电感式传感器习题

1、第4章 电感式传感器1、 说明电感式传感器有哪些特点。2、分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器的工作原理和灵敏度。3、试分析差动变压器相敏检测电路的工作原理。4、分析电感传感器出现非线性的原因，并说明如何改善?5、某差动螺管式电感传感器的结构参数为单个线圈匝数W=800匝，l=10mm，lc=6mm，r=5mm，rc=1mm，设实际应用中铁芯的相对磁导率µr=3000，试求： (1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=?及其电感灵敏度足KL=? (2)若将其接人变压器电桥，电源频率为1000Hz，电压E=1.8V，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器灵敏度K。 (3)若要

2、控制理论线性度在1以内，最大量程为多少?图3-15 差动螺管式电感传感器 解：（1）根椐螺管式电感传感器电感量计算公式，得 差动工作灵敏度： (2) 当f=1000Hz时，单线圈的感抗为 XL =L0 =2f L0 =2×1000×0.46=2890() 显然XL >线圈电阻R0，则输出电压为 测量电路的电压灵敏度为 而线圈差动时的电感灵敏度为KL =151.6mH/mm，则该螺管式电感传感器及其测量电路的总灵敏度为 =297.1mV/mm 6、有一只差动电感位移传感器，已知电源电Usr=4V，f=400Hz，传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40，L= 30mH，用

3、两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如习题图3-16所示，试求： (1)匹配电阻R3和R4的值； (2)当Z=10时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值；(3)用相量图表明输出电压与输入电压之间的相位差。 解：（1） 线圈感抗 XL=wL=2pfL=2p´400´30´10-3=75.4（W）线圈的阻抗 故其电桥的匹配电阻(见习题图3-16)R3 = R4 =Z=85.4（W） （2）当Z=10W时，电桥的输出电压分别为单臂工作： 双臂差动工作： （3） 7、如图3-17（见教材，附下）所示气隙型电感传感器，衔铁截面积S=4×4mm2，气隙总长度= 0.

4、8mm，衔铁最大位移=±0.08mm，激励线圈匝数W=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率=1.75×10-6.cm，当激励电源频率f=4000Hz时，忽略漏磁及铁损，求：(1)线圈电感值；(2)电感的最大变化量；(3)线圈的直流电阻值；(4)线圈的品质因数；(5)当线圈存在200pF分布电容与之并联后其等效电感值。解：（1）线圈电感值 图3-17 气隙型电感式传感器（变隙式）（2）衔铁位移=+0.08mm时，其电感值 =1.31×10-1(H)=131mH衔铁位移=0.08mm时，其电感值 =1.96×10-1(H)=196(mH)故位移=&#

5、177;0.08mm时，电感的最大变化量为L=L-L+=196131=65(mH) (3)线圈的直流电阻设为每匝线圈的平均长度，则 =249.6W (4)线圈的品质因数 (5)当存在分布电容200PF时，其等效电感值8、 如图3-15所示差动螺管式电感传感器，其结构参数如下：l=160mm，r=4mm， rc=2.5mm，lc=96mm，导线直径d=0.25mm，电阻率=1.75×10-6·cm，线圈匝数W1=W2=3000匝，铁芯相对磁导率µr=30，激励电源频率f=3000Hz。要求：(1)画出螺管内轴向磁场强度Hx分布图，根据曲线估计当H<0.2(IN

6、l)时，铁芯移动工作范围有多大?(2)估算单个线圈的电感值L=?直流电阻R=?品质因数Q=?(3)当铁芯移动±5mm时，线圈的电感的变化量L=?(4)当采用交流电桥检测时，其桥路电源电压有效值E=6V，要求设计电路具有最大输出电压值，画出相应桥路原理图，并求输出电压值。解：（1） 略（2）单位线圈电感值电阻值 （lcp=2pr，每匝导线长度） 则品质因数 (3)铁芯位移lc=±5mm时，单个线圈电感的变化 (4)要使电桥输出最大，须使电桥为等臂电桥，则相邻桥臂阻抗比值a=1；且将电感线圈L和平衡电阻R放置在桥路输出的两侧，则q =±(/2)，这时电桥的灵敏度|K|

