差动变压器式传感器测量位移

3.电容传感器的工作原理

由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如图6-4所示，如果不考虑边缘效应，其电容量为

当被测参数变化使得A、d或ε发生变化时，电容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输出。因此，电容式传感器可分为变极距式（改变极板距离d）、变面积式（改变极板面积S）和变介质式（改变介电常数r）3种类型。

图6-4　两个平行板组成的电容传感器

（1）变极距式传感器

若因外界因素导致传感器出现线位移，使两极板间的距离d发生变化，而两电极间的覆盖面积A、极板间介电常数ε不发生变化，则引起电容值的相对变化。

（2）变面积式传感器

若因外界因素导致传感器出现线位移或角位移，使电极间的覆盖面积A发生变化，而两电极间的距离d、极板间介电常数ε不发生变化，则引起电容值的相对变化。

（3）变介电常数式传感器

若因外界因素导致传感器的两个极板间的介电常数ε发生变化，而两电极间的距离d、覆盖面积A不发生变化，则引起电容值的相对变化。

二、电容传感器的测量电路

1.桥式电路

将电容传感器接入交流电桥作为电桥的一个臂或两个相邻臂，另外的两臂可以是电阻、电容或电感，也可以是变压器的两个次级线圈，如图6-5所示。

图6-5　各种桥式电路

在如图6-5（h）所示的电桥（变压器式电桥）中，使用元件少，桥路内阻值最小，目前使用较多。在该形式的电桥中，变压器的次级绕组由两个具有中心抽头并相互紧密耦合的电感线圈L1，L2组成，它们构成电桥的两臂；电桥的另外两臂由差动式电容传感器Cx1，Cx2组成。电桥平衡时，输出电压Uo=0V。交流电桥平衡的条件为

当Cx1，Cx2变化时，电桥的平衡被破坏，电桥上产生一定的输出电压，输出电压与桥臂上电容值的变化量成正比。空载输出电压为

2.调频电路

调频电路将电容传感器作为LC振荡器谐振回路的一部分。当被测量发生变化时，电容Cx随之变化，使得振荡器频率f产生相应的变化，计算机测得频率f的变化就可算得Cx的数值。由于该振荡器频率f受电容Cx调制，故该电路称为调频电路。如图6-6所示为LC振荡器调频电路框图。

图6-6　调频电路的原理框图

LC振荡器的频率可由式（6-4）决定

振荡器输出的高频电压是一个受电容控制的调频波，调频波经限幅放大器放大后在鉴频器中转换为电压的变化输出，由仪表指示出来。

3.脉冲宽度调制电路

脉冲宽度调制电路是利用对传感器电容的充电、放电，使电路输出脉冲的宽度随传感器电容值的变化而变化，通过低通滤波器得到对应被测量变化的直流信号。脉冲宽度调制电路如图6-7所示，它由比较器（IC1，IC2）双稳态触发器IC3以及电容充电、放电回路组成。

图6-7　脉冲宽度调制电路

在图6-7中，C1，C2为差动式传感器的两个电容；UR为其参考电压。输出电压Uo由A，B两点间的电压经低通滤波器滤波后获得。

三、电容传感器的应用

电容传感器是把被测量转换为电容量变化的一种参量型传感器。电容传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，由于形式多种多样，传感器电容值相差很大。电容传感器可分为变面积变化式、变间隙式、变介电常数式3类。变面积变化式一般用于测量角位移或较大的线位移。变间隙式一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化。变介电常数式常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。这种传感器具有高阻抗、小功率、动态范围大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等优点。

【任务实施】

一、模块选择

本单元通过电容传感器、电容传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架实现位移的检测。

①电路框图如图6-8所示。电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经过差动放大器放大后，用数字电压表显示出来。

