电感式传感器计算题

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

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸

第 5次课 2 学时

上次课复习： 上一章讲述了电阻式传感器（应变片式传感器）的工作原理、分类、结构、特性、测量电路以及应用。重点掌握应变片式传感器的工作原理、其特性，以及电阻应变片常用测量电路。 本次课题（或教材章节题目）：第4章 电感式传感器 4.1 变磁阻式传感器（原理、特性及其应用） 4.2 差动变压器式传感器（原理、特性及其应用） 教学要求：掌握自感式、互感式传感器的工作原理、输出特性；理解电感式传感器的测量电路，了解电感式传感器的应用。 重 点：掌握变磁阻式、差动变压器式传感器的工作原理及其特性。 难 点：自感和互感传感器的输出特性和测量电路 教学手段及教具：多媒体课件 讲授 讲授内容及时间分配： 4.1 变磁阻式传感器（原理、特性及其应用） 45分钟 4.2 差动变压器式传感器（原理、特性及其应用） 45分钟 课后作业 课本第86页 4-1，4-3、4-8 参考资料 郁有文，常健等.传感器原理及工程应用.西安：西安电子科技大学出版社，2003. 陈杰，黄鸿.传感器与检测技术.北京：高等教育出版社，2002.

1. 某压力传感器的校准数据如下表如示。试用端基法求其基准直线，并确定该压力传感器的灵敏度和线性度。 压力(MPa) 输出电压（mV） 0.00 -2.7 0.02 0.6 0.04 4.0 0.06 7.4 0.08 10.9 0.10 14.4

2. 设一力传感器可作为二阶系统来处理，已知传感器的固有频率为?0=200Hz，阻尼比

?=0.6，静态灵敏度为k=9.6，试求： （1） 该传感器的动态输入输出方程； （2） 该传感器的频率传递函数；

（3） 如果该传感器用于测量力F=sin(400t)，试求该传感器的稳态输出； （4） 试分析当测量的外力为2000KHz时，此传感器的稳态输出。

3.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。

4.一应变片的电阻R=100Ω，灵敏系数k=2.10，用作应变为1000με的传感元件

(1)求ΔR和ΔR/R；

(2)若惠斯登电桥初始时已平衡，电源电压U=4V，求在此应变下的输出电压UO；

-42

5.如将两个100Ω电阻应变片平等地粘贴在钢制

1. 某压力传感器的校准数据如下表如示。试用端基法求其基准直线，并确定该压力传感器的灵敏度和线性度。 压力(MPa) 输出电压（mV） 0.00 -2.7 0.02 0.6 0.04 4.0 0.06 7.4 0.08 10.9 0.10 14.4

2. 设一力传感器可作为二阶系统来处理，已知传感器的固有频率为?0=200Hz，阻尼比

?=0.6，静态灵敏度为k=9.6，试求： （1） 该传感器的动态输入输出方程； （2） 该传感器的频率传递函数；

（3） 如果该传感器用于测量力F=sin(400t)，试求该传感器的稳态输出； （4） 试分析当测量的外力为2000KHz时，此传感器的稳态输出。

3.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。

4.一应变片的电阻R=100Ω，灵敏系数k=2.10，用作应变为1000με的传感元件

(1)求ΔR和ΔR/R；

(2)若惠斯登电桥初始时已平衡，电源电压U=4V，求在此应变下的输出电压UO；

-42

5.如将两个100Ω电阻应变片平等地粘贴在钢制

1、有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图所示。①请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。

②若该梁悬臂长L=0.25m，宽b= 0.06m，厚h=0.003m，弹性模量E?7?1010Pa，应变片灵敏度系K=2，应变片空载电阻R?120?，应变片中心距固定端x= 0.4L，现受一向下力F =1N，试求此时四个应变片的电阻值。 (梁上各处应变??6(L?x)F) bh2ER1R4R2R3LFhR1R2+U0R3xR4-

??6(L?x)6?（1?0.4）?0.25m?5 F??1N?2.38?1022102bhE0.06m?(0.003m)?7?10N/m?R?K???R?RK??120Ω?2?2.38?10?5?0.005712Ω R对于R1,R4???0??R?0 R1?R4?120.005712Ω 对于R2,R3???0??R?0 R2?R3?119.994288Ω

