【正文】 霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小正比于激勵(lì)電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度，且當(dāng)或的方向改變時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)的方向也隨著改變，但當(dāng)和的方向同時(shí)改變時(shí)霍爾電動(dòng)勢(shì)極性不變。在一定條件下，壓電晶體受力后產(chǎn)生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。在石英晶體中，通常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”， 而把沿機(jī)械軸y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的現(xiàn)象，稱為“順壓電效應(yīng)”。波形如圖所示。則。當(dāng)Up為負(fù)半周時(shí)，DD4導(dǎo)通，等效電路如圖（b）所示。要求：① 分析檢波電路測(cè)量原理；② 求橋路輸出信號(hào)的表達(dá)式；~低通濾波器UpC0C0CC1C2D1D2D3D4eABDABt題5—8圖③ 畫(huà)出橋路中、在、三種情況下的波形圖（提示：畫(huà)出正負(fù)半周的等效電路圖，并標(biāo)出工作電流即可求出的表達(dá)式）。求的表達(dá)式及對(duì)于上述已知參數(shù)的值。當(dāng)h=0時(shí)調(diào)節(jié)，則輸出電壓與液位h之間呈線性關(guān)系。V環(huán)形二極管電容測(cè)量電路原理圖R C V 可以采用環(huán)形二極管充放電法，具體電路如圖所示。可以看出，該結(jié)構(gòu)不宜做成差動(dòng)形式，所以不宜采用二極管雙T形交流電橋，也不宜采用脈沖寬度調(diào)制電路。圖57 電容式液位變換器結(jié)構(gòu)原理圖解：電容式液位計(jì)的電容值為：，其中。5－3 圖5—7為電容式液位計(jì)測(cè)量原理圖。電容式傳感器具有以下特點(diǎn)：功率小，阻抗高，由于電容式傳感器中帶電極板之間的靜電引力很小，因此，在信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中，只需要施加較小的作用力，就可以獲得較大的電容變化量及高阻抗的輸出；動(dòng)態(tài)特性良好，具有較高的固有頻率和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；本身的發(fā)熱對(duì)傳感器的影響實(shí)際上可以不加考慮；可獲取比較大的相對(duì)變化量；能在比較惡劣的環(huán)境條件下工作；可進(jìn)行非接觸測(cè)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造；輸出阻抗較高，負(fù)載能力較差；寄生電容影響較大；輸出為非線性。第五章？每種類型各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？答：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有三種基本類型，即變極距(d)型（又稱變間隙型）、變面積(A)型和變介電常數(shù)(ε)型。通 題圖4—11﹙ａ﹚電渦流傳感器調(diào)頻式測(cè)量電路常將封裝在傳感器內(nèi)，此時(shí)電纜分布電容并聯(lián)在大電容上，因而對(duì)振蕩頻率的影響大大減小。11． 電渦流傳感器常用測(cè)量電路有幾種？其測(cè)量原理如何？各有什么特點(diǎn)？答：電渦流傳感器常用的測(cè)量電路有：調(diào)頻式測(cè)量電路和調(diào)幅式測(cè)量電路二種。當(dāng)利用電渦流式傳感器測(cè)量位移時(shí)，只有在=～。電渦流強(qiáng)度與距離呈非線性關(guān)系。②在線圈軸線（即短路環(huán)的圓心處）內(nèi)渦流密度為零。10． 電渦流的形成范圍包括哪些內(nèi)容？它們的主要特點(diǎn)是什么？答：電渦流的形成范圍包括電渦流的徑向形成范圍、電渦流強(qiáng)度與距離的關(guān)系和電渦流的軸向貫穿深度。則就僅僅是關(guān)于單值函數(shù)。當(dāng)線圈中通以交變電流時(shí)，其周?chē)a(chǎn)生交變磁物，置于此磁物中的導(dǎo)體將感應(yīng)出交變電渦流，又產(chǎn)生新的交變磁物，的作用將反抗原磁物，導(dǎo)致線圈阻抗發(fā)生變化，的變化完全取決于導(dǎo)體中的電渦流效應(yīng)，而電渦流效應(yīng)既與導(dǎo)體的電阻率，磁導(dǎo)率，幾何尺寸有關(guān)，又與線圈的幾何參數(shù)、線圈中的激磁電流頻率有關(guān)，還與線圈和導(dǎo)體間的距離有關(guān)，因此，可得等效阻抗的函數(shù)差系式為（、）式中為線圈與被測(cè)體的尺寸因子。9． 何謂渦流效應(yīng)？怎樣利用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè)量？答：塊狀金屬導(dǎo)體置于變化著的磁物中，或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，所產(chǎn)生電渦流的現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。