傳感器與檢測技術(shù)(編輯修改稿)
2024-09-18 09:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 頻反相。需要采用專門的相敏檢波電路辨別位移的方向 如何通過相敏檢波電路實(shí)現(xiàn)對位移大小和方向的判定？相敏檢波電路的原理是通過鑒別相位來辨別位移的方向， 即差分變壓器輸出的調(diào)幅波經(jīng)相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測量信號(hào)。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓， 負(fù)位移輸出負(fù)電壓， 電壓值的大小表明位移的大小， 電壓的正負(fù)表明位移的方向。 電渦流式傳感器的線圈機(jī)械品質(zhì)因素會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？產(chǎn)生電渦流效應(yīng)后， 由于電渦流的影響， 線圈復(fù)阻抗的實(shí)部 （等效電阻） 增大、 虛部 （等效電感）減小，因此，線圈的等效機(jī)械品質(zhì)因素下降。 為什么電渦流式傳感器被歸類為電感式傳感器？它屬于自感式還是互感式？電渦流式傳感器的等效電氣參數(shù)都是互感系數(shù)M^2的函數(shù)。 通?？偸抢闷涞刃щ姼械淖兓M成測量電路，因此，電渦流式傳感器屬于（互感式）電感式傳感器。，可以將電容式傳感器分為哪幾種類型？各有何特點(diǎn)？ 變面積式、變極距式、變介電常數(shù)；變極板間距型電容式傳感器的特點(diǎn)是電容量與極板間距成反比，適合測量位移量。變極板覆蓋面積型電容傳感器的特點(diǎn)是電容量與面積改變量成正比，適合測量線位移和角位移。變介質(zhì)型電容傳感器的特點(diǎn)是利用不同介質(zhì)的介電常數(shù)各不相同，通過改變介質(zhì)的介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)對被測量的檢測，并通過電容式傳感器的電容量的變化反映出來。適合于介質(zhì)的介 電常數(shù)發(fā)生改變的場合。 試討論變極距型電容式傳感器的非線性及其補(bǔ)償方法。 有一個(gè)直徑2m、高5m的鐵桶，往桶內(nèi)連續(xù)注水，當(dāng)注水?dāng)?shù)量達(dá)到桶容量的 80%時(shí)停止，試分析用應(yīng)變片式傳感器或電容式傳感器來解決該問題的途徑和方法。采用應(yīng)變式傳感器時(shí)， 把應(yīng)變片貼在圓筒的外壁上，電阻分別受縱向和橫向應(yīng)變，并把應(yīng)變電阻組成差動(dòng)結(jié)構(gòu)的測量電路。變介電常數(shù)型電容傳感器測液位（差分式），通過測量水內(nèi)的重力，來控制注水?dāng)?shù)量。 試分析電容式厚度傳感器的工作原理。在被測帶材的上下兩邊各置一塊面積相等與帶材距離相同 的極板，這樣極板與帶材就形成了兩個(gè)電容器。把兩塊極板用導(dǎo)線連接起來，就成為一個(gè)極 板，而帶材則是電容傳感器的另一個(gè)極板，其總電容C=C1+C2。金屬帶材在軋制過程中不斷 向前送進(jìn)，如果帶材厚度發(fā)生變化，將會(huì)引起它上下兩個(gè)極板間距的變化，即引起電容量的 變化。如果電容量C 作為交流電橋的一個(gè)臂，電容的變化會(huì)引起電橋的不平衡，經(jīng)過放大、 檢波、濾波，最后在儀表上顯示出帶材的厚度。 試推導(dǎo)圖 519 所示變介質(zhì)型電容式位移傳感器的特性方程 C=f(x)。 設(shè)真空的介電常數(shù)為ε0，圖中ε2 ?ε1，極板寬度為W。其他參數(shù)如圖519 所示。，設(shè)δ=d=1mm，極板為正方形（邊長50mm）。ε1=1，ε2=4,。試針對 x=0~50mm的范圍內(nèi)，繪出此位移傳感器的特性曲線，并給以適當(dāng)說明。 什么是壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？某些電介質(zhì)，沿一定方向施加外力使其變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象而在表面出現(xiàn)正負(fù)電荷，外力去掉后，又恢復(fù)成不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。當(dāng)在壓電材料上施加交流電壓時(shí)，會(huì)使壓電材料產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)而變形，這種由電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。 什么是壓電式傳感器？它有何特點(diǎn)？其主要用途是什么？利用壓電效應(yīng)制成的傳感器稱為壓電式傳感器， 其特點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)簡單、 體積小、 重量輕、工作頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、工作可靠、測量范圍廣等。壓力式傳感器的用途：與力相關(guān)的動(dòng)態(tài)參數(shù)測量，如動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊、振動(dòng)等，它可以把加速度、壓力、位移、溫度等許多非電量轉(zhuǎn)換為電量。 試分析石英晶體的壓電效應(yīng)機(jī)理。石英晶體內(nèi)部為正立方體結(jié)構(gòu)，從晶體上切下一塊晶片，分析其壓電效應(yīng)：當(dāng)沿x軸方向施加作用力，將在yz平面上產(chǎn)生電荷，其大小為，當(dāng)沿著 y 軸方向施加作用力，仍然在 yz 平面上產(chǎn)生電荷，但極性相反，其大小為，當(dāng)沿著 z 軸方向施加作用力，不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，沒有電荷產(chǎn)生。 試分析壓電陶瓷的壓電效應(yīng)機(jī)理。壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。其內(nèi)部晶粒有一定的極
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