下载文档原格式
CH热电式传感器（含答案）《传感器与检测技术（第版）》习题及解答第8章热电式传感器一、单项选择题1、热电偶的基本组成部分是（）。
A. 热电极B. 保护管C. 绝缘管D. 接线盒2、在实际应用中，用作热电极的材料一般应具备的条件不包括（）。
A. 物理化学性能稳定B. 温度测量范围广C. 电阻温度系数要大D. 材料的机械强度要高3、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（）。
A. 补偿导线法B. 电桥补偿法C. 冷端恒温法D. 差动放大法4、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（）。
A．接线方便B. 减小引线电阻变化产生的测量误差C. 减小桥路中其它电阻对热电阻的影响D. 减小桥路中电源对热电阻的影响5、目前，我国生产的铂热电阻，其初始电阻值有（）。
A．30Ω B．50ΩC．100Ω D．40Ω6、我国生产的铜热电阻，其初始电阻R0为（）。
A．50ΩB．100ΩC．10ΩD．40Ω7、目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（）A．－200～850℃ B．－50～850℃C．－200～150℃ D．－200～650℃8、我国目前使用的铜热电阻，其测量范围是（）。
A．－200～150℃ B．0～150℃C．－50～150℃ D．－50～650℃9、热电偶测量温度时（）A. 需加正向电压B. 需加反向电压C. 加正向、反向电压都可以D. 不需加电压10、热敏电阻测温的原理是根据它们的( )。
A．伏安特性 B．热电特性C．标称电阻值 D．测量功率11、热电偶中热电势包括（）A．感应电势 B．补偿电势C．接触电势 D．切割电势12、用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。
A．交流电桥 B．差动电桥C．直流电桥 D. 以上几种均可13、一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（）。
什么是电感式传感器？电感式传感器的工作原理介绍电感式传感器的工作原理电感式传感器的工作原理是电磁感应。
它是把被测量如位移等，转换为电感量变化的一种装置。
按照转换方式的不同，可分为自感式(包括可变磁阻式与涡流式)和互感式(差动变压器式)两种：1、变磁阻式传感器当一个线圈中电流i变化时，该电流产生的磁通Φ也随之变化，因而在线圈本身产生感应电势e，这种现象称之为自感。
产生的感应电势称为自感电势。
变磁阻式传感器的结构如图1所示。
它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
特点：变磁阻式传感器具有很高的灵敏度，这样对待测信号的放大倍数要求低。
但是受气隙δ宽度的影响，该类传感器的测量范围很小。
2、差动变压器式传感器互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。
由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。
差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的极性;同时，交流电压输出存在一定的零点残余电压，使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。
因此，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。
把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。
这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。
差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等。
电感式传感器及其应用3.1自感式传感器3.2差动变压器式电感式传感器 3.3电涡流式电感传感器3.4电感式传感器的应用电感传感器（Inductance sensor）利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈自感量或互感量的变化，进而由测量电路转换为电压或电流的变化量。
电感式传感器种类很多，主要有自感式、互感式和电涡流式三种。
可用来测量位移、压力、流量、振动等非电量信号主要特点有：◆结构简单、工作可靠；◆灵敏度高，能分辨0.01μm的位移变化；◆测量精度高、零点稳定、输出功率较大；◆可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在工业自动控制系统中被广泛采用；主要缺点有：◆灵敏度、线性度和测量范围相互制约；◆传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。
3.1自感式传感器3.1.1传感器线圈的电气参数分析3.1.2自感式传感器3.1.3自感式传感器的误差3.1.1一.传感器线圈的电气参数分析如图，其为一种简单的自感式传感器，当衔铁随被测量变化而上、下移动时，其与铁心间的气隙发生变化，磁路磁阻随之变化，从而引起线圈电感量的变化，然后通过测量电路转换成与位移成比例的电量，实现了非量到电量的变换。
可见，这种传感器实质上是一个具有可变气隙的铁心线圈。
1 l0 2类似于上述自感式传感器，变磁阻式传感通常都具有铁心线圈或空心线圈(后者可视作前者特例)。
电路参数及其影响：1.线圈电感L由磁路基本知识可知，匝数为W的线圈电感为式中——磁路总磁阻(31)-m R mR W L /2=当线圈具有闭合磁路时－导磁体总磁阻当线圈磁路具有小气隙时式中——气隙总磁阻(32)-(33)-δR δR W L /2=F R F R W L /2=等效磁导率:即将线圈等效成一封闭铁心线圈，其磁路等效磁导率为μe ，磁通截面积为S，磁路长度为l式中——真空磁导率，＝4π×10-7(H/ｍ)2.铜损电阻 取决于导线材料及线圈的几何尺寸3.涡流损耗电阻由频率为ｆ的交变电流激励产生的交变磁场，会在线圈铁心中造成涡流及磁滞损耗。
电感式传感器的那些原理特点电感式传感器的原理电感式传感器是一种利用电磁感应原理来测量物理量的传感器，一般由铁芯和线圈构成。
传感器中放置一个有铁芯的线圈，当被测量的物理物体通过线圈时，会改变线圈中的电磁场强度，从而通过电路测量出被测量物体的特定参数。
在电感式传感器中，铁芯的磁导率会影响传感器的灵敏度和测量精度，因此传感器中常用高磁导率的材料，如Ni-Fe合金来制作铁芯。
