差动变压器式加速度传感器
传感器原理及工程应用答案
传感器原理及工程应用答案1—1:测量的定义,答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。
1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差,答:绝对误差是测量结果与真值之差,即: 绝对误差=测量值—真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值×100%引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,即: 引用误差=绝对误差/量程×100%1—3什么是测量误差,测量误差有几种表示方法,它们通常应用在什么场合, 答: 测量误差是测得值减去被测量的真值。
测量误差的表示方法:绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差。
当被测量大小相同时，常用绝对误差来评定测量准确度;相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度;引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。
2,1:什么是传感器,它由哪几部分组成,它的作用及相互关系如何,答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律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。
其中，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能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。
2—2:什么是传感器的静态特性,它有哪些性能指标,分别说明这些性能指标的含义, 答:传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
灵敏度定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。
差动变压式加速度传感器原理
差动变压式加速度传感器原理
差动变压式加速度传感器是一种基于力学原理的加速度测量传感器。
它通过测量加速度对微机电系统（MEMS）的振动加速度的影响来测
量物体的加速度。
它的原理是基于牛顿第二定律，当一个物体受到作
用力时，会产生加速度，这个加速度可以被测量，从而确定受力物体
的质量。
差动变压式加速度传感器的工作原理是基于两个质量块与微弹簧相连，在作用力下，微弹簧加速度发生变化，导致两个质量块之间的相位差
发生变化，差压信号输出。
在静态环境中，微弹簧的作用力是平衡的，两个质量块之间的电压为零。
当受到外力作用时，一个质量块的加速
度比另一个质量块大，微弹簧被拉伸，产生差压信号。
因此，传感器
的输出电压与外力成正比。
差动变压式加速度传感器是基于差压测量的原理工作的。
其输出信号
是一个微弱的电压差，需要使用前置放大器进行放大和滤波处理，并
使用模数转换器将其转换为数字信号，然后使用微处理器进行数据处
理和输出。
差动变压式加速度传感器具有测量精度高、灵敏度高、动
态响应快、频响范围宽、体积小、重量轻等优点，被广泛应用于工业、军事、医疗等领域中的加速度测量。
总之，差动变压式加速度传感器是一种基于力学原理的加速度测量传
感器，其工作原理基于差压测量原理。
它具有精度高、灵敏度高、动
态响应快、频响范围宽等优点，被广泛应用于各种领域的加速度测量。
传感器与自动检测复习题(答案)
一选择题1、半导体应变片具有( A )等优点。
A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路复杂2、常用于测量大位移的传感器有( A )A.感应同步器B.应变电阻式C.霍尔式D.涡流式3、将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。
A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件4、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B )A.上升B.迅速下降C.保持不变D.归零5、在以下几种传感器当中( C )属于自发电型传感器。
A、电容式B、电阻式C、压电式D、电感式6、( C )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。
A、热端直径B、热端和冷端的温度C、热端和冷端的温差D、热电极的电导率7、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( C )。
A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应8、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中( B )。
A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变9、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入( C )，可测得最大的容量。
A、塑料薄膜B、干的纸C、湿的纸D、玻璃薄片10、( D )热电阻测量转换电路采用三线制是为了A、提高测量灵敏度B、减小非线性误差C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响11、当石英晶体受压时，电荷产生在( B )。
A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上12、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是( C )。
A、悬臂梁B、弹簧管C、实心轴D、圆环13、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( C )。
A、补偿热电偶冷端热电势的损失B、起冷端温度补偿作用C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D、提高灵敏度14、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是( C )。
A、减小激励电流B、减小磁感应强度C、使用电桥调零电位器15、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取( B )措施。
电感式传感器习题及解答
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7、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。
《检测与传感技术》思考题答案
答：直流电桥是测量小电阻的一种电路，分为单臂电桥、半桥和全桥。半桥输出电压为单臂电桥的2倍，全桥输出电压为半桥的2倍。
2-4拟在等截面的悬臂梁上粘贴4个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问：
①4个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？
4.4根据螺管型差动变压器的基本特性，说明其灵敏度和线性度的主要特点。
答：差动变压器的结构如图所示，主要由一个初级线圈、两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。
差动变压器传感器中的两个次级线圈反相串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下，当衔铁位于中心位置时，两个次级线圈感应电压大小相等、方向相反，差动输出电压为零，但实际情况是差动变压器输出电压往往并不等于零。差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，它的存在使传感器的输出特性不经过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致，使传感器的灵敏度降低，分辨率变差和测量误差增大。
解：
3-7简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。
答：电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，其工作原理是在被测带材的上下两侧各置放一块面积相等，与带材距离相等的极板，这样极板与带材就构成了两个电容器C1、C2。把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总电容为C1+C2，如果带材的厚度发生变化，将引起电容量的变化，用交流电桥将电容的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果。
4.5概述差动变压器的应用范围，并说明用差动变压器式传感器检测振动的基本原理。
答：差动变压器式传感器可以直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。
流电路图和工作原理,相敏检波电路图...)
