应电压U2随温度变化。为了防止温度变化产生的电压变化同金属板厚度变化产生的电压变化相混淆，采用涡流传感器测量金属板厚度时，需要采取恒温措施或考虑温度变化的影

响。

１７、涡流式传感器的主要优点是什么?它可以应用在哪些方面?

答：其主要优点是可实现非接触式测量。

１８、反射式涡流传感器与透射式涡流传感器有何异同?

答：相同点：都包含有产生交变磁场的传感器线圈（激励线圈）和置于该线圈附近的金属导体，金属导体内，都产生环状涡流。不同点：反射式涡流传感器只有产生一个交变磁场的传感器线圈，金属板表面感应的涡流产生的磁场对原激励磁场起抵消削弱作用，从而导致传感器线圈的电感量、阻抗和品质因数都发生变化。而透射式涡流传感器有两个线圈：发射线圈（激励线圈）L1、接收线圈L2，分别位于被测金属板的两对侧。金属板表面感应的涡流产生的磁场在接收线圈L2中产生感应电压，此感应电压与金属板厚度有关。

１９、收集一个电冰箱温控电路实例，剖析其工作原理。

答：下面是日本生产的某电冰箱温控电路。该电冰箱的温控范围TL～TH

由窗口比较

器的窗口电压VL和VH决定。调节电位器RP可调整TL。图中Rt为热敏电阻，当温度上升时，Rt减小，VT升高。当冰箱内温度T>TH时，VT>VH>VL，窗口比较器使RS触发器的S端为低电平，R端为高电平，Q输出端为高电平，晶体管导通，继电器线圈通电而动作，继电器常开触点闭合，电冰箱压缩机启动制冷。冰箱内温度降低。

当冰箱内温度T<TL时，VT<VL<VH，窗口比较器使RS触发器的S端为高电平，R端为低电平，Q输出端为低电平，晶体管截止，继电器线圈失电而动作，继电器常开触点复位，电冰箱压缩机停机。

当冰箱内温度TL<T<TH时，VL<VT<VH，窗口比较器使RS触发器的S端和R端均为高电平，RS触发器保持原状态不变，压缩机继续运转或继续停机。

第５章习题解答

1、图5-1-1（a）磁电式传感器与图４-3-1（a）自感式传感器有哪些异同?为什么后者可测量静位移或距离而前者却不能?

答：相同点：都有线圈和活动衔铁。不同点：图5-1-1(a)磁电式传感器的线圈是绕在永久磁钢上，图4-3-1(a)自感式传感器的线圈是绕在不带磁性的铁心上。自感式传感器的线圈的自感取决于活动衔铁与铁心的距离，磁电式传感器线圈的感应电压取决于活动衔铁的运动速度。当衔铁不动时，气隙磁阻不变化，线圈磁通不变化，线圈就没有感应电压，因此后者可测量静位移或距离而前者却不能。

2、为什么磁电感应式传感器又叫做速度传感器?怎样用它测量运动位移和加速度? 答：根据电磁感应定律，磁电感应式传感器的线圈感应电压与线圈磁通对时间的导数成正比，而实现磁通变化有两种方式：活动衔铁相对磁铁振动或转动，线圈相对磁铁振动或转动。这两种方式产生的感应电压都与振动或转动的速度成正比，因此磁电感应式传感器又叫做速度传感器。由图５－１－３可见，在磁电感应式传感器后面接积分电路可以测量位移，后面接微分电路可以测量加速度。因为位移是速度的积分，而加速度是速度的微分。

3、磁电感应式传感器有哪 …… 此处隐藏：2626字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……