7、=0.5，差动工作时为其2倍，故其输出电压=0.544(V)=544mV其电桥电路如下图所示，其中Z1、Z2为差动螺管式电感传感器、R1、R2为电桥平衡电阻。 (图略)一、填空题：1、根据参数的变换，电感式传感器按原理可分为_、_式和_。2、对于变隙式电感传感器，电感L与气隙厚度成_比，小，灵敏度就_。为了保证一定的线性度，变隙式电感传感器只能用于_位移的测量。3、变截面式电感传感器理的电感量L与气隙截面积A是_（线性/非线性）关系。，灵敏度为_。4、单线圈电感传感器与差动式电感传感器的特性比较可以看出，差动式电感传感器的线性较_，灵敏度较_。5、差动电感和变压器线性范围约为线圈骨架长度的_左

8、右。二、选择题1、适当提高励磁电压，能提高灵敏度。以_为宜。电源频率以_为宜。A220V（发热）  B1V（励磁电流太小）  C10V  D10mVA4kHz  B50Hz（工频）  C直流电  D100Hz（磁滞损耗）。2、 欲测量极微小的位移，应选择_自感传感器。希望线性好、灵敏度高、量程为1mm左右、分辨力为1mm左右，应选择_自感传感器为宜。A. 变隙式           B. 变面积式    &

9、#160;      C. 螺线管式3、希望线性范围为±1mm，应选择线圈骨架长度为_左右的螺线管式自感传感器或差动变压器。    A. 2mm          B. 20mm           C. 400mm        

10、0;  D. 1mm 4、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了_。    A. 加长线圈的长度从而增加线性范围   B. 提高灵敏度，减小温漂     C. 降低成本                         D. 增加线圈对衔铁的吸

11、引力 5、自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了_。    A. 提高灵敏度                   B. 将输出的交流信号转换成直流信号      C. 使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度 6、某车间用电感测微仪的装置来测量直径范围为Æ10mm±1mm

12、轴的直径误差，应选择线性范围为_的电感传感器为宜（当轴的直径为Æ10mm±0.0mm时，预先调整电感传感器的安装高度，使衔铁正好处于电感传感器中间位置）。    A. 10mm          B. 3mm         C. 1mm          D. 12mm  7、

13、希望远距离传送信号，应选用具有_输出的标准变送器。    A. 02V       B.15V      C.010mA      D.420mA三、问答题：1、某些传感器在工作时采用差动结构，这种结构相对于基本结构有什么优点？2、试分析差动变压器式电感传感器的相敏整流测量电路的工作过程。带相敏整流的电桥电路具有哪些优点？3、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？

14、60;四、分析与计算题 1、差动变压器式压力传感器，其压力与膜盒挠度的关系、差动变压器衔铁的位移与输出电压的关系如下图所示。求：1）当输出电压为50mV时，压力p为多少千帕？2）在图a、b上分别标出线性区，综合判断整个压力传感器的压力测量范围是_（线性误差小于2.5%）。A. 050       B.-6060V      C.-5555      D.-7070差动变压器式压力变送器特性曲线2、有一台两线制压力变送器，量程范

15、围为 01MPa ，对应的输出电流为 420mA 。求：  1 ）压力 p 与输出电流 I 的关系表达式（输入 / 输出方程）。当 p 为 0MPa  和 0.5MPa 时变送器的输出电流。2）如果希望在信号传输终端将电流信号转换为 15V 电压，求负载电阻 R L 的阻值。3）请将图中的各元器件及仪表正确地连接起来。 第三章    电感传感器一、填空题：1、变隙式 变面积式 变介电常数式 2、反比高 微小 3、线性 N2u0/2d04、好 大5

16、、1/10二、选择题1、C  A   2、 A  C  3、B  4、B  5、C  6、B  7、D三、问答题：1、差动形式误差小、线性范围宽、灵敏度大2、优点：可以消除零点残余电压输出；线性范围大；可以判断衔铁移动的方向。3、衔铁处于零点附近存在的微小误差电压称为零点残余电压。它一方面限制了系统的分辨力，另一方面造成非线性。消除的方法：提高框架和线圈的对称性；尽量采用正弦波作为激励源；正确选择磁路材料，适当减小线圈的励磁电流，使衔铁工作在磁化曲线的线性区；在线圈上并联阻容移向网络，补偿相位误差；采用相

17、敏检波电路。  三、分析与计算题 1、1）50KPa   2）-6060mV 2、电涡流传感器习题一、选择题    1、电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出_的靠近程度。    A. 人体        B. 水         C. 黑色金属零件       D. 塑料零件&

18、#160;   2、电涡流探头的外壳用_制作较为恰当。A.不锈钢        B.塑料         C.黄铜             D.玻璃    3、当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感L_，调频转换电路的输出频率f_。  

19、0; A. 不变                B. 增大              C. 减小    4、欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择直径为_左右的电涡流探头。A. 0.1mm        B. 5mm    &#