图6-8　电容传感器实验电路框图

②图6-8中的电容转换电路图如图6-9所示。图中的信号发生器用于产生方波信号。电容转换由二极管环形电桥完成，二极管环形电桥工作原理如图6-9所示。

固定频率的方波脉冲由A点输入，在方波的上升沿，C0被充电，充电途径是VD3→C0；与此同时，Cx1也被充电，其充电途径是C9→VD5→Cx1。在方波的下降沿，C0和Cx1都放电，C0的放电途径是C0→VD4→C9；Cx1的放电途径是Cx1→VD6。由于C9在一个周期内的充电和放电平均电流分别为：IU=fVPCx1和ID=fVPC0，式中f是脉冲频率，VP为方波峰值电压，因此，AB间的平均电流I=ID-IU=fVP（C0-Cx1）。从该式中可以看出，电容的变化与AB间的电路成正比。

在图6-9中，增加了L1，L2，C10和R6。L1和L2对高频方波的阻抗很大，而直流电阻很小，与R6一起形成了AB间的直流通路，使充放电流的直流分量得以通过。C10用作滤波。这样在R6两端就有与电容变化量成正比的直流电压输出。

图6-9　电容转换电路原理图

③电容传感器接线图如图6-10所示。

图6-10　电容传感器接线图

二、数据检测

①固定好位移台架，将电容式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示在12mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆与电容传感器动极旋紧。然后调节两个滚花螺母，使电容传感器的动极上表面与静极上表面基本平齐，且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺母旋紧。

②差动放大器调零。

③将可变电容Cx1与固定电容C0接到实验板上，位移台架的接地孔与转换电路板的地线相连。

④接通电源，调节测微器使输出电压Uo接近零，然后上移或下移测微器1mm，调节差动放大器增益，使输出电压的值为200～400mV，再回调测微器，使输出电压为0mV，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，将位移量X与对应的输出电压Uo记入表6-2中。

表6-2　位移测量记录表

⑤根据表6-2中的数据计算电容传感器的系统灵敏度和非线性误差。

【展示评价】

【思考与练习】

一、填空题

1.电容式传感器是以各种类型的_________作为传感元件，通过传感元件将被测量的变化转换为_________的变化，再经测量电路转换为_________、_________或频率。

2.电容式传感器的电容变化范围很小，故通常采用测量电路。常用的测量电路有________、_________和_________。

3.ε，A，d3个参数中任一个的变化都将引起电容的变化。在实际应用中，常常使3个参数中的两个保持不变，而改变其中一个参数来使电容发生改变。因此，电容式传感器可分为3种类型，分别是_________、_________和_________。

4.电容式传感器的工作原理可用平行板电容器来说明，平行板电容器的电容为。

二、选择题

1.如将变面积式电容传感器接成差动形式，则其灵敏度将（　　）。

A.保持不变　　　B.增大1倍　　　C.减小1倍　　　D.增大2倍

2.用电容传感器测量固体或液体物位时，应选用（　　）。

A.变间隙式　　B.变面积式　　C.变介电常数式　　D.空气介质变间隙式

3.下列不属于电容传感器测量电路的是（　　）。

A.调频测量电路　　　　B.运算放大器电路

C.脉冲宽度调制电路　　D.相敏检波电路

4.当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（　　）。

A.灵敏度会增加　　　　B.灵敏度会减小

C.非线性误差增加　　　D.非线性误差不变

三、简答题

1.根据电容式传感器工作原理，可将其分为哪几种类型？各适用于什么场合？

2.影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？提高其灵敏度可以采取哪些措施，将带来什么后果？

【知识拓展】

在变极间距离的电容传感器中，由于减小极间距离可以提高灵敏度，大多用来测量微米级的位移，一般极板间距离不超过1mm，最大位移量应限制在间距的1／10范围内；在变极板工作面积的传感器中，可以测量厘米级的位移。在电容传感器中，正确选择电容的大小是很重要的。合理的设计既可以使传感器满足测量范围的要求，又可以提高灵敏度，减小非线性误差。一般其电容的变化在103～104pF，相对值ΔC／C的变化则在10-6～1。电容元件输出阻抗一般为106～108Ω，该数值还与所采用的交流电源频率有关。为了减小绝缘电阻的影响和提高灵敏度，电源频率一般采用在50kHz以上，但是采用高频电源使信号放大、传输等问题比低频时复杂得多。

