发布时间 : 星期三 文章《传感器原理及工程应用》第四版（郁有文）课后标准答案 - 图文更新完毕开始阅读
从传感器的输出特性可以看出，?L与??成非线性关系，为改善其非线性，通常采用差动变隙式电感传感器，如题图4—1所示，输出特性表达式为；
???????1???L?2L0???0??0?????????????024??????????
将上式与单线圈变隙式传感器相比，若忽略非线性项，其灵敏度提高一倍，若保留一项非线性项，则单线圈式
????L????L0?0????2?????L?2?????L，而差动式0?0?3??由于?<<1，因此，
0差动式的线性度得到明显改善。
3. 差动变压器式传感器有几种结构形式？各有什么特点？
答：差动变压器式传感器有变隙式差动变压器式和螺线管式差动变压器式传感器二种结构形式。变隙式差动变压器传感器的输出特性为电压与
W2W1比值成正比，然而
W2U0??W2Ui????W1?0，输出
W1比值与变压器的
00体积与零点残余电压有关。应综合考虑；U与?成反比关系，因此要求?越小越好，但较小的?使测
00量范围受到约束，通常在0.5mm左右。
螺线管式差动变压器式传感器的输出特性是激
励电压U和激磁频率f的函数，理论上，灵敏度K与
U、f成正比关系，而实际上由于传感器结构的不对
称、铁损、磁漏等因素影响，K与f不成正比关系，
K一般在400Hz～10KHz范围内K有较大的稳定值，
与U不论在理论上和实际上都保持较好的线性关系。一般差动变压器的功率控制在1瓦左右，因此U取值在3～8伏范围之内。为保证传感器有较好的线
11性度，其测量范围为线圈骨架长度的10到4。因此可
以测量大位移范围。
4. 差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？
答：差动变压器式传感器在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下，其等效电路如题图4—4所示。其中U为初级线
1 题图4-4差动变压器式传感器等效电路 圈L的激励电压，r为初级线圈
1a1直流电阻，L为初级线圈交流电
12a2b
感，r，r为两次级线圈直流电阻，L，L为两次
2a2b 级线圈的交流电感。初级线圈与两次级线圈的互感
系数为M，M，线圈W的感应电势为E，线圈W的
122a2a2b感应电势为E。
2b5. 差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？
答：差动电压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压。对零点残余电压进行频谱分析，发现其频谱主要由基波和三次谐波组成，基波产生的主要原因是传感器两个次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，三次谐波产生的原因主要是磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和，磁滞）所造成的。消除或减小零点残余电压的主要方法有：①尽可能保证传感器几何尺寸，线圈电气参数和磁路的相互对称。②传感器设置良好的磁屏蔽，必要时再设置静电屏蔽。③将传感器磁回电路工作区域设计在铁芯曲线的线性段。④采用外电路补偿。⑤配用相敏检波测量电路。
6. 简述相敏检波电路的工作原理，保证其可靠工作的条件是
题图4—6 相敏检波电路
什么？
答：相敏检波电路如题图4—6﹙ａ﹚所示。图中V，
D1VD2，VD3，VD4为四个性能相同的二极管。以同一方向
串联接成一个闭合回路，组成环形电桥。输入信号U2（差动变压器式传感器输出的调谐波电压）通过变压器T加入环形电桥的一个对角线上，参考信号U12S通过变压器T加到环形电桥的另一个对角线上，为保证相敏检波电路可靠工作，要求U的幅值要远大
S于输入信号U的幅值，以便有效控制四个二极管的
2导通状态，且U和差动变压器式传感器激励电压US1由同一振荡器供电。保证二者同频同相（或反相）。当?x>0时，U与U同频同相。V，V截止，V，V2SD1D4D2D3导通，则可得题图4—6﹙ｂ﹚所示等效电路。其输出电压表达式为
D2D3u0?RL?u1n1?R?2RL?，在U2与US均为负半周
D4时，V、V截止，V、V导通，则题图4—6﹙ｃ﹚
D1所示为等效电路，其输出电压表达式亦为
u0?RL?u1n1?R?2RL?，这说明只要位移?x>0，不论U2与US是
L正半周还是负半周，负载电阻R两端得到的电压始终为正。当?x<0时，采用上述相同方法可以得到输