关键词语：差动变压器式传感器工作原理，螺线管式差动变压器结构图，差动变压器等效电路图，差动变压器基本特性，差动变压器式传感器测量电路，差动整流工作原理，差动整流电路，相敏检波电路图，差动变压器式加速度传感器原理图，差动变压式传感器的应用差动变压器式传感器把被测的非电量变化转换为线圈互感量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, 并且次级绕组都用差动形式连接, 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, 但其工作原理基本一样。
非电量测量中, 应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1～100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度高, 结构简单, 性能可靠等优点。
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, 但其工作原理基本一样。
非电量测量中, 应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1～100mm范围内的机械位移, 并具有测量精度高, 灵敏度高, 结构简单, 性能可靠等优点。
一、工作原理螺线管式差动变压器结构如图 4 -10 所示, 它由初级线圈#, 两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。
螺线管式差动变压器按线圈绕组排列的方式不同可分为一节、二节、三节、四节和五节式等类型, 如图 4 - 11 所示。
一节式灵敏度高, 三节式零点残余电压较小, 通常采用的是二节式和三节式两类。
图4-11 螺线管式差动变压器结构图差动变压器式传感器中两个次级线圈反向串联, 并且在忽略铁损、 导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下, 其等效电路如图 4 - 12所示。
当初级绕组w1加以激励电压1⋅U 时, 根据变压器的工作原理, 在两个次级绕组w2a 和w2b 中便会产生感应电势a E 2⋅和b E 2⋅。
如果工艺上保证变压器结构完全对称,则当活动衔铁处于初始平衡位置时, 必然会使两互感系数M1=M2。
根据电磁感应原理, 将有⋅⋅=b a E E 22。
差动变压器式加速度传感器的工作原理
差动变压器式加速度传感器的工作原理1. 引言说到加速度传感器，很多人可能会皱眉头，觉得这玩意儿离我们太远。
但其实，咱们日常生活中随处可见这位“隐形小助手”。
无论是手机里那种“摇一摇”就能换歌曲的功能，还是汽车里的安全气囊，背后都有加速度传感器的功劳。
而今天，咱们就来聊聊其中一种特别有趣的——差动变压器式加速度传感器。
2. 差动变压器的基础2.1 什么是差动变压器？先来了解一下，差动变压器听上去复杂，其实就像个小家伙，能感知运动的变化。
它的结构其实很简单，里面有两个线圈和一个移动的铁心。
想象一下，就像两个人在拔河，铁心在中间，如果一边力量大，铁心就会往那边移动。
这样一来，两个线圈产生的电压就会不一样。
这就是它的“秘诀”！2.2 工作原理那么，它是如何工作的呢？当传感器受到加速度影响，铁心就会在两个线圈之间移动。
比如，车子加速了，铁心往后移动，线圈A的电压就会减少，而线圈B的电压就会增加。
通过这两个电压的差值，咱们就能计算出加速度。
这就像咱们量体温一样，有了两个不同的温度，算算差值，就能知道身体的状况。
这一过程，真是简单得让人觉得不可思议。
3. 应用领域3.1 日常生活中的应用这玩意儿不仅在科研上有用，咱们生活中也能找到它的身影。
比如，智能手机里的游戏控制，就是靠着加速度传感器来识别你手机的倾斜度。
你轻轻晃一晃，角色就动了，是不是觉得很酷？还有汽车安全气囊，这家伙可不能大意，它们能迅速检测碰撞的加速度，及时弹出气囊，保护我们的安全。
可见，这个小家伙可真是大显身手，居然可以拯救生命，真是“英雄出少年”啊！3.2 工业与科研中的应用在工业和科研领域，差动变压器式加速度传感器也扮演着重要的角色。
比如，在桥梁的检测中，工程师可以通过它来监测桥梁的震动情况，确保安全。
再比如，在航空航天领域，它帮助飞行器监测加速度变化，确保飞行的稳定性。
想象一下，飞行员操控着飞机，差动变压器就在一旁默默工作，确保万无一失，这种默默奉献的精神，真是让人感动。
传感器技术与应用第9章加速度传感器
F ma
图9-1 应变式加速度传感器结构示意图
9.1.2 应变式加速度传感器的测量原理
测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物 体以加速度a运动时，质量块就受到一个与加速度方向相反 的惯性力作用，使悬臂梁变形。该变形被粘贴在悬臂梁上的 电阻应变片感受到，并随之产生应变，从而使应变片的阻值 发生变化。这个变化经过全桥差动测量电路转变成电桥不平 衡电压输出。并且这个不平衡电压Uo的大小与被测物体的运 动加速度a成正比。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图9-2 压电式加速度传感器结构示意图
