第1章 传感与检测技术基础
第2章 电阻式传感器
第3章 电感式传感器
1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？ 2、说明
3、变气隙长度自感式传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？
W2?0S0 答：根据变气隙自感式传感器的计算式：L?，线圈自感的大小，即线圈
2l0自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l0有关；
传感器的非线性误差：r?[须使
?l?l?()2??]?100%。由此可见，要改善非线性，必l0l0?l要小，一般控制在0.1~0.2。（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l0l0应尽量小，故?l不能过大。）
W2?0S?LdL???传感器的灵敏度：Kl?，由此式可以看出，为提高灵敏度可增2?ldl2?l0加线圈匝数W，增大等效截面积S0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l0，效果最明显。 4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过 11、互感式
12、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？
答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。但实际输出并不为零，这个电
压就是零点残余电压。
残差产生原因：
① 由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。
② 存在寄生参数；
③ 供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。 ④ 供电电源很好，但磁路本身存在非线性。 ⑤ 工频干扰。
差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除： ①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R； ②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等
③采用试探法。在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。 ④采用带相敏整流的电桥电路。
⑥ 拆圈法：通过实验，依次拆除二次线圈1~2圈，调整线圈的感抗。方法麻烦，但行之有效。
（注：若按教材的回答也算正确）
13、何谓涡流效应？
14、为什么电涡流传感器被归类为电感式传感器？它属于自感式还是互感式？
答：电感式传感器是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感的改变来实现非电量的检测。电涡流传感器是建立在电磁场理论的基础上的，当检测线圈通以交变电流并接近被测导体时，由于涡流效应，会在被测导体表面形成电涡流；同时电涡流与检测线圈相互作用，会引起检测线圈的阻抗变化。因为这种作用机理是建立在磁场相互作用的基础上，所以电涡流传感器归类为电感式传感器。
根据电涡流传感器的检测原理，再结合电涡流传感器的等效电路及分析，检测线圈阻抗变化正是检测线圈与“涡流线圈”之间的互感系数相互作用引起，所以是互感式。 15、
16、简述压磁效应，并与应变效应进行比较。
22、某变气隙长度电感传感器，铁芯横截面积S=1.5cm2，磁路长度L=20 cm，相对磁导
率μi=5000，气隙lδ=0.5 cm，△l=0.1 m m，真空磁导率μ0=4π×50-7H/m-1，线圈匝数W=3000，求该单极式电感传感器的灵敏度△L/△l。若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？
解：变气隙型电感传感器，磁路总磁阻：
lil?20?10?20.5?10?2Rm???2??2??4?4?S?S5000??(1.5?10)??(1.5?10)i?1ii000n ?1?1020.51(?2?)?1?0?(1.5?10?4)500?0?(1.5?10?2)?2
所以对于导磁体，其磁阻可以忽略。 （以上计算可省略） 所以线圈自感L为：
W2?0S30002?4??10?7?1.5?10?4?3L???169.65?10(H)?169.65(mH) ?22l?2?0.5?10该单极式电感传感器的灵敏度：
W2?0S30002?4??10?7?1.5?10?4?LdL????2?ldl2?l?2?(0.5?10?2)2 ?169.65?100.5?10?2?3
?33.93(H/m)若做成差动结构形式，其灵敏度将是单极式灵敏度的2倍，即： 差动结构的灵敏度为67.86(H/m)。