任务二　电涡流传感器测量位移

【任务分析】

知道电涡流传感器的工作原理、分类及用途，认识在电子设备中所用电涡流传感器的种类及外形，理解电涡流传感器的特性及主要参数，能根据实验模块完成位移的测量。

【知识准备】

在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心——转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。

一、什么是涡流

在许多电工设备中都存在大块导体（如发电机和变压器的铁芯和端盖等）。当这些大块导体处在变化的磁场中或在磁场中切割磁力线时，其内部都会感应出电流。这些电流的特点是：在大块导体内部自成闭合回路，呈旋涡状流动。因此，称为涡旋电流，简称涡流。例如，含有圆柱导体芯的螺管线圈中通有交变电流时，圆柱导体芯中出现的感应电流或涡流，如图6-11所示。

二、电涡流传感器结构

1.高频反射式电涡流传感器

高频反射式电涡流传感器主要由线圈和框架组成，如图6-12所示。

图6-11　电涡流示意图

1—线圈；2—框架；3—衬套；4—支架；5—电缆；6—插头图

图6-12　高频反射电涡流传感器的结构

由于电涡流式传感器的主体是激磁线圈，所以线圈的性能和几何尺寸、形状对整个测量系统的性能将产生重要的影响。一般情况下，线圈的导线采用高强度漆包线；要求较高的场合，可用银或银合金线；在较高温度条件下，需要用高温漆包线。

2.低频透射式电涡流传感器

低频透射式电涡流传感器的结构如图6-13所示。发射线圈L1和接收线圈L2分置于被测金属板的上下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，当低频（音频范围）电压e1加到线圈L1的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板，使线圈L2产生感应电动势e2。但由于涡流消耗部分磁场能量，使感应电动势e2减少，当金属板越厚时，损耗的能量越大，输出电动势e2越小。因此，若金属板材料的性质一定，则利用e2的变化即可测量厚度。

图6-13　低频透射式电涡流传感器结构

测量厚度时，激励频率应选得较低。频率太高，贯穿深度小于被测厚度，不利于进行厚度测量，通常选激励频率为1kHz左右。

三、工作原理

电涡流传感器是基于电磁感应原理而工作的，但又完全不同于电磁感应，并且在实际测量中要避免电磁感应对其的干扰。电涡流的形成：现假设有一线圈中的铁芯是由整块铁磁材料制成的，此铁芯可以看成是由许多与磁通相垂直的闭合细丝所组成，因而形成了许多闭合的回路。当给线圈通入交变的电流时，由于通过铁芯的磁通是随着电流做周期性变化的，因此在这些闭合回路中必有感应电动势产生。在此电动势的作用下，形成了许多旋涡形的电流，这种电流就称为电涡流。

当线圈中通过高频电流i时，线圈周围产生高频磁场，该磁场作用于金属体，但由于趋肤效应，不能透过具有一定厚度的金属体，而仅作用于金属表面的薄层内。在交变磁场的作用下金属表面产生了感应电流Ie，即为涡流。感应电流也产生一个交变磁场并反作用于线圈上，其方向与线圈原磁场方向相反。这两个磁场相互叠加，就改变了原来线圈的阻抗Z，Z的变化仅与金属导体的电阻率ρ、导磁率u、激励电磁强度i、频率f、线圈的几何形状r以及线圈与金属导体之间的距离有关。线圈的阻抗可以用以下的函数式表示：Z=F（ρ，u，i，f，d）。当被测对象的材料一定时，ρ，u为常数，仪表中的i，f，d也为定值，于是Z就成为距离d的单值函数。