9.2.2压电式加速度传感器的测量原理
测量时，把压电加速度传感器与被测物体刚性连接，当加 速度传感器和被测物体一起受到冲击振动时，由于弹簧的刚 度很大，而质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性 很小。因此，质量块感受与传感器基座相同的振动。这样， 质量块m就有一惯性力F作用到压电元件上。由于压电效应， 便在压电元件上产生电荷q，其电荷量大小为
第9章 加速度传感器及其应用案例
9.1 应变式加速度传感器 9.2 压电式加速度传感器 9.3 电容式加速度传感器 9.4 差动变压器式加速度传感器 9.5 加速度测量显示系统案例
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9.1 应变式加速度传感器
9.1.1 应变式加速度传感器的结构
传感器与应用试题库
《传感器与应用》一、填空题（每空1分，共25分）1．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。
对线性传感器来说，其灵敏度是一常数 .2．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分用应变式力传感器、应变式加速度传感器等（任填两个）。
3.采用热电阻作为测量温度的元件是将温度的测量转换为电阻的测量。
4．单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、铁磁性外壳和可沿线圈轴向移动的活动铁芯组成。
5．利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较好的灵敏度，应该让线圈与被测物的距离大大小于线圈半径6．空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器7．振筒式传感器是以均匀薄壁圆筒作为敏感元件，将被测气体压力或密度的变化转换成频率。
8．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管，以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。
9．按热电偶本身结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶。
10．硒光电池的光谱响应区段与人类相近，因而得到应用。
11．热敏电阻正是利用半导体载流子数目随着温度变化而变化的特性制成的温度敏感元件。
12．当半导体材料在某一方向承受应力时，它的电阻率发生显著变化的现象称为半导体压阻效应。
用这个原理制成的电阻称固态压敏电阻。
13．磁敏二极管工作时加正向电压。
由于它的磁灵敏很高，特别适用于测量弱磁场。
二、选择题（每小题2分，共16分，7、8两题答案不止一个）1．电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是（B）。
A 60ΩB120ΩC 200ΩD 350Ω2．电涡流式传感器激磁线圈的电源是（ C ）。
A 直流 B 工频交流 C高频交流 D低频交流3．变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（B）。
A 正比关系B 反比关系C 无关系4．单色光的波长越短，它的（A）。
A 频率越高，其光子能量越大B 频率越低，其光子能量越大C 频率越高，其光子能量越小D 频率越低，其光子能量越小5．热电偶可以测量（ C ）。
传感器综合题
1.如图为二极管环形检波测量电路。
1C 和2C 为差动式电容传感器，3C 为滤波电容，L R 为负载电阻，0R 为限流电阻，P U 为正弦波信号源。
设L R 很大，并且13C C >>，23C C >>。
(1)试分析此电路工作原理；(2)画出输出端电压AB U 在212121C C C C C C <>=、、三种情况下波形； (3)推导),(21C C f U AB =的数学表达式。
解：(1)工作原理：p U 为交流信号源，在正、负半周内电流的流程如下 正半周：点点点）点（点）（、点B R E D C F I B A R C D C F L →→→→→→→→→0321311负半周：点点点）点（点、点F C D E R B I F C D A R C B L →→→→→→→→→→1402223由以上分析可知：在一个周期内，流经负载L R 的电流1I 与1C 有关，2I 与2C 有关。
因此每个周期内流过负载电流是21I I +的平均值，并随1C 和2C 而变化。
输出电压AB U 可以反映1C 和2C 的大小。
