传感器试题 于答案 - 图文

第4章 电感式传感器（P84）

4－7 已知一差动整流电桥电路如题4－7图所示。电路由差动电感传感器Z1、Z2及平衡电阻R 1、R2

?，另一个对角线为输出端U，试分析该电路的工作（R1=R2）组成。桥路的一个对角接有交流电源Ui0原理。

解：

忽略R3 、R4的影响，可知U0 ＝ UCD = UD－UC 。

?上端为正、下端为负时，VD1 、VD3 导通，等效电路如图（a）所示。 若电源电压Ui当差动电感传感器Z1 ＝Z＋?Z，Z2 ＝Z－?Z时，UC > UD，U0 为负。

当差动电感传感器Z1 ＝Z－?Z，Z2 ＝Z＋?Z时，UC < UD，U0 为正。

?上端为负、下端为正时，VD2 、VD4 导通，等效电路如图（b）所示。 若电源电压Ui当差动电感传感器Z1 ＝Z＋?Z，Z2 ＝Z－?Z时，UC > UD，U0 为负。

当差动电感传感器Z1 ＝Z－?Z，Z2 ＝Z＋?Z时，UC < UD，U0 为正。

?的正负如何，输出电压U0 的大小反映?Z的大小，U0 的正负极性反映?Z的正因此，无论电源电压Ui负情况（例如衔铁的移动方向）。

Z1 VD1 ? Z2 UiVD4 C

Z2 R1

R2 Z1

D + C VD2 R1 R3 mV R2 VD3 D R4 U0题4－7图

C Z1 Uo Z2 D R2 R1 Uo ~ － Ui

－ ~ Ui

+ 图（a） 图（b）

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4－8 已知变隙式电感传感器的铁芯截面积A＝1.5cm2，磁路长度L＝20cm，相对磁导率?1?5000，

?7气隙?0?0.5cm，????0.1mm，真空磁导率?0?4??10H/m，线圈匝数W?3000，求单端

式传感器的灵敏度?L/??。若将其做成差动结构形式，灵敏度将如何变化？

解：

?7已知：A0＝1.5cm2，?0?4??10H/m，W?3000。

单端式传感器的灵敏度为

?LW2?0A030002?4??10－7?1.5?10－4＝?＝33.9?H/m? 22－2??2?02??0.5?10?若将其做成差动结构形式，则灵敏度为单线圈式的两倍，且线性度也会得到明显改善。

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第5章 电容式传感器（P99）

5－3 图5—7为电容式液位计测量原理图。请为该测量装置设计匹配的测量电路，要求输出电压U0与液位h之间呈线性关系。

D

d

2?h(?1??) C?C0?D 1nd ?

H

h?1

图5-7 电容式液位变换器结构原理图

解：

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电容式液位计的电容值为：C?C0?2?h(?1??)2??H，其中C0?。

DD1n1ndd可见C与液面高度h呈线性关系。

可以看出，该结构不宜做成差动形式，所以不宜采用二极管双T形交流电桥，也不宜采用脉冲宽度调制电路。另外要求输出电压U0与液位h之间呈线性关系，所以不宜采用调频电路和运算放大器式电路。 可以采用环形二极管充放电法，具体电路如图所示。可将直流电流表改为直流电压表与负载电阻R的并联，R上的电压为U0，则有：

BCx其中，Cx为电容式液位计的电容值，f为方波的频率，ΔE=E2-E1为方波的幅值，Cd为平衡电容传感器初始电容的调零电容。当h=0时调节

VD1U0?RI?Rf?E(Cx?Cd)

AE2E1T1T2eVi1D2AV V R C i4i2C2??H，则输出电压U0与液位h之间Cd?C0?D1nd呈线性关系。

C Vi3D3VD4Cd环形二极管电容测量电路原理图

5－5 题5—5图为电容式传感器的双T电桥测量电路，已知R1?R2?R?40k?，RL?20k?，

e?10V，f?1MHz，C0?10pF，C1?10pF，?C1?1pF。求UL的表达式及对于上述已知参

数的UL值。 解：

eVD2VD1ABR2R1RLC1C2C0 UL

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(a)