【正文】 沿軸向粘貼，四個(gè)沿周向粘貼，應(yīng)變片的電阻值均為120Ω，材料彈性模量。解：已知：F＝10kN，外徑，內(nèi)徑，R＝120Ω，K＝，Ui＝10V。應(yīng)變片4感受軸向應(yīng)變：應(yīng)變片8感受周向應(yīng)變：滿量程時(shí)，電橋的輸出為：第四章電感式傳感器1. 說(shuō)明差動(dòng)變隙電壓傳感器的主要組成，工作原理和基本特性。主要由鐵芯，銜鐵，線圈三部分組成。工作時(shí)，銜鐵與被測(cè)件相連，當(dāng)被測(cè)體上下移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)銜鐵也以相同的位移上下移動(dòng)，使兩個(gè)磁回路中磁阻發(fā)生大小相等方向相反的變化。其輸出特性為：若忽略上式中的高次項(xiàng)，可得為了使輸出特性能得到有效改善，構(gòu)成差動(dòng)的兩個(gè)變隙式電感傳感器在結(jié)構(gòu)尺寸、材料、電氣參數(shù)等方面均應(yīng)完全一致。當(dāng)選定鐵芯，銜鐵材料及尺寸，確定線圈的匝數(shù)及電氣特性，則。3. 差動(dòng)變壓器式傳感器有幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？答：差動(dòng)變壓器式傳感器有變隙式差動(dòng)變壓器式和螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器二種結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)綜合考慮；與成反比關(guān)系，因此要求越小越好，但較小的使測(cè)量范圍受到約束，通常在左右。一般差動(dòng)變壓器的功率控制在1瓦左右，因此取值在3～8伏范圍之內(nèi)。因此可以測(cè)量大位移范圍。其中為初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓，為初級(jí)線圈直流電阻，為初級(jí)線圈交流電感，為兩次級(jí)線圈直流電阻，為兩次級(jí)線圈的交流電感。5. 差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動(dòng)電壓器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓。消除或減小零點(diǎn)殘余電壓的主要方法有：①盡可能保證傳感器幾何尺寸，線圈電氣參數(shù)和磁路的相互對(duì)稱。③將傳感器磁回電路工作區(qū)域設(shè)計(jì)在鐵芯曲線的線性段。⑤配用相敏檢波測(cè)量電路。圖中，為四個(gè)性能相同的二極管。輸入信號(hào)（差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的調(diào)諧波電壓）通過(guò)變壓器加入環(huán)形電橋的一個(gè)對(duì)角線上，參考信號(hào)通過(guò)變壓器加到環(huán)形電橋的另一個(gè)對(duì)角線上，為保證相敏檢波電路可靠工作，要求的幅值要遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)的幅值，以便有效控制四個(gè)二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，且和差動(dòng)變壓器式傳感器激勵(lì)電壓由同一振蕩器供電。當(dāng)0時(shí)，與同頻同相。其輸出電壓表達(dá)式為，在與均為負(fù)半周時(shí)，、截止，、導(dǎo)通，則題圖4—6﹙ｃ﹚所示為等效電路，其輸出電壓表達(dá)式亦為，這說(shuō)明只要位移0，不論與是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻兩端得到的電壓始終為正。（為變壓器的變比）。題圖47 差動(dòng)整流電橋電路7. 已知一差動(dòng)整流電橋電路如題圖47所示。橋路的一個(gè)對(duì)角接有交流電源，另一個(gè)對(duì)角線為輸出端，試分析該電路的工作原理。① 當(dāng)被測(cè)輸入量為零時(shí)，傳感器與傳感器相等，此時(shí)若為正半周，則、導(dǎo)通，、截止，電流流經(jīng)，電流流經(jīng)，如果四只二極管具有理想特性（導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻為零，截止時(shí)內(nèi)阻為無(wú)窮大），則。若為負(fù)半周，則、導(dǎo)通，、截止，電流流經(jīng)，而電流流經(jīng)，此時(shí)，且如圖所示與方向相反。若為負(fù)半周，此時(shí)，則0，即不論為正半周還是負(fù)半周，輸出電壓始終為正。所以該測(cè)量電路輸出電壓幅值反映了被測(cè)量的大小，而的符號(hào)則反映了該被測(cè)量的變化方向。若做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，其靈敏度將如何變化？