同时，为了提高传感器的灵敏度，线圈的匝数应该尽量多。
电感式传感器可以应用在许多领域，如物理学、化学、生物学、医学等等。
电感式传感器的特点灵敏度高由于采用了高导磁率的铁芯和大量的线圈匝数，电感式传感器的灵敏度通常都非常高。
这使得传感器可以感知到细微的物理量变化，能够满足很多测量需要。
响应速度快电感式传感器的响应速度很快，它能够快速感知物理量的变化，并迅速给出测量结果。
这些特点广泛应用于测量高速运动物体、应用在控制系统中等等。
不易受到干扰电感式传感器能够有效地避免环境中的外部干扰。
由于其工作原理是基于电磁感应的，因此只要环境中没有其它极强的磁场或电磁干扰源，传感器就能够工作稳定，并且给出较为准确的测量结果。
价格相对较高电感式传感器相对于一般的传感器来说，价格要稍高一些。
主要原因是它需要较多的线圈、铁芯等零部件，生产成本相对较高。
常用于自动化控制领域由于电感式传感器具有高灵敏度、快速响应、不易受到干扰等优秀特性，因此它们被广泛应用于自动化控制领域。
例如，它们可以用来检测车辆的速度、位置、方向等信息，或者用在机器人等自动化系统中。
总结在本文中，我们对电感式传感器的原理和特点进行了介绍。
作为一种非常常见的传感器类型，电感式传感器不仅应用很广泛，而且拥有许多出色的优势，如高灵敏度、快速响应、不易受到干扰。
这些特点使得电感式传感器在自动化控制领域中发挥着重要作用。
电感式传感器的工作原理
电感式传感器是一种利用感应电磁场强度变化来测量物理量的传感器。
其工作原理基于法拉第电磁感应定律，即当磁场通过一个线圈时，线圈中的电流会发生变化。
电感式传感器由一个线圈和一个磁环组成。
当线圈通电时，会产生一个磁场，磁场的强度与通电电流成正比。
当有感应物体靠近磁环时，感应物体会改变磁环周围的磁场分布，进而影响到线圈中的电流。
根据法拉第电磁感应定律，线圈中的电流变化会导致感应电动势的变化。
通过测量感应电动势的变化，可以间接得到感应物体与传感器之间的相对位移、速度或位置等物理量。
具体来说，当感应物体靠近磁环时，感应物体的磁导率和磁阻率会改变，从而改变了磁场的分布。
这种磁场的变化会引起线圈中的感应电动势变化。
通过测量感应电动势的变化，可以得到感应物体的位置或其他物理量。
由于感应电动势与感应物体之间的距离、速度或位置等有关，因此电感式传感器可以用来测量这些物理量。
总之，电感式传感器利用感应电磁场强度变化来测量物理量。
当有感应物体靠近时，感应物体改变了磁场的分布，从而导致线圈中的感应电动势变化。
通过测量感应电动势的变化，可以间接测量感应物体与传感器之间的相对位移、速度或位置等物理量。
CH---电感式传感器()
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
第5章电感式传感器
一、单项选择题
1、电感式传感器的常用测量电路不包括（）。
A. 交流电桥
B. 变压器式交流电桥
C. 脉冲宽度调制电路
D. 谐振式测量电路
2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（）。
A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反
B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化
C. 根据输出的指示可以判断位移的方向
D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态
3、下列说法正确的是（）。
A. 差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C. 相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D. 相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
4、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（）。
A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向
B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压
C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向
D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压
5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（）。
A．直流电桥 B．变压器式交流电桥
C．差动相敏检波电路 D．运算放大电路
6、通常用差动变压器传感器测量（）。
A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度
二、多项选择题
1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。
A. 提高很多倍
B. 提高一倍
C. 降低一倍
D. 降低许多倍
2、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。
A位移 B振动 C压力 D流量 E比重
3、零点残余电压产生的原因是（）
A传感器的两次级绕组的电气参数不同
B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称
C磁性材料磁化曲线的非线性
D环境温度的升高
4、下列哪些是电感式传感器？（）
A．差动式 B.变压式 C.压磁式 D.感应同步器
三、填空题
1、电感式传感器是建立在基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为或的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。
2、对变隙式差动变压器，当衔铁上移时，变压器的输出电压与输入电压的关系是。
3、对螺线管式差动变压器，当活动衔铁位于中间位置以上时，输出电压与输入电压的关系是。
4、产生电涡流效应后，由于电涡流的影响，线圈的等效机械品质因数。
5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据的基本原理制成的，其次级绕组都用
形式连接，所以又叫差动变压器电感式传感器。
