第三章 电感式传感器及应用
§3-1 自感式
1. 利用 原理，将非电量的变化转换成线圈 （或 ）变化的装置，叫电感式传该器。该传该器可分为 和 两大类。
2. 自感式有 式和 式。以上每种形式又可再分为 式与
式两种结构。
3. 闭磁路变隙式电感传该器主要有 、 和 等部分组成。
4. 由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其 与 、
相矛盾。为解决这一矛盾，通常采用 或 电感传该器。
5．写下面的比较表：
比较项目 闭磁路变隙式电感传该器 开磁路螺线管式电感传该器
灵敏度 高 低
测量范围 较小 较大
测量误差 3%左右 ±5%左右
制造装配 困难 方便，批量生产互换性强
应用 逐渐减小 越来越多
9．当电动测微仪采用变压器式交流电桥时，不论衔铁向哪个方向移动，电桥输出电压总是 。因此，不论采用 ，还是 都无法判别该输出电压的 ，即无法判别衔铁 。而 的交流电桥，则能较好地解决上述问题。
§3-2 差动变压器式
1．闭磁路变隙式差动变压器的绕组包括 初级绕组和 次极绕组。前者的同名端 串联，而后者的同名端则 串联。
2．变隙式差动变压器灵敏度K的大小与电源电压U1成 ，与匝数比W2/W1成 ，与初始间隙δ0成 。因此，δ0愈小，灵敏度 ，测量范围也 。
3．由于变隙式差动变压器的测量范围 、结构 ，因而在工程实际中很少应用，而应用最多的是 差动变压器。
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)若要控制理论线性度在1％以内，最大量程为多少? 螺管式线圈插棒式铁芯线圈1线圈2铁芯（a)(b) 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
222200ccrrllrlWL 2 H46.01016300010510101080010492922327 差动工作灵敏度：
rcLrlWK22202
mmmm/6.151/6.15130001011010800104262327 (2) 当f=1000Hz时，单线圈的感抗为
XL =ωL0 =2πf L0 =2π×1000×0.46=2890(Ω)
显然XL >线圈电阻R0，则输出电压为
02LLEUO 测量电路的电压灵敏度为
mmVVVLELUKu/96.1/96.146.028.1200 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
光勇 0909111621 物联网1102班
《传感器技术》作业
第一章 习题一
1-1 衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。
1、 线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
2、 回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
3、 重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。
4、 灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
5、 分辨力——传感器在规定测量围所能检测出的被测输入量的最小变化量。
6、 阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
7、 稳定性——即传感器在相当长时间仍保持其性能的能力。
8、 漂移——在一定时间间隔，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。
9、 静态误差（精度）——传感器在满量程任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。
1-2 计算传感器线性度的方法，差别。
1、 理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
2、 端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
3、 “最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。
4、 最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？
答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。
各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。
传感器原理及检测技术
传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电⼦学、光学、声
学、精密机械、仿⽣学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和⾼新技术密集型前沿技术之
⼀，是现代新技术⾰命和信息社会的重要基础，是⾃动检测和⾃动控制技术不可缺少的重要组
成部分。⽬前，传感器技术已成为我国国民经济不可或缺的⽀柱产业的⼀部分。传感器在⼯业
部门的应⽤普及率⼰被国际社会作为衡量⼀个国家智能化、数字化、⽹络化的重要标志。
传感器技术是新技术⾰命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，也是当代科
学技术发展的⼀个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三⼤⽀柱之⼀。如果
说计算机是⼈类⼤脑的扩展，那么传感器就是⼈类五官的延伸，当集成电路、计算机技术飞速
发展时，⼈们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展⽽惊呼“⼤脑发达、
五官不灵”。从⼋⼗年代起，逐步在世界范围内掀起了⼀股“传感器热”。 美国早在80年代就声称
世界已进⼊传感器时代，⽇本则把传感器技术列为⼗⼤技术之创⽴。⽇本⼯商界⼈⼠声称“⽀配
了传感器技术就能够⽀配新时代”。世界技术发达国家对开发传感器技术部⼗分重视。美、⽇、
英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之⼀。美国国家长期安全
和经济繁荣⾄关重要的22项技术中有６项与传感器信息处理技术直接相关。关于保护美国武器
系统质量优势⾄关重要的关键技术，其中８项为⽆源传感器。美国空军2000年举出15项有助于
提⾼21世纪空军能⼒关键技术，传感器技术名列第⼆。⽇本对开发和利⽤传感器技术相当重视
并列为国家重点发展６⼤核⼼技术之⼀。⽇本科学技术厅制定的90年代重点科研项⽬中有70个
重点课题，其中有18项是与传感器技术密切相关。美国早在80年代初就成⽴了国家技术⼩组
（BTG），帮助政府组织和领导各⼤公司与国家企事业部门的传感器技术开发⼯作。
美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之⼀，⽇本把传感器技术与计算机、通信、
