变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾
变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾
R
2 0 A
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
自感式传感器基本类型
变磁阻式传感器即自感式电感传感器 的基本类型： （1）变气隙厚度式 （2）变气隙面积式
变气 隙截 面式 铁芯 线圈 δ
变气隙 厚度式
变截面式和螺管式
衔 铁 移 动 方 向
衔铁
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
电感式传感器的优点 ① 结构简单、可靠 ② 分辨率高 机械位移0.1μm，甚至更小；角位移0.1角秒。 输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。 ③ 重复性好，线性度优良 在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度较好， 且比较稳定。 ④ 能实现远距离传输、记录、显示和控制 电感式传感器的不足 存在交流零位信号，不宜高频动态测量。
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
§2.2.2 互感式传感器
§2.2.3 电涡流式传感器 §2.2.4 电感式传感器的应用
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
铁芯 线圈 δ Δδ
线圈中电感量：
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。
《传感器原理及应用》
NΦ IN L I RM
总磁阻
线圈匝 数
机械与电子工程学院
2.2 电感式传感器
_传感器习题及部分解答(shb).
传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。
2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。
3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。
4. 测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。
5．二、计算分析题1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。
2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。
作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器一、选择、填空题1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称__应变_____效应；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。
直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。
2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。
3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法＿。
4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。
5. 半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍6．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿的作用。
7、二、计算分析题1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。
(1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；(3)灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；(4)可以测量各种物理量。
tyut传感器与射频识别复习题(没答案)
第一章传感器是技术和的重要部件。
传感器测试对象分为：与传感器是获取中信息的主要途径与手段。
传感器可狭义的定义为: “将外界的变换为的一类元件。
”传感器的发展：1、什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义。
2、传感器由哪几部分组成。
试述它们的作用和相互关系。
3、传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？4、空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？第二章1．今有0.5级的0℃～300 ℃和1.0级的0 ℃～100 ℃两个温度计，要测80 ℃的温度，试问采用哪一个温度计好？2．对某一重物进行了十次等精度测量，测值为20.62 20.82 20.78 20.82 20.7020.78 20.84 20.78 20.85 20.85 （单位：g）求：（1）测量值的算术平均值（2）测量值的标准差3）测量结果的表达3．有一组等精度无系统误差的独立测量列，16个测量值分别为：39.44,39.27,39.94,39.44,38.91,39.69,39.48,40.56，39.78,39.35,39.86,39.71,39.46,40.12,39.39,39.76。
试判断粗大误差4．某超声波测距传感器装置，检查范围为0~500m，在整个测量范围内，与理想线性输出的最大误差为3m，其线性度为多少？5．测得某检查装置的一组输入输出数据如下：x123456y 2.20 4.00 5.987.910.1012.05求: （1）端基线性度（2）最小二乘线性度6玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传递给水银，可用一阶微分方程式来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程是，y代表水银柱高（m），x代表输入温度（℃）。
求该温度计的时间常数及静态灵敏度7. 用某一阶环节的传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？1、误差按表示方法划分可分为（）和（），按误差出现的规律划分可分为（），（）和（），按被测量随时间变化的速度划分可分为（）和（），按使用条件划分可分为（）和（）。
传感器原理及应用习题答案(完整版)
传感器原理及应用习题答案习题1 (2)习题2 (4)习题3 (8)习题4 (10)习题5 (12)习题6 (14)习题7 (17)习题8 (20)习题9 (23)习题10 (25)习题11 (26)习题12 (28)习题13 (32)习题11-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
生物医学传感器电感
R C L Z
图5-4 电感式传感器的等效电路
等效线圈阻抗为
j ( R jL) C Z j R jL C
将上式有理化并应用品质因数Q=ωL/R，可得
(5-16)