四、测量电路

1.调频电路

传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离x的函数，即f=L（x），该频率可由数字频率计直接测量，或通过f-V变换，用数字电压表测量对应的电压。振荡器电路如图6-14（b）所示。它由克拉泼电容三点式振荡器（C2，C3，L，C和V1）以及射极输出电路两部分组成。振荡器的频率为

图6-14　调频式测量电路

为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将L，C装在传感器内。此时电缆分布电容并联在大电容C2，C3上，因而对振荡频率f的影响将大大减小。

2.调幅式电路

由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成的石英晶体振荡电路如图6-15所示。石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振回路提供一个频率（f0）稳定的激励电流io，LC回路输出电压为

当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率f0，回路呈现的阻抗最大，谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L随距离x的变化而变化。因此，输出电压也随x而变化。输出电压经放大、检波后，由指示仪表直接显示出x的大小。

图6-15　调幅式测量电路

五、电涡流传感器的应用

电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。

【任务实施】

一、模块选择

本单元通过电感式传感器、电感式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架实现位移的检测。

①自感式差动变压器电路图如图6-16所示。

图6-16　自感式差动变压器实验电路图

传感器的两个次级线圈（N2，N3）作为交流电桥的两个桥臂，R1，R2为另外两个桥臂，VD1，VD2，VD3，VD4组成相敏整流器，A，B之间输入交流电压，M，N之间输出脉动直流电压，经R3，R4，C1滤波后输出直流电压。

②自感式差动变压器实验接线图如图6-17所示。

图6-17　自感式差动变压器实验接线图

二、数据检测

①固定好位移台架，将电感式传感器置于位移台架上。调节测微器使其指示在12mm左右，将测微器装入台架上部的开口处，再将测微器的测杆与电感式传感器的可动铁芯旋紧。然后调节两个滚花螺母，使铁芯离开底面10mm，注意要使铁芯能在传感器中轻松滑动，再将两个滚花螺母旋紧。

②差动放大器调零。

③接通电源，调节信号源输出幅度电位器RP2到较大位置，平衡电位器RP1处于中间位置，调节测微器使输出电压接近零，然后上移或下移测微器1mm，调节差动放大器增益使输出电压的值为300mV左右，再回调测微器使输出电压为0mV。此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，将位移量X和对应的输出电压Uo记入表6-3中。

表6-3　电涡流传感器位移量X与输出电压Uo数据

三、注意事项

注意安装顺序，要使铁芯能在传感器中轻松滑动，再将两个滚花螺母旋紧。

【展示评价】

【思考与练习】

一、填空题

1.电涡流传感器可分为_________和_________两大类。

2.利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较好的灵敏度，应该让_________与_________的距离远远小于_________。

3.涡流式传感器的信号调理电路主要有定_________、_________和_________几种形式。

4.涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的_________效应。

二、选择题

1.电磁炉主要是应用了（　　）技术。

A.微波　　　B.电涡流　　　C.热电式　　　D.红外

2.电涡流式传感器是利用（　　）材料的电涡流效应工作的。

A.金属导电　　　B.半导体　　　C.非金属　　　D.2PVF

3.电涡流式传感器激磁线圈的电源是（　　）。

A.直流　　　B.工频交流　　　C.高频交流　　　D.低频交流

4.对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压（　　）。

A.最大　　　B.最小　　　C.随机变化　　　D.中间点

三、简答题

1.简述电涡流式传感器的工作原理。

2.电涡流传感器测量位移与其他位移传感器比较，其主要优点是什么？电涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？

