传感器课后作业2.doc

第二章 位移检测传感器1、小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测.2、大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量3、线性电位器：优点：结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定；受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小；可以实现输出输入间任意函数关系；输出信号大，一般不需放大。缺点：因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因此需要较大的输入能量；由于磨损不仅影响使用寿命和降低可靠性，而且会降低测量精度，所以分辨力较低；动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。4、电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种5、什么是参量型传感器，发电型传感器 参量型传感器是将被测物理量转化成电参量的位移传感器。 发电型传感器是将被测物理量转化成电源性参量的位移传感器6.根据工作原理可将电容式传感器分为那几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？答：根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有三种基本类型，即变极距型（又称变间隙型）、变面积型和变介电常数型。变间隙型可测量位移，变面积型可测量直线位移、角位移、尺寸，变介电常数型可测量液体液位、材料厚度。7、电容式传感器具有以下特点：功率小，阻抗高，由于电容式传感器中带电极板之间的静电引力很小，因此，在信号检测过程中，只需要施加较小的作用力，就可以获得较大的电容变化量及高阻抗的输出；动态特性良好，具有较高的固有频率和良好的动态响应特性；本身的发热对传感器的影响实际上可以不加考虑；可获取比较大的相对变化量；能在比较恶劣的环境条件下工作；可进行非接触测量；结构简单、易于制造；输出阻抗较高，负载能力较差；寄生电容影响较大；输出为非线性。8、如何改善单极式变极距型传感器的非线性？答：采用差动式结构，可以使非线性误差减小一个数量级。9、为什么电感式传感器一般都用差动形式？答：差动结构：除了可以改善非线性，提高灵敏度外，对电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用；作用在衔铁上的电磁力，是两个线圈磁力之差，所以对电磁力有一定的补偿作用，从而提高了测量的准确性。10. 莫尔条纹是怎么产生的？光栅的莫尔条纹有哪几个特性？答：把两块栅距相同的光栅刻线面相对重合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角，然后将这对光栅放置在光路中，在两块光栅的栅线重合处，因有光从缝隙透过形成亮带，在两光栅栅线彼此错开处，由于光线被遮挡而形成暗带，这种比光栅栅距宽得多的由亮带和暗带形成的明、暗相间的条纹称为莫尔条纹。莫尔条纹具有以下特性：(1) 放大作用，莫尔条纹的间距是放大了的光栅栅距，光栅栅距很小，肉眼看不清楚，而莫尔条纹却清晰可见。(2) 对应关系，两块光栅沿栅线垂直方向作相对移动时，莫尔条纹通过光栅外狭缝板S到固定点（光电元件安装点）的数量正好和光栅所移动的栅线数量相等。光栅作反向移动时，莫尔条纹移动方向也随之改变。(3) 平均效应，通过莫尔条纹所获得的精度可以比光栅本身刻线的刻划精度还要高。11.光栅传感器的组成及工作原理是什么？答：光栅传感器作为一个完整的测量装置包括光栅读数头、光栅数显表两大部分。12、改善电感式位移传感器性能需要考虑哪些因素。 1、损耗问题。2、气隙边缘效应的影响。3、温度误差。4、差动式电感式位移传感器的零点剩余问题。13、容栅式电容传感器的特点：它在具有电容式传感器优点的同时，又具有多极电容带来的平均效应，而且采用闭环反馈式等测量电路减小了寄生电容的影响、提高了抗干扰能力、提高了测量精度、极大地扩展了量程，是一种很有发展前途的传感器。14、电感式位移传感器是把被测位移转换为线圈自感L或互感M的变化。即将位移转换为电感量。主要类型有：自感式，互感式，和涡流式和压磁式。特点：输出功率大，灵敏度高，稳定性好的优点。15、何谓电感式传感器？电感式传感器分为哪几类？各有何特点？电感式传感器是一种机-电转换装置，电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置，传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。电感式传感器种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器。工作原理：自感、互感、涡流、压磁。16、提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。电感传感器采用差动形式，转换电路采用相敏检波电路可有效改善线性度。17、 什么叫电涡流效应？说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。1）块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。2）形成涡流必须具备两个条件：第一存在交变磁场；第二导电体处于交变磁场中。电涡流式传感器通电后线圈周围产生交变磁场，金属导体置于线圈附近。当金属导体靠近交变磁场中时，导体内部就会产生涡流，这个涡流同样产生交变磁场。由于磁场的反作用使线圈的等效电感和等效阻抗发生变化，使流过线圈的电流大小、相位都发生变化。通过检测与阻抗有关的参数进行非电量检测。18、涡流式传感器的主要优点是什么? 解：电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点，应用极其广泛。19、 什么是霍尔效应？答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，20、感应同步器是利用电磁感应原理把位移量转换成电信号的一种位移传感器。按测量机械位移的对象不同可分为直线型和旋转型两类，分别用来检测直线位移和角位移。由于它成本低，受环境温度影响小，测量精度高，且为非接触测量，所以在位移检测中得到广泛应用，特别是在各种机床的位移数字显示、自动定位和数控系统中。 磁栅的测