(2) 输出端电压AB U 在212121C C C C C C <>=、、三种情况下波形如下图所示（3）P U C j I 11ϖ=因13C C >>、23C C >>，3C 阻抗可忽略 则 P U C j I 22ϖ=AB AB Z I I U )(21+=332111)(C j R C j R U C C j L L P ϖϖϖ+⋅⋅-= L R 很大，所以分母31C j ϖ可忽略 PL L P U C C C R C j R U C C j 3213211)(-=⋅⋅-=ϖϖ输出电压平均值P AB U C C C KU 321-= K 为滤波系数2.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。
传感器复习
传感器复习一、填空题1.在光的作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象，称为外光电效应。
2.根据测量方式的不同，可分为偏差式测量零位式测量和微差式测量。
3.半导体材料受到光照时会产生电子空穴，光线愈强电阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象称为光电导效应。
4.常见的压电材料可分为压电晶体和压电陶瓷以及压电半导体。
5.电阻应变片的初始电阻R0是指应变片未粘贴时，在室温下测得的静态电阻。
6.金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。
7.工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是铂热电阻和铜热电阻。
8.磁栅式传感器信号处理方式可分为鉴相型和鉴幅型。
9. 机械干扰是指系统受到一定程度的振动或冲击时带来的干扰，对于这种干扰应采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶等。
10. 由于受到电阻丝直径的限制，绕线式电位计分辨率不高。
11.当声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象称为多普勒效应。
12.为了使光电器件能很好的工作，需要选择合适的光源。
常用的光源有：发光钨丝灯泡、电弧灯、石英灯、激光和发光二极管等。
13.测试系统在通常情况下受到的干扰有机械干扰、光干扰温度干扰、湿度干扰以及电磁干扰。
14.热电阻式传感器是基于导电材料的电阻值随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器。
15.磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成，其中磁栅是检测位置的基准尺。
16.超声波探伤法是利用超声波在物体中传播的物理特性来发现物体内部缺陷或伤的一种方法，一般可分为共振法，穿透法，脉冲反射法和直接接触法与液浸法。
17.金属应变片一般可分为电阻丝应变片、金属箔式应变片等类型。
18.差动变压器是互感式电感传感器，它可以将被测量的变化转换为互感系数的变化。
19.单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、铁磁性壳体和可沿线圈轴向移动的活动铁芯组成。
《传感器与检测技术》习题解答
第一章1.某压力传感器的校准数据如下表所示：校准数据列表试分别用端点连线法和最小二乘法求校准直线、非线性误差，并计算迟滞和重复性误差。
解：（1）端点连线法171.50x+-2.7017.15000.348%0.700%0.272%1.048%端基法校准直线y=迟滞误差γH =总精度γ=满量程输出y FS =重复性γR =线性度γL =（2）最小二乘法171.50x+-2.770017.15000.348%0.408%0.272%0.757%最小二乘法校准直线y=满量程输出y FS =线性度γL =迟滞误差γH =总精度γ=重复性γR =压力2．有一个温度传感器，其微分方程为x y ty15.03d d 30=+ 其中y 为输出电压（mV ），x 为输入温度(OC)，试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。
解：C mv/05.0315.0O 00===a b k s 1033001===a a τ 3.某加速度传感器的动态特性可用如下的微分方程来描述：x y t y ty 1010322100.111025.2d d 100.3d d ⨯=⨯+⨯+ 式中 y ——输出电荷量（pC ）x ——输入加速度值（m/s 2） 试确定该传感器的ω0、ξ和k 的大小。