【知识拓展】

电涡流式传感器能实现非接触式测量，而且是根据与被测导体的耦合程度来测量，因此，可以通过灵活设计传感器的构形和巧妙安排它与被测导体的布局来达到各种应用的目的。在测量位移方面，除可直接测量金属零件的动态位移、汽轮机主轴的轴向窜动等位移量外，它还可测量如金属材料的热膨胀系数、钢水液位、纱线张力、流体压力、加速度等可变换成位移量的参量。在测量振动方面，它是测量汽轮机、空气压缩机转轴的径向振动和汽轮机叶片振幅的理想器件。还可以用多个传感器并排安置在轴侧，并通过多通道指示仪表输出至记录仪，以测量轴的振动形状并绘出振型图。在测量转速方面，只要在旋转体上加工或加装一个有凹缺口的圆盘状或齿轮状的金属体，并配以电涡流传感器，就能准确地测出转速。此外，利用导体的电阻率与温度的关系，保持线圈与被测导体之间的距离及其他参量不变，就可测量金属材料的表面温度，还能通过接触气体或液体的金属导体来测量气体或液体的温度。电涡流测温是非接触式测量，适用于测低温到常温的范围，且有不受金属表面污物影响和测量快速等优点。保持传感器与被测导体的距离不变，还可实现电涡流探伤。探测时如遇到裂纹，导体电阻率和导磁率就发生变化，电涡流损耗，从而输出电压也相应改变。通过对这些信号的检验就可确定裂纹的存在和方位。电涡流传感器还可用作接近度传感器和厚度传感器以及用于金属零件计数、尺寸检验、粗糙度检测和制作非接触连续测量式硬度计。

任务三　差动变压器式传感器测量位移

【任务分析】

差动变压器式传感器主要用于测量位移及振动，包括高炉的炉顶水平检测、升降机的监控、数控机床模拟检测用的测微头、耐火材料的热膨胀检测、轮胎的偏心量检测、工件的尺寸和开关偏差检测等领域，本次任务通过差动变压器式传感器对位移检测，掌握差动变压器的工作原理、特性和位移测量的方法。

【知识准备】

差动变压器是根据变压器的基本原理制成的，主要由衔铁、初级绕组和次级绕组组成，初级绕组和次级绕组间的互感量会随着衔铁的移动而发生变化。由于两个次级绕组在使用时反向串接，以差动方式输出，因此，称为差动变压器式传感器，简称差动变压器。

一、差动变压器的结构

按结构不同，差动变压器可分为变隙式、变面积式和螺管式3种类型，见表6-4。

表6-4　差动变压器的结构类型及性能比较

二、差动变压器的工作原理

差动变压器的等效电路如图6-18所示，给初级绕组N1施加励磁电压ui，根据变压器的工作原理，在两个次级绕组N21和N22中产生感应电动势E21和E22，由于两个次级绕组反向串接，因此，差动输出电压为

差动变压器的测量电路常采用差分相敏检波电路和差分整流电路，几种典型的差分整流电路如图6-19所示，差动变压器的两个次级绕组线圈电流分别整流后，以它们的差值作为输出。图6-19（a）至图6-19（b）用于连接低阻抗负载，是电流输出型；图6-19（c）至图6-19（d）用于连接高阻抗负载，是电压输出型。图6-19中可调电阻用于调整零点输出电压。

图6-18　差动变压器的等效电路

图6-19　差分整流电路

四、差动变压器的应用

1.振动计

将差动变压器安装在悬臂梁上可构成振动计，如图6-20所示。

图6-20　振动计的结构及其测量电路框图

2.液位计

如图6-21所示为差动变压器的液位计，差动变压器的衔铁与浮子刚性连接，当设定某一液位使衔铁处于中心位置时，差动变压器输出信号uo=0V；当液位上升或下降时，浮子随之上升或下降，导致衔铁发生位移，输出电压uo≠0V，其大小与衔铁的位移（即液位的变化）成正比。通过相应的测量电路便能测定该液位的高低，并以一定的方式显示出来。

3.差动压力变送器

差动压力变送器适用于测量各种液体、水蒸气及气体的压力，主要由膜盒、随膜盒膨胀与收缩的铁芯、感应线圈以及电子线路等组成，如图6-22所示。

图6-21　差动变压器的液位计

图6-22　差动压力变送器

【任务实施】

一、模块选择

本单元通过电感式传感器、电感式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架实现位移的检测。

①差动变压器由一个初级线圈和两个次级线圈及一个铁芯组成，当铁芯移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化使次级线圈的感应电势产生变化，一个次级线圈的感应电势增加，另一个则减少，将两个次级线圈反向串接，就可引出差值输出，其输出电势反映出铁芯的位移量。