2 LC 2 jL 1 LC 2 Q R Z 2 2 2 2 LC LC 2 2 2 2 (1 LC ) (1 LC ) Q Q
R21 2 3 4 U1 M2 1
图4-8 差动变压器的结构示意图
2 3 二次绕组 4-衔铁 1-一次绕组
M1 R1 L21
E21 E2 R22 L22 E22
图4-9
差动变压器的等效电路
差动变压器 输出电势e2 与衔铁位移x 的关系。其 中x表示衔铁 偏离中心位 置的距离。
1. 工作原理
假设闭磁路变隙式差动变压器的结构如图5-11（a）所示，
则式（5-3）可写为
（5-4）
2 Rm 0 S0
W 2 W 2 0 S0 L Rm 2
（5-5）
联立式（5-1）、 式（5-2）及式（5-5）， 可得
（5-6）
上式表明：当线圈匝数为常数时，电感L仅仅是磁 路中磁阻Rm的函数，改变δ或S0均可导致电感变化，因 此变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变 气隙面积S0的传感器。 目前使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器。
• 机械位移0.1um，角位移0.1角秒
输出信号强，电压灵敏度可达数百mv/mm 重复性好，线性度优良 能实现远距离传输、记录、显示和控制 不宜高频动态测量
电感式传感器的主要分类
自感式 互感式（差动变压器式） 电涡流式
自感式电感传感器
传感器试卷及答案
08信息传感器综合复习题一、填空题（将正确答案填入下列空白处）1、现代信息技术的三大支柱是____传感器___技术、通信技术和计算机技术.3、热电偶传感器的工作基础是热电效应，其产生的热电势包括_接触___电势和_温差电势两部分。
4、基本误差是指传感器或仪表在规定的标准条件下所具有的___误差____.5、电容式加速度传感器的主要特点是频率响应快和量程范围大，大多采用_空气或其它气体作阻尼物质.6、传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如：灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。
7、物体受光照后，其内部原子释放出的电子不逸出_导体物体表面，而仍留在内部使物体的电阻率发生变化或产生光电动势的现像被称为内光电效应8、交流电桥平衡必须同时满足两个条件:__复阻抗模平衡条件和复阻抗角平衡条件。
9、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小 .10、用于制作压电传感器的常用压电材料是石英晶体和___压电陶瓷______.11、被测量作用到实际物体上，使其某些参数发生变化，参数承载了信息而成为信号。
12、超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中以压电式最为常用。
13、变气隙式自感法感器，当衔铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加14、半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应.15、光纤传感器由光源、敏感元件和光接收器______ 三部分组成.16、在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应 . 17．气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器.18、红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的_物理效应来探测红外辐射的.19、因为开环测量系统是由多个环节串联而成的，因此系统的相对误差等于各环节相对误差之和.20、压电式传感器采取串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合.21、根据测量数据中的误差所呈现的规律及产生的误差可将其分为系统误差、随机误差和粗大误差。
中职高职期末考试期末考试《 传感器应用技术 》期末考试试卷 选择题 客观题 期末试卷 试题和答案
15机电51班《传感器应用技术》期末考试试卷2018-2019学年度第一学期期末考试基本信息：[矩阵文本题] *一、判断题(下面各题正确的在括号内划√,错误的在括号内划×)0.5分/题共10分1. 在数据处理时,要采用的测量值应该包含有粗大误差。
[判断题] *对错(正确答案)2. 电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿(电桥补偿)和它补偿两大类(应变片自补偿)。
[判断题] *对错(正确答案)3. 为了减小和克服非线性误差,常采用差动电桥。
[判断题] *对(正确答案)错4. 光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。
[判断题] *对(正确答案)错5. 红外线气体分析仪是根据气体对红外线不具有选择性的吸收的特性来对气体成分进行分析的。
[判断题] *对错(正确答案)6. 微波测定移动物体的速度和距离是利用雷达能动地将电磁波发射到对象物,并接受返回的反射波的能动型传感器。
[判断题] *对(正确答案)错7. 电磁流量计原理是基于法拉第电磁感应定律。
[判断题] *对(正确答案)错8. 变间隙式电感式传感器适用于测量位移变化较大的场合。
[判断题] *对错(正确答案)9. 压电传感器本身的内阻抗很高,而输出能量较小,因此它的测量电路通常需要接入一个低(高)输入阻抗前置放大器。
[判断题] *对错(正确答案)10. 混合气体的导热系数是由所含组分气体的导热系数共同决定的。
[判断题] *对(正确答案)错11. 光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。
[判断题] *对(正确答案)错12. 红外线气体分析仪是根据气体对红外线不具有选择性的吸收的特性来对气体成分进行分析的。
[判断题] *对错(正确答案)13. 原始的压电陶瓷呈电性,具有压电性质。
[判断题] *对错(正确答案)14. 仪表的精度等级就是由基本误差决定的。
[判断题] *对(正确答案)错15. 声波在介质中传播时,能量的衰减于声波的扩散、散射和吸收关系不大。
传感器课后习题答案2013
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图库
第2章
2.5 解：①图 2-32(c)
6 2 2 A R r 59 . 7 10 ②圆桶截面积
应变片 1,2,3,4 感受的是纵向应变,有
1 2 3 4 x
应变片 5,6,7,8 感受的是纵向应变,有
5 6 7 8 y
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图库
第2章
2.5 一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹 性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm, 在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应 变片的电阻值均为120Ω ,灵敏度为2.0,波松比为 0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa。要求： 1) 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路； 2) 计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化； 3) 当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出 电压。