解：静态灵敏度：8889.41025.21011101000=⨯⨯==a b k阻尼比：01.011025.223000210201=⨯⨯==a a a ξ自振角频率：51020105.111025.2⨯=⨯==a a ω4.设有两只力传感器，均可作为二阶系统来处理，自振频率分别为800Hz 和1200Hz ，阻尼比ξ均为0.4，今欲测量频率为400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算将产生多大的振幅相对误差和相位误差。
解：讨论传感器动态特性时，常用无量纲幅值比)(ωk 。
（1）当用Hz 8000=f 、4.0=ξ的传感器测量Hz 400=f 的信号时，18.18004004.028*******211)(22220220=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ωωξωωωk220007.285333.0arctan 80040018004004.02arctan 12arctan )(-=-=⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ωωωωξωϕ 该传感器的振幅相对误差为%18%10011)(=⨯-ωk 相位误差为28.07O。
(情绪管理)差动变压器式压力传感器见图最全版
（情绪管理）差动变压器式压力传感器见图3.差动变压器式压力传感器见图3-17a，其压力和膜盒挠度的关系、差动变压器衔铁的位移和输出电压的关系如图3-20所示。
求：1）当输出电压为50mV时，压力p为多少千帕？2）答:能够查图b，得到5mm。
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___C___（线性误差小于2.5%）。
A.0~50B.-60~60VC.-55~55D.-70~70图3-20差动变压器式压力变送器特性曲线4.有壹台俩线制压力变送器，量程范围为0~1MPa，对应的输出电流为4~20mA。
求：1）压力p和输出电流I的关系表达式（输入/输出方程）。
答：I=a0+a1p当p=0时，I=4mA，所以a0=4(mA)当p=1MPa时，I=20mA，代入式（3-3）得a1=（20-4）/1=16mA/MPa所以该压力变送器的输入/输出方程为I=4+16p将I=12mA代入上式得2）画出压力和输出电流间的输入/输出特性曲线。
答：截距为4mA，斜率为0.0625mA/MPa3）当p为0MPa、1MPa和0.5MPa时变送器的输出电流。
4mA，20mA，12mA，4）如果希望在信号传输终端将电流信号转换为1~5V电压，求负载电阻R L的阻值。
R L越大，输出电压就越大。
当输出电压为5V时，R L=5/20=250Ω。
5）画出该俩线制压力变送器的接线电路图（电源电压为24V）。
答：见教材图6）如果测得变送器的输出电流为5mA，求此时的压力p。
答：p=(Ｉ-4)/1=(5－4)/16=0.0625MPa=62.5kPa7）若测得变送器的输出电流为0mA，试说明可能是哪几个原因造成的。
答：传输线啦，什么的；电源没有当然什么电流也没啦；仍不行的话，您仍能够换壹台仪表，见见是否就好了，那就是仪表有问题啦。
8）请将图3-21中的各元器件及仪表正确地连接起来。
答：你按教材中的电路图，从电源的+24V正极开始，连接到壹次仪表的正极，也就是红色的导线。
第3章 电感式传感器-11.26
传 感 器 技 术 • 及 应 用 • 第 3 章 电 感 式 传 感 器
当传感器的衔铁处于中间位置，即 Z1=Z2=Z时，有U0=0，电桥平衡。 当传感器衔铁上移时，即Z1=Z+Δ Z， Z2=Z−Δ Z，此时
Z U L U Uo Z 2 L 2
传 感 器 技 术 及 应 用 第 3 章 电 感 式 传 感 器
感 器
传 感 器 技 术 及 应 用
• 在实际使用中，常采用两个相同的传感器线圈
传 感 器 技 术 及 应 用 第 3 章 电 感 式 传 感 器
（b） （c） 图3-4 差动式电感传感器 （a）变气隙型；（b）变面积型；（c）螺管型 1—线圈；2—铁芯；3—衔铁；4—导杆 （a）
传 感 器 技 术 及 应 用 • 第 3 章
传 感 器 技 术 及 应 用 第 3 章 电 感 式 传 感 器
图3-7 滚柱直径自动分选装置图 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测微器 7—钨钢测头 8—限位挡板 9—电磁翻板 10—容器（料斗）
传 感 电感式滚柱直径分选装置（外形） 器 技 （参考中原量仪股份有限公司资料） 术 及 滑道 应 用 第 3 章 电 感 式 传 感 器
线圈中电感量为:
W L I I
• 式中：ψ ——线圈总磁链；I ——通过线圈 的电流；W——线圈的匝数； ——穿过线圈 电 的磁通。 感
式 传 感 器
传 感 器 技 术 及 应 用 第 3 章 电 感 式 传 感 器
IW Rm
l1 l2 2 Rm 1S1 2 S2 0 S0
分选仓位
轴承滚子外形
传 感 器 技 术 及 应 用 第 3 章 电 感 式 传 感 器
变隙电感式压力传感器结构图
