现代传感理论与技术试题

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1、中北大学2013/2014学年第二学期现代传感理论与技术课程考试题目一、（共10分）常见的电感式传感器有哪些？对其工作原理应用进行简单的说明。举例说明电感式传感器的应用。答：常见的电感式传感器：变磁阻式传感器—变磁阻式转速传感器、差动变压器式传感器—互感式、电涡流式传感器—电涡流式。①变磁阻式传感器-变磁阻式转速传感器：原理：它利用磁通变化而产生感应电势，其电势大小取决于磁通变化的速率。这类传感器按结构不同又分为开磁路式和闭磁路式两种。开磁路式转速传感器结构比较简单，输出信号较小，不宜在振动剧烈的场合使用。闭磁路

2、式转速传感器由装在转轴上的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成。内、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴上一起转动时，由于内、外齿轮的相对运动，产生磁阻变化，在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便可测出相应转速值。应用：压力测量、力与力矩测量、加速度测量、位移的测量、振幅的测量、厚度的测量、转速测量和涡流探伤等。②差动变压器式传感器—互感式：原理：主要是由一个线框和一个铁芯组成,在线框上绕有一组初级线圈作为输入线圈(或称一次线圈),在同一线框上另绕两组次级线圈作为输出线圈(或称二次线圈),并在线框中央圆柱孔中

3、放入铁芯,当初级线圈加以适当频率的电压激励时,根据变压器作用原理,在两个次级线圈中就会产生感应电势,当铁芯向右或向左移动时,在两个次级线圈内所感应的电势一个增加一个减少。如果输出接成反向串联，则传感器的输出电压u等于两个次级线圈的电势差，因为两个次级线圈做得一样，因此，当铁芯在中央位置时，传感器的电压u为0，当铁芯移动时，传感器的输出电压u就随铁芯位移x成线性的增加。如果以适当的方法测量u，就可以得到与x成比例的线性读数。应用：因为差动变压器作为位移传感器的优良特性，几乎在一切工业领域得到了应用1）钢铁工业： 高

4、炉的炉顶水平检测、连续铸造轧辊间隙、砂型振动、凸度等检测，铁水包、中间包等滑动水口的位置检测等。2）重型电机工业：蒸汽透平的主阀、旁通阀的阀升程检测，升降机的姿势监控等。第10页共10页3）工程机械工业：数控机床模拟检测用的测量头。4）陶瓷工业：耐火材料的热膨胀检测，模板玻璃的形状检测。5）船舶、车辆工业：柴油机的燃料分类位置检测，汽车发动机的燃料喷射阀的动态特性检测，轮胎、车轮的偏心量检测。6）测重机工业：自动计量袋装重量的装置，沥青送料装置计重机。7）计测仪器、试验机工业：用于金属材料和塑料等牵引试验、蠕变试

5、验，流量计、液面计的信号变换部分，土木建筑构件的机械试验。8）一般工业：组装轴承的隔片选片机，冲压时的动作偏差检测，工件的尺寸和形状偏差检测等。③电涡流式传感器原理：电涡