解：靈敏度：接成差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，則 靈敏度提高一倍。 電渦流式傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由電渦流式傳感器和被測(cè)金屬兩部分組成。 以上分析可知，若保持，參數(shù)不變，而只改變參數(shù)。測(cè)量出等效阻抗，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量的測(cè)量。 電渦流的徑向形成范圍的特點(diǎn)為：①金屬導(dǎo)體上的電渦流分布在以線圈軸線為同心，以（～）為半徑的范圍之內(nèi)（為線圈半徑），且分布不均勻。③電渦流密度的最大值在附近的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)。且隨著的增加，電渦流強(qiáng)度迅速減小。電渦流的軸向貫穿深度按指數(shù)規(guī)律分布，即電渦流密度在被測(cè)體表面最大，隨著深度的增加，按指數(shù)規(guī)律衰減。調(diào)頻式測(cè)量電路如題圖4—11﹙ａ﹚所示，傳感器線圈接入振蕩回路，當(dāng)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體距離改變時(shí)，在渦流影響下，傳感器的電感變化，將導(dǎo)致振蕩頻率變化，該變化的頻率是距離的函數(shù)，即，該電路輸出是頻率量，固抗干擾性能較好，但的表達(dá)式中有電容參數(shù)存在，為避免傳感器引線的分布電容影響。題圖4—11﹙ｂ﹚電渦流傳感器調(diào)幅式測(cè)量電路調(diào)幅式測(cè)量電路如題圖4—11﹙ｂ﹚所示，石英晶體振蕩器起恒流源作用，給諧振回路提供了一個(gè)激勵(lì)頻率穩(wěn)定的激勵(lì)電流，由傳感器線圈、電容器構(gòu)成一個(gè)振蕩電路，其輸出電壓，當(dāng)金屬導(dǎo)體遠(yuǎn)離電渦流傳感器或去掉時(shí)，并聯(lián)諧振回路的諧振頻率即為石英振蕩頻率，回路呈現(xiàn)的阻抗最大，諧振回路上的輸出電壓也最大；當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近傳感器線圈時(shí)，線圈的等效電感發(fā)生變化，導(dǎo)致回路失諧而偏離了激勵(lì)頻率，從而使輸出電壓降低，的數(shù)值隨距離的變化而變化，因此，輸出電壓也隨而變化。變間隙型可測(cè)量位移，變面積型可測(cè)量直線位移、角位移、尺寸，變介電常數(shù)型可測(cè)量液體液位、材料厚度。？答：采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，可以使非線性誤差減小一個(gè)數(shù)量級(jí)。請(qǐng)為該測(cè)量裝置設(shè)計(jì)匹配的測(cè)量電路，要求輸出電壓與液位h之間呈線性關(guān)系?？梢?jiàn)C與液面高度h呈線性關(guān)系。另外要求輸出電壓與液位h之間呈線性關(guān)系，所以不宜采用調(diào)頻電路和運(yùn)算放大器式電路?？蓪⒅绷麟娏鞅砀臑橹绷麟妷罕砼c負(fù)載電阻R的并聯(lián)，R上的電壓為，則有：其中，Cx為電容式液位計(jì)的電容值，f為方波的頻率，ΔE=E2E1為方波的幅值，Cd為平衡電容傳感器初始電容的調(diào)零電容。C0UL5－5 題5—5圖為電容式傳感器的雙T電橋測(cè)量電路，已知。解：5－8 題5—8圖為二極管環(huán)形電橋檢波測(cè)量電路，為恒壓信號(hào)源，和是差動(dòng)式電容傳感器，是固定電容，其值，設(shè)二極管正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大，信號(hào)輸出經(jīng)低通濾波器取出直流信號(hào)。（b）Up為負(fù)半周時(shí)－~UpC0C0CC2C1DAB＋（a）Up為正半周時(shí)＋~UpC0C0CC1C2DAB－解：等效電路為：當(dāng)Up為正半周時(shí)，DD3導(dǎo)通，等效電路如圖（a）所示。電容、和的阻抗分別為：?！摺喈?dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，所以；當(dāng)時(shí)，所以。0tUp0tUA0teAB0tUB0tUA0tUB21CC0tUA0tUA0teAB0tUB21CC0tUA0tUA0teAB第六章 壓電式傳感器？什么叫縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。？答：其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質(zhì)量一定的情況下與加速度值成正比。第七章 磁電式傳感器？霍爾電勢(shì)與哪些因素有關(guān)？答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。