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三、 电涡流式传感器的应用
可用于测量压力、力、压差、加速度、振动、应变、流 量、厚度、液位等物理量。
1、位移测量
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5.3.4
• 1、位移测量 • 2、振幅测量 • 3、转速测量 • 4、无损探伤
被测体
电涡流式传感器 （a)振幅测量
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被测体
电涡流式传感器
变隙电感式压力传感器结构图
1、测量振动和加速度 差动变压器式加速度传感器:由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将 悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动 体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加 速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以 Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。
• 差动式的灵敏度与线性度比单线圈的高。
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• 2、差动变压器式传感器 • 差动变压器式传感器分变隙式、变面积和螺线管式三种，
螺线管式应用较广。
• 其原理为：当被测物体没有位移时，活动衔铁处于初始平 衡位置，变压器输出电压为零；当被测物体有位移时，变 压器输出电压不为零。
• 3、电涡流式传感器 • 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。当板块金属导
位移方向
（b)转速测量 图5.28 电涡流式传感器的应用
裂纹 （c)无损探伤
被测体
10
本章小结
• 1、电感式传感器
• 它分变气隙厚度和变气隙面积两种，变气 隙厚度式使用广泛。
• 差动变隙式是由两个相同的线圈与磁路组 成。其原理为当被测体带动衔铁移动时， 使两个磁路的磁阻发生大小相等符号相反 的变化，引起两线圈产生大小相等、极性 相反的电感增量。
《检测与传感技术》思考题答案
3-4有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器，如图3-5所示，其中a=8mm，b=12mm，两极板间距离为1mm。一块板在原始位置上平移了5mm后，求该传感器的位移灵敏度K（已知空气相对介电常数=1F/m，真空时的介电常数0= 8.854×10-12F/m）。
4.4根据螺管型差动变压器的基本特性，说明其灵敏度和线性度的主要特点。
答：差动变压器的结构如图所示，主要由一个初级线圈、两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成。
差动变压器传感器中的两个次级线圈反相串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下，当衔铁位于中心位置时，两个次级线圈感应电压大小相等、方向相反，差动输出电压为零，但实际情况是差动变压器输出电压往往并不等于零。差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，它的存在使传感器的输出特性不经过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致，使传感器的灵敏度降低，分辨率变差和测量误差增大。
第一章思考题和习题参考答案
1—1什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？
答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，传感器由敏感元件和转换元件组成，其中，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能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。由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
2-7在题2-6条件下，如果试件材质为合金钢，线膨胀系数g= 1110−6/℃，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数= 1510−6/℃，线膨涨系数s= 14.910−6/℃。当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量(R/R)t为多少?折合成附加应变t为多少?