8. 已知變氣隙電感傳感器的鐵芯截面積cm2，磁路長(zhǎng)度cm，相對(duì)磁導(dǎo)率，氣隙cm，mm，真空磁導(dǎo)率H/m，線圈匝數(shù)，求單端式傳感器的靈敏度。③ 當(dāng)被測(cè)輸入量不等于零，且時(shí)，采用相同的分析方法同理可得：0，即不論為正半周還是負(fù)半周，輸出電壓始終為負(fù)。② 當(dāng)被測(cè)輸入量不等于零，且，若為正半周，此時(shí)有，0。且如題圖4—7所示與方向相反。解：題圖4—7為差動(dòng)整流電橋電路，為差動(dòng)電壓傳感器，為平衡電阻，為交流電源，、構(gòu)成一型濾波電路，輸出電壓為。電路由差動(dòng)電感傳感器、及平衡電阻、（）組成。故題圖4—6﹙ａ﹚所示相敏檢波電路輸出電壓的變化規(guī)律充分反映了被測(cè)位移量的變化規(guī)律，即電壓數(shù)值反映了大小，而極性則反映了位移的方向。當(dāng)0時(shí)，采用上述相同方法可以得到輸出電壓的表達(dá)式為。截止，導(dǎo)通，則可得題圖4—6﹙ｂ﹚所示等效電路。保證二者同頻同相（或反相）。以同一方向串聯(lián)接成一個(gè)閉合回路，組成環(huán)形電橋。題圖4—6 相敏檢波電路6. 簡(jiǎn)述相敏檢波電路的工作原理，保證其可靠工作的條件是什么？答：相敏檢波電路如題圖4—6﹙ａ﹚所示。④采用外電路補(bǔ)償。②傳感器設(shè)置良好的磁屏蔽，必要時(shí)再設(shè)置靜電屏蔽。對(duì)零點(diǎn)殘余電壓進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)其頻譜主要由基波和三次諧波組成，基波產(chǎn)生的主要原因是傳感器兩個(gè)次級(jí)繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對(duì)稱，三次諧波產(chǎn)生的原因主要是磁性材料磁化曲線的非線性（磁飽和，磁滯）所造成的。初級(jí)線圈與兩次級(jí)線圈的互感系數(shù)為，線圈的感應(yīng)電勢(shì)為，線圈的感應(yīng)電勢(shì)為。4. 差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路包括哪些元件和參數(shù)？各自的含義是什么？題圖44差動(dòng)變壓器式傳感器等效電路答：差動(dòng)變壓器式傳感器在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下，其等效電路如題圖4—4所示。為保證傳感器有較好的線性度，其測(cè)量范圍為線圈骨架長(zhǎng)度的到。螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器的輸出特性是激勵(lì)電壓和激磁頻率的函數(shù)，理論上，靈敏度與、成正比關(guān)系，而實(shí)際上由于傳感器結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱、鐵損、磁漏等因素影響，與不成正比關(guān)系，一般在400Hz～10KHz范圍內(nèi)有較大的穩(wěn)定值，與不論在理論上和實(shí)際上都保持較好的線性關(guān)系。變隙式差動(dòng)變壓器傳感器的輸出特性為，輸出電壓與比值成正比，然而比值與變壓器的體積與零點(diǎn)殘余電壓有關(guān)。從傳感器的輸出特性可以看出，與成非線性關(guān)系，為改善其非線性，通常采用差動(dòng)變隙式電感傳感器，如題圖4—1所示，輸出特性表達(dá)式為；將上式與單線圈變隙式傳感器相比，若忽略非線性項(xiàng)，其靈敏度提高一倍，若保留一項(xiàng)非線性項(xiàng)，則單線圈式，而差動(dòng)式由于1，因此，差動(dòng)式的線性度得到明顯改善。2. 變隙試電感傳感器的輸入特性與哪些因素有關(guān)？怎樣改善其非線性？怎樣提高其靈敏度？答：變隙試電壓傳感器的輸出特性為：其輸出特性與初始電壓量，氣隙厚度，氣隙變化量有關(guān)。導(dǎo)致一個(gè)線圈的電感量增加，另一個(gè)線圈的電感量減小，形成差動(dòng)形式。傳感器由兩個(gè)完全相同的電壓線圈合用一個(gè)銜鐵和相應(yīng)磁路。題圖41差動(dòng)變隙電壓傳感器答：差動(dòng)變隙電壓傳感器結(jié)構(gòu)如下圖所示。圓筒的橫截面積為彈性元件貼片位置及全橋電路如圖所示。要求：① 繪出彈性元件貼片位置及全橋電路；② 計(jì)算傳感器在滿量程時(shí)各應(yīng)變片的電阻；③ 當(dāng)橋路的供電電壓為10V時(shí)，計(jì)算電橋負(fù)載開(kāi)路時(shí)的輸出。則，當(dāng)兩者粘貼在一起時(shí)，電阻絲產(chǎn)生附加電阻變化為：= 當(dāng)測(cè)量的環(huán)境溫度從10℃變化到50℃時(shí)，金屬電阻絲自身溫度系數(shù)/℃。則應(yīng)變片敏感柵材質(zhì)為康銅。此時(shí)，如果試件材質(zhì)為合金鋼，線膨脹系數(shù)℃，電阻應(yīng)變片敏感柵材質(zhì)為康銅，其電阻溫度系數(shù)℃，線膨漲系數(shù)℃。（3） 若要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？并分析其電橋輸出電壓及非線性誤差大小。當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變?chǔ)?800μm/m，求：（1） 應(yīng)變片電阻變化量Δ