6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与的矛盾。
这点限制了它的使用，仅适用于的测量。
7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于位置时，输出电压应该为零。
实际不为零，称它为。
8、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：电路和电路。
9、单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、和可沿线圈轴向
组成。
10、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、和等三部分组成。
11、当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时，实际输出仍然存在一个微小的非零电压，该电压称为。
12、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的或的变化，并通过测量电路将或的变化转换为或的变化，从而将非电量转换成电信号的输出，实现对非电量的测量。
13、电感式传感器根据工作原理的不同可分为、和
等种类。
14、变磁阻式传感器由 、 和 3部分组成，其测量电路包括交流
电桥、 和 。
15、差动变压器结构形式有 、 和 等，但它们的工作原
理基本一样，都是基于 的变化来进行测量，实际应用最多的是 差动变压器。
16、电涡流传感器的测量电路主要有 式和 式。
17、电涡流传感器可用于位移测量、 、 和 。
18、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量 （①增加，
②减少）。
19、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 成正比，与 成
正比，与磁回路中 成反比。
四、简答题
1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理。
2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关？
3、怎样改善变隙式电感传感器非线性？怎样提高其灵敏度？
4、差动变压器式传感器有几种结构形式？ 各有什么特点？
5、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？
6、保证相敏检波电路可靠工作的条件是什么？
7、何谓电涡流效应？
8、怎样利电用涡流效应进行位移测量？
9、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理。
10、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围？
11、概述变隙式差动变压器的输出特性。
12、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。
13、在自感式传感器中，螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什么在实际应用中却应用最广
泛？
14、零点残余电压产生原因？
15、如图为二极管相敏整流测量电路。
1e 为交流信号源，2e 为差动变压器输出信号，r e 为参考电压，并有2e e r ，r e 和2e 同频但相位差为0°或180°，及W R 为调零电位器，
Dl~D4是整流二极管，其正向电阻为r ，反向电阻为无穷大。
试分析此电路的工作原理(说
明铁心移动方向与输出信号电流i 的方向对应关系)。
16、分析螺管式差动变压器式传感器的性能特点。
17、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。
18、试推导差动变隙式电感传感器的灵敏度，并与单极式相比较。
19、分析变气隙厚度的电感式传感器出现非线性的原因，并说明如何改善？
20、试分析下图所示差动整流电路的整流原理，若将其作为螺线管式差动变压器的测量电路，如何根据输出电压来判断衔铁的位置？
五、计算题
1、已知变气隙电感传感器的铁心截面积S=1.5cm2,磁路长度L=20cm，相对磁导率μi=5000，气隙δ0=0.5cm，△δ=±0.1mm，真空磁导率μ0=4π×10-7H/m，线圈匝数W=3000，求单端式传感器的灵敏度△L/△δ，若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？
2、分析如图所示自感传感器当动铁心左右移动时自感L变化情况（已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。
l
X1X2
W
3、如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S ＝4×42mm ，气隙总长度mm l 8.0=δ，衔铁
最大位移mm l 08.0±=∆δ，激励线圈匝数N ＝2500匝，导线直径mm d 06.0=，电阻率cm ⋅Ω⨯=-61075.1ρ，当激励电源频率Hz f 4000=时，忽略漏磁及铁损，要求计算：（1）线圈电感值；（2）电感的最大变化量；（3）线圈直流电阻值；（4）线圈的品质因数；（5）当线圈存在pF 200分布电容与之并联后其等效电感值。
(m H /10470-⨯=πμ
)
4、如图所示差动螺管式电感传感器，已知单个线圈的电感值mH L 4.55=，当铁心移动mm 5±时线圈电感变化量mH L 03.5±=∆，当采用交流不平衡电桥检测时，桥路电源电压有效值V U 6=，要求设计电桥电路，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。
5、如下图所示为一简单电感式传感器。
尺寸已示于图中。
磁路取为中心磁路，不计漏磁，设铁心及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为4л×10－7H ·m -1
，试计算气隙长度为零及为2mm 时的电感量。
（图中所注尺寸单位均为mm ）
六、综合分析设计题 33 2 200
1
216
1、若要你需要用差动变压器式加速度传感器来测量某测试平台振动的加速度。
请你：
（1）设计出该测量系统的框图，并作必要的标注或说明；
（2）画出你所选用的差动变压器式加速度传感器的原理图，并简述其基本工作原理；
（3）给出差动变压器式加速度的测量电路图，并从工作原理上详细阐明它是如何实现既能测量加速度的大小，又能辨别加速度的方向的。