差动变压器式传感器
差动变压器式传感器的应用
Hale Waihona Puke 差动变压器式电感测微仪2019/2/28
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3.3 电涡流传感器
根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变 化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导 体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡 流，这种现象称为电涡流效应。 根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感 器。按照电涡流在导体内的贯穿情况， 此传感器 可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本 工作原理上来说仍是相似的。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。
当差动式传感器的 活动铁芯处于中间 位置时，传感器两 个差动线圈的阻抗 Z1=Z2=Z0，其 等效电路如图所示。
铁芯处于初始平衡位置时的等效电路
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（2）活动铁芯向一边移动时
当活动铁芯向 线圈的一个方 向移动时，传 感器两个差动 线圈的阻抗发 生变化，等效 电路如图4-9 所示。
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典型电路
差动整流电路
2019/2/28 37
2．差动检波电路
差动相敏检波电路
等效电路
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（2）工作原理
传感器衔铁上移
RL u2 uL n1 ( R 2 RL )
传感器衔铁下移
RL u2 uL n1 ( R 2 RL )
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1、2—L1、L2的特性 3—差动特性
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传感器的选用原则
传感器的选用原则一、与测量条件有关的因素(1)测量的目的；(2)被测试量的选择；(3)测量范围；(4)输入信号的幅值，频带宽度；(5)精度要求；(6)测量所需要的时间。
二、与传感器有关的技术指标(1)精度；(2)稳定度；(3)响应特性；(4)模拟量与数字量；(5)输出幅值；(6)对被测物体产生的负载效应；(7)校正周期；(8)超标准过大的输入信号保护。
三、与使用环境条件有关的因素(1)安装现场条件及情况；(2)环境条件(湿度、温度、振动等)；(3)信号传输距离；(4)所需现场提供的功率容量。
四、与购买和维修有关的因素(1)价格；(2)零配件的储备；(3)服务与维修制度，保修时间；(4)交货日期。
第二章力敏传感器第一节应变式传感器金属应变片式传感器一、金属应变片式传感器金属应变片式传感器的核心元件是金属应变片，它可将试件上的应变变化转换成电阻变化。
优点：①精度高，测量范围广②频率响应特性较好③结构简单，尺寸小，重量轻④可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作⑤易于实现小型化、固态化⑥价格低廉，品种多样，便于选择缺点：具有非线性，输出信号微弱，抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；只能测量一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等；不能用于过高温度场合下的测量。
应变式传感器应用金属应变片，除了测定试件应力、应变外，还制造成多种应变式传感器用来测定力、扭矩、加速度、压力等其它物理量。
应变式传感器包括两个部分：一是弹性敏感元件，利用它将被测物理量（如力、扭矩、加速度、压力等）转换为弹性体的应变值；另一个是应变片作为转换元件将应变转换为电阻的变化。
柱力式传感器梁力式传感器应变式压力传感器应变式加速度传感器压阻式传感器优点：灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等。
第２章电阻式传感器电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，主要应用于测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等检测系统。
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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，只要 改变δ或S均可导致电感变化。 因此，气隙型传感器又分为变气隙厚度δ的变间隙式传感器和变气隙面积 Ｓ的变面积式传感器 使用最广泛的是变气隙厚度δ式变间隙式电感传感器。
2．气隙型传感器的输出特性
变间隙式传感器的输出特性为非线性关系
变面积式传感器输出特性为线性关系
二、螺管型自感传感器
1．螺管型自感传感器的原理 结构
主要元件一只螺管线圈和一根圆柱形铁芯 传感器工作时，因铁芯在线圈中伸入长度 的变化，引起螺管线圈自感值的变化。
螺管线圈内磁场分布曲线 只有在线圈中段才有可能获得 较高的灵敏度，并且有较好的 线性特性。 为了提高灵敏度与线性度，常采 用差动螺管式自感传感器
变间隙式传感器 气隙型传感器 变面积式自感传感器 自感式电感传感器 单线圈螺管型传感器
螺管型自感传感器
差动式螺管型传感器 螺线管式差动变压器 变隙式差动变压器 变面积式差动变压器
互感式传感器 电感式传感器 (差动变压器式传感器)
高频反射式电涡流式传感器 电涡流式传感器 低频透射式电涡流式传感器
第一节 自感式电感传感器