nxi yi xi yi nxi (xi ) 2
2
2
6 182.54 21 42.23 208.41 1.98 6 91 21 21 105
91 42.23 21 182.54 9.59 0.09 6 91 21 21 105
第1章
1.5
某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在 t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时， 输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
y t 10 90(1 e t / T )
5 8.51 由 y 5 50 T 5 ln 9
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解：
2.10题图
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电感式传感器的不足 存在交流零位信号，不宜高频动态测量。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器 §2.2.2 互感式传感器 §2.2.3 电涡流式传感器 §2.2.4 电感式传感器的应用
《传感器原理及应用》
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
三、自感式传感器的测量电路
3.1 自感式传感器的等效电路
电感式传感器的线圈并非是纯 电感，该电感由有功分量和无功分 量两部分组成。
（2）补偿温度变化、电源频率变化等的 影响，从而减少了外界影响造成的误差。
3
4
1
差动螺 管式
差动变
2
截面式
12
差动变间隙式传感器 1-线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-导杆
1
3
4
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式式传感器工作原理
自感式传感器即变磁阻式电感传感器：
利用线圈自感量的变化来实现测量的。
铁芯
传感器结构：线圈、铁芯和衔铁三部
0
3
L L0
0
1
0
0
2
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
L L0
0
1
0
器式）、电涡流式三种； 根据结构形式：气隙型、面积型和螺管型。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
电感式传感器的优点 ① 结构简单、可靠 ② 分辨率高 机械位移0.1μm，甚至更小；角位移0.1角秒。 输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。 ③ 重复性好，线性度优良 在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度较好，
动态测量范围：0.001 ~ 1mm。
为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传 感器。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
差动式自感传感器
三种基本类型：
在实际使用中，常采用两个相同的传感线 圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器。
44
3
差动结构的特点：
（1）改善线性、提高灵敏度外；
变磁阻式传感器即自感式电感传感器
的基本类型： （1）变气隙厚度式
变气隙 厚度式
（2）变气隙面积式
变气 隙截
变截面式和螺管式
衔铁
面式 衔
线圈 铁芯
衔铁
铁
移 动 方
螺管 式
向
线圈
铁芯 δ
Δδ
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理 二、变间隙式自感传感器输出特性 三、自感式传感器的测量电路
线圈
分组成。
工作原理：铁芯和衔铁由磁导材料如
δ
硅钢片或铁镍合金制成，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 衔铁
Δδ
与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生
线圈中电感量：
位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感 线圈的电感量变化。
因此只要能测出这种电感量的变化，
NΦ IN L
I RM
R
2
衔铁
线圈 l2
铁芯 δ
Δδ
磁导率 H/m
气隙截面积A保持不变，则L为δ的单值函 数，构成变气隙厚度式自感传感器。
2 R A
0
保持气隙间距δ不变，A随被测量（如位 移）变化，构成变气隙面积式自感传感器。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
自感式传感器基本类型
2.2 电感式传感器
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
2.2 电感式传感器
被测非电量 电磁 自感系数L 测量 U、I、f 感应 互感系数M 电路
电感式传感器的定义 利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。
电感式传感器的感测量 位移、振动、压力、应变、流量、比重等。
电感式传感器的种类 根据转换原理：自感式（変磁阻式）、互感式（差动变压
衔铁
线圈
铁芯 δ
Δδ
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
L
L0
0
线圈
铁芯
电感灵敏度
L
δ
K0
L0
1
0
衔铁
Δδ
变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因
此变间隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
气隙厚度δ0 时自感系数
L0
AN 2 0 2
0
当衔铁上移Δδ时，传感
器气隙减小Δδ，即δ=δ0-Δδ， 则输出电感为
L L0 L
N 20 A 2(0
)
L0
1
0
0
2
当衔铁随被测体的初始位置向下移动
Δδ时，同理有
L L0
0
1 0 ຫໍສະໝຸດ 02
0
3
忽略高次项 线性处理
L
L0
0
因此既可确定衔铁位移量的大小又可
确定方向。
《传感器原理及应用》
线圈
铁芯 δ
衔铁
Δδ
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
二、变间隙式自感传感器输出特性
L
L0
L
L0
1
0
当Δδ/δ0<<1时，用泰勒级数展开成级 数形式
衔铁
线圈
铁芯 δ
Δδ
L
L0
L L0 1
0
0
2
就能确定衔铁位移量的大小和方向。
线圈匝 数
总磁阻
《传感器原理及应用》
2.2 电感式传感器
§2.2.1 自感式传感器
一、自感式传感器工作原理
l1
L NΦ Φ IN
I
RM
RM RF R
RF R 2
Rm R 0 A
RF
l1
1 A1
l2
2 A2
L N 2 0 AN 2