2、阻值R?120?，灵敏系数K?2的电阻应变片与阻值120?的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2??和2000??时，分别求出单臂、半桥差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵

《传感器与传感器技术》计算题

解题指导（供参考）

第1章 传感器的一般特性

1-5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F?S）为50~10=40(mV)

可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV)

当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?1??100%?4%

140?20.8???100%?16%

240?181-6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1） 30dy?3y?1.5?10?5T dtdy?4.2y?9.6x dt式中，y为输出电压，V；T为输入温度，℃。 （2） 1.4式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，

钱钧传感器_06数字式传感器

传感器原理及应用

Principles and Applications of Transducer

机械与汽车工程学院

主讲：钱钧

电邮：qianjun@

地址：机械楼604室

2011年5月10日

钱钧传感器_06数字式传感器

传感器在汽车安全上的应用 沃尔沃XC60的城市安全系统

激光雷达，检测前方10m范围，车速

<30km/h

钱钧传感器_06数字式传感器

课前回顾

电介质

内部带电粒子因受原子、分子的内力或分子间的力约束，导致电荷只能在微观（如分子）范围内微小移动，即束缚电荷理想的电介质是绝缘体，内部无自由电荷（即可移动宏观距离的电荷）在外电场作用下能产生电极化（形成极化电荷）现象的物质统称为电介质

无极分子电介质：分子的正电荷中心与负电荷中心重合，如CO2有极分子电介质：分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，如H2O 两类电介质

钱钧传感器_06数字式传感器

课前回顾

电偶极子

两个相距较近的等量异号点电荷+q与-q所组成的带电系统电偶极子中，电荷的电量与负、正电荷之间位移向量 G G的乘积

电偶极矩

p= q l

简称电矩，是矢量，反映电偶极子整体电性质的物理量单位体积中所有分子的电偶极矩的矢量和

电极化强度

传感器大作业

题 目： 光电式传感器 系 院： 信息工程学院 专 业： XXXXXXXXXX 班 级： XXXXXXXXXXXX

姓 名： 小王 学 号： 201000000

目录

光电式传感器............................................................................................................ 1 光电传感器内容 ....................................................................................................... 2

1.1 工作原理.............................................................................

第4章磁电式传感器

磁电式传感器是通过磁电作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器、霍尔式传感器都是磁电式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电势的；霍尔式传感器为载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。它们原理并不完全相同，因此各有各的特点和应用范围。

4.1 霍尔式传感器本章要点

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4.1 霍尔式传感器

霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。

?霍尔效应和霍尔元件材料?霍尔元件构造及测量电路?霍尔元件的主要技术指标?霍尔元件的补偿电路

?霍尔式传感器的应用举例

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4.1.1霍尔效应和霍尔元件材料

?

??

霍尔效应

现象：一个宽为b,厚为a的半导体处于磁场中，当通有电流时，其两端会产生电场——霍尔效应。

F??原因：洛仑兹力?fL?qv?B电场力??L

动态平衡

fE?qEHFE

EH是霍尔电场；UH是霍尔电势（电压）。且

??UHfL?fE ? qvB?qEH?qbUH? bvB返回

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4.1.1霍尔效应和霍尔元件材料

dqII??navbe ? v?利用

dtneabIBU

传感器检测 课件

被测非电量

电磁 感应

自感系数L

互感系数M

测量 电路

U、I、f

自感式传感器 电感式传感器 互感式传感器 电涡流式传感器

传感器检测 课件

电感式传感器定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现 非电量电测的装置。 感测量：位移、振动、压力、应变、流量、比 重等。 种类：根据转换原理，分自感式、互感式、电 涡流式三种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。

传感器检测 课件

电感式传感器优点： ①结构简单、可靠，测量力小 ②分辨力高 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。 不足：存在交流零位信号，不宜高频动态测量。

传感器检测 课件

3.1 自感式传感器3.1.1 自感式传感器的工作原理NΦ L I线圈线圈匝数

铁芯

I为线圈中所通交流电的有效值。IN Φ RM总磁阻

δ Δδ

衔铁

图3-1 变磁阻式传感器

两式联立得:

N2 L RM

传感器检测 课件

而

RM RF R L1 L2 1 A1 2 A2导磁率 磁导率 H/m

其中