差动螺旋管式自感传感器
结构示意图
这种差动螺管式自感传感器的 测量范围为（5～50）mm，非 线性误差在0.5%左右。
磁场分布曲线
为了得到较好的线性，铁芯长度 取0.6l时，则铁芯工作在H曲线 的拐弯处，此时H变化小。
2．螺管型自感传感器的输出特性
灵敏度简化公式：
k1 k 2
0W 2 r rc 2
全国高等职业教育规划教材 省级精品课程配套教材
传感器与检测技术
董春利 主编 潘洪坤 执笔
大连职 电感式传感器
4.1 自感式电感传感器 4.2 差动变压器式传感器 4.3 电涡流式传感器
利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流 量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化，
第二节 差动变压器式传感器
把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感 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，并且次级绕组都用差动形式连接， 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，但其工作原理基本一样。非电量测量 中，应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测 量1～100mm范围内的机械位移，并具有测量精度 高，灵敏度高，结构简单，性能可靠等优点。
一、气隙型自感传感器
1．气隙型传感器的工作原理
1 2
0.5δ
x
x
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。 ω —线圈的匝数 μ0—空气的导磁率 S0—气隙的截面积
3
公式：
2 0S0 L Rm 2 2
l2
说明：两只线圈的灵敏度大小相等，符号相反，具有差动特征。
3．螺管型自感传感器的特点
螺管式自感传感器的特点： ①结构简单，制造装配容易； ②由于空气间隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低，但线性范围大； ③由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰； ④由于磁阻高，为了达到某一自感量，需要的线圈匝数多，因而线圈分布 电容大； ⑤要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其线性和稳定性。
再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这
种装置称为电感式传感器。
电感式传感器具有结构简单，工作可靠，测量精度 高，零点稳定，输出功率较大等一系列优点，其主 要缺点是灵敏度、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。
这种传感器能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。
一、差动变压器式传感器工作原理
螺线管式差动变压器由初级线圈，两个次级线圈和插入线圈 中央的圆柱形铁芯等组成。
1-活动衔铁；2-导磁外壳
3-骨架； 4-初级绕组w
5-次级绕组w2a；6-次级绕组w2
螺线管式差动变压器按线圈绕组排列的方式不同可分为一节、 二节、三节、四节和五节式等类型。 一节式灵敏度高，三节式零点残余电压较小，通常采用的是 二节式和三节式两类。
三、自感式传感器的测量电 路 电感式传感器的测量电路有交流电桥式、交流变压器式以及
谐振式等几种形式。
交流电桥测量电路
变压器交流电桥
谐振调幅式测量电路
谐振调频式测量电路
四、自感式传感器的应用
1．变隙电感式压力传感器
变隙电感式压力传感器由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成， 衔铁与膜盒的上端连在一起。
3．变间隙式传感器的结构
由两个相同的电感线圈Ⅰ、Ⅱ和磁路组成 测量时，衔铁通过导杆与被测位移量 相连，当被测体上下移动时，导杆带 动衔铁也以相同的位移上下移动，使 两个磁回路中磁阻发生大小相等，方 向相反的变化，导致一个线圈的电感 量增加，另一个线圈的电感量减小， 形成差动形式。
比较单线圈和差动两种变间隙式电感传感器特性，可得到如下结论： ①差动式比单线圈式的灵敏度高一倍。 ②差动式的非线性项等于单线圈非线性项乘以（Δδ/δ0）因子，因为 （Δδ/δ0）<<1，所以，差动式的线性度得到明显改善。 ③为了使输出特性能得到有效改善，构成差动的两个变隙式电感传感 器在结构尺寸、材料、电气参数等方面均应完全一致。
（1）变间隙式传感器的输出特性
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， 所以变隙式电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确 的。
（2）变面积式传感器的输出特性
变面积式自感传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下， 输入与输出呈线性关系；因此可望得到较大的线性范围。 但是与变气隙式自感传感器相比，其灵敏度降低。
当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生与压 力P大小成正比的位移。于是衔铁也发生移动，从而使气隙 发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表指示 值就反映了被测压力的大小。
2．变隙式差动电感压力传感器
变隙式差动电感压力传感器，是由C形弹簧管、衔铁、铁芯和线圈等组成。
当被测压力进入C形弹簧管时，C形弹簧管产生变形，其自由端发生位移， 带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小 相等、符号相反的变化，即一个电感量增大，另一个电感量减小。