【正文】 特性。螺線管式差動(dòng)變壓器按線圈繞組排列的方式不同可分為一節(jié)、二節(jié)、三節(jié)、四節(jié)和五節(jié)式等類型，一節(jié)式靈敏度高，三節(jié)式零點(diǎn)殘余電壓較小，通常采用的是二節(jié)式和三節(jié)式兩類。提高兩次級(jí)線圈磁路和電路的對(duì)稱性，可改善輸出電壓的線性度。，有哪些方法可以進(jìn)行殘余電壓補(bǔ)償？解: 差動(dòng)變壓器輸出電壓在零點(diǎn)總有一個(gè)最小的輸出電壓。殘余電壓補(bǔ)償方法：①提高差動(dòng)變壓器的組成結(jié)構(gòu)及電磁特性的對(duì)稱性；②引入相敏整流電路，對(duì)差動(dòng)變壓器輸出電壓進(jìn)行處理；③采用外電路補(bǔ)償。？電渦流傳感器可以進(jìn)行哪些非電量參數(shù)測(cè)量？該傳感器可將哪些物理量轉(zhuǎn)換為電量進(jìn)行輸出？解: 電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過金屬導(dǎo)體時(shí)，金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流的流線呈閉合回線，類似水渦形狀，故稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)?？晌灰?、厚度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、溫度等物理量轉(zhuǎn)換為電量輸出。不能判斷位移的方向，需采用整流電路或相敏檢波電路。解：自感式傳感器又叫電感式傳感器，其有變間隙式、變面積式、螺線管式（變氣隙導(dǎo)磁系數(shù)）三種結(jié)構(gòu)類型。，并說明如何改善？解：電感式傳感器即為自感式傳感器，對(duì)于變間隙式自感傳感器輸出存在非線性誤差。采用差動(dòng)電路。尺寸已示于圖中。圖中所注尺寸單位均為mm。解：電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過金屬導(dǎo)體時(shí)，金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流的流線呈閉合回線，類似水渦形狀，故稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。，LL2為傳感器的兩差動(dòng)電感線圈的電感，其初始值均為L(zhǎng)0。試寫出輸出電壓uo與傳感器電感變化量△L間的關(guān)系。解：電橋輸出電壓為Uab=UacUbc。第四章 電容式傳感器思考題與習(xí)題答案？解：電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型三種類型。解：電容式傳感器是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過轉(zhuǎn)換電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。變極距型的輸出存在非線性誤差，變面積型和變介質(zhì)型的輸出是線性的。？敘述二極管雙T型交流電橋的工作原理。二極管雙T型交流電橋的工作原理見書中。直線位移型電容式傳感器當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng)△x后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為C=εb（a△x）/d=C0εb?采取什么措施可改善其非線性特征?解：下圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。當(dāng)活動(dòng)極板因被測(cè)參數(shù)的改變而引起移動(dòng)時(shí)，兩極板間的距離d發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間的電容量C。同時(shí)還可以看出，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d過小時(shí)。為此,一般是在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。，其測(cè)量電路采用變壓器交流電橋。試求當(dāng)動(dòng)極板上輸入一位移量Δx=5mm時(shí),電橋輸出電壓uo為多少？解：根據(jù)測(cè)量電路可得mV。求當(dāng)電容傳感動(dòng)極板上輸入一位移量△x=,電路輸出電壓uo為多少？解：由測(cè)量電路可得 V，并與單極式電容傳感器相比較。，其傳感器的極板半徑r=4mm，假設(shè)與被測(cè)工件的初始間隙δ0=，已知極板間介質(zhì)為空氣，空氣介電常數(shù)ε0=1012F/m，試問①如果傳感器與工件的間隙變化量Δδ=+10μm，那么電容變化量為多少?②如果測(cè)量電路的靈敏度K=100mV/pF，則在Δδ=+1μm時(shí)的輸出電壓為多少?解：（1）根據(jù)公式 ，其中S=（2）根據(jù)公式 ，可得到=，電容式傳感器能夠測(cè)量哪些物理參量？解：電容式傳感器是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過轉(zhuǎn)換電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。電容式傳感器不但廣泛用于位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量的精密測(cè)量，還應(yīng)用于壓力、壓差、液面、料面、成份含量等方面的測(cè)量。解：優(yōu)點(diǎn)：(1) 溫度穩(wěn)定性好(2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(3) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好（4）可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有平均效應(yīng)。