②差动变压器实验电路图如图6-23所示。

③差动变压器位移特性实验接线图如图6-24所示。

图6-23　差动变压器实验电路图

图6-24　差动变压器位移特性实验接线图

二、数据检测

①固定好位移台架，将电感式传感器置于位移台架上。调节测微器使其指示在12mm左右，将测微器装入台架上部的开口处，再将测微器的测杆与电感式传感器的可动铁芯旋紧。然后调节两个滚花螺母，使铁芯离开底面10mm，注意要使铁芯能在传感器中轻松滑动，再将两个滚花螺母旋紧。

②差动放大器调零。

③将信号源的两输出端A，B接到传感器的初级线圈N1上，传感器次级线圈N2，N3分别接到转换电路板的C，D与H，I上，并将F与L用导线连接，将差动放大器与数字电压表连接好。这样构成差动变压器实验电路。

④接通电源，调节信号源输出幅度电位器RP2到较大位置，平衡电位器RP1处于中间位置，调节测微器使输出电压接近零，然后上移或下移测微器1mm，调节差动放大器增益使输出电压的值为300mV左右，再回调测微器使输出电压为0mV。此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，将位移量X和对应的输出电压Uo记入表6-5中。

表6-5　差动变压器传感器位移量X与输出电压Uo的数据

三、注意事项

①由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同。

②由于铁芯的B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能相互抵消。为减小零点残余电压，一般会作以下措施：

a.在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称，铁芯材料均匀。

b.在电路上进行补偿，一般会加串联电阻、并联电容、反馈电阻或反馈电容等。

【展示评价】

【思考与练习】

一、填空题

1.差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，故把这个不为零的电压称为_________电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正、负）可采用_________电路。

2.差动变压器的灵敏度一般可达_________V／mm，行程越小，灵敏度_________。

3.单线圈电感传感器与差动式电感传感器的特性比较可以看出，差动式电感传感器的线性较_________，灵敏度较_________。

4.差动电感和变压器线性范围为线圈骨架长度的_________左右。

二、选择题

1.适当提高励磁电压，能提高灵敏度，以（　　）为宜；电源频率以（　　）为宜。

A.220V　4kHz　　　B.1V　50Hz　　　C.10V　直流电　　　D.10mV　100Hz

2.传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了（　　）。

A.提高灵敏度

B.将输出的交流信号转换成直流信号

C.使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度

D.使检波后的交流电压能反映检波前直流信号的相位和幅度

3.车间用电感测微仪的装置来测量直径范围为1～10mm轴的直径误差，应选择线性范围为（　　）的电感传感器为宜。

A.10mm　　　B.3mm　　　C.1mm　　　D.12mm

4.远距离传送信号，应选用具有（　　）输出的标准变送器。

A.0～2V　　　B.1～5V　　　C.0～10mA　　　D.4～20mA

三、简答题

1.为什么在差动变压器的标定电路中要加移相器？作用是什么？

2.差动变压器标定的含义，为什么要进行标定？

【知识拓展】

一、差动变压器往往会产生零点残余电压，主要原因如下：

①由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同。

②由于铁芯B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能相互抵消。

二、为减小零点残余电压，一般会作以下措施：

①在设计和工艺上，力求做到磁路对称，线圈对称，铁芯材料均匀。

②在电路上进行补偿，一般会加串联电阻、并联电容、反馈电阻或反馈电容等。

【项目小结】

通过本项目的学习，应掌握如下知识重点：电容传感器、电涡流传感器、差动变压器式传感器的基本原理、基础参数。

通过本项目的学习，应掌握如下实践技能：针对所测位移范围选择合适的测量方法；会调试位移测量电路。