主要應(yīng)用在非電量測(cè)量和自動(dòng)檢測(cè)中，電容傳感元件的實(shí)際相對(duì)變化量與傳感元件的固有電感（包括引線電感）有關(guān)。、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)就應(yīng)當(dāng)關(guān)閉閥門，停止加水，試分析用應(yīng)變片式或電容式傳感器系統(tǒng)來解決該問題的途徑和方法。第五章 壓電式傳感器思考題與習(xí)題答案？什么是逆壓電效應(yīng)？壓電效應(yīng)有哪些種類？壓電傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)是什么？能否用壓電傳感器測(cè)量靜態(tài)壓力？解：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)。結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)： 在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構(gòu)成一個(gè)壓電組件。使用時(shí)，兩片壓電芯片上必須有一定的預(yù)緊力，以保證壓電組件在工作中始終受到壓力作用，同時(shí)可消除兩片壓電芯片因接觸不良而引起的非線性誤差，保證輸出信號(hào)與輸入作用力間的線性關(guān)系,因此需要測(cè)量電路具有無限大的輸入阻抗。故壓電傳感器只能作動(dòng)態(tài)測(cè)量。在電場(chǎng)作用下，沿該軸方向的機(jī)械變形最明顯； 光軸：Z軸晶體上、下晶錐項(xiàng)點(diǎn)連線重合，也叫中性軸，光線沿該軸通過時(shí)，無折射及壓電效應(yīng)。則在X軸的正向出現(xiàn)正電荷，在Y、Z軸方向則不出現(xiàn)電荷。當(dāng)石英晶體受到沿Y軸方向的壓力作用時(shí)，在X軸正方向的晶體表面上出現(xiàn)負(fù)電荷。當(dāng)晶體受到沿Z軸方向的力（無論是壓力或拉力）作用時(shí)，因?yàn)榫w在X方向和Y方向的變形相同，正、負(fù)電荷中心始終保持重合，電偶極矩在X、Y方向的分量等于零。，作為壓電元件比較他與石英晶體有哪些特點(diǎn)？解：石英晶體整個(gè)晶體是中性的，受外力作用而變形時(shí)，沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(yīng)。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。當(dāng)極化后的壓電陶瓷受到外力作用時(shí)，其剩余極化強(qiáng)度將隨之發(fā)生變化，從而使一定表面分別產(chǎn)生正負(fù)電荷。壓電陶瓷的參數(shù)也會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化老化，壓電陶瓷老化將使壓電效應(yīng)減弱。傳感器與電荷放大器連接的電路其輸出電壓與壓電元件的輸出電荷成正比，電纜電容的影響小。解：？解：如作用在壓電組件上的力是靜態(tài)力，則電荷會(huì)泄露，無法進(jìn)行測(cè)量。？為什么？解：基本考慮點(diǎn)是如何更好的改變傳感器的頻率特性，以使傳感器能用于更廣泛的領(lǐng)域。測(cè)量電路的作用是進(jìn)行阻抗變換和放大，即要求測(cè)量電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，通常用高輸入阻抗運(yùn)放。 ＝10pC／MPa，連接靈敏度K2=／pC的電放大器，所用的筆式記錄儀的靈敏度K3=25mm／V，當(dāng)壓力變化Δp=8MPa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移為多少?解：記錄筆在記錄紙上的偏移為S=10258=16mm，測(cè)量回路的總電容為100pF，試求用壓電式加速度計(jì)相配測(cè)量1Hz低頻振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的幅值誤差。解： 計(jì)算得：=，其無阻尼固有頻率f0=32kHz，若要求傳感器的輸出幅值誤差在5%以內(nèi)，試確定傳感器的最高響應(yīng)頻率。解：1）在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構(gòu)成一個(gè)壓電組件。 2）如果按相同極性粘貼，相當(dāng)兩個(gè)壓電片（電容）串聯(lián)。第六章 磁電式傳感器思考題與習(xí)題答案？解：磁敏式傳感器是通過磁電作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)式的，它不需要輔助電源就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，是有源傳感器。變磁阻式傳感器可以用于測(cè)量位移和尺寸，也可以測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換為位移量的其他參數(shù)力、張力、壓力、壓差、應(yīng)變、轉(zhuǎn)短、速度和加速度等。只要在測(cè)量電路中加上微分電路或積分電路即可得到加速度或位移信號(hào)。磁電感應(yīng)式傳感器也稱為電動(dòng)式傳感器或感應(yīng)式傳感器。 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、重量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出的裝置。解：霍爾式位移傳感器的輸出電動(dòng)勢(shì)，在一定范圍內(nèi)，由于dB/dx=常數(shù)，則dUH/dx=KHIdB/dx=常數(shù)，所以UH正比于位移x。 霍爾元件的不等位電勢(shì)是霍爾元件在額定控制電流作用下，在無外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電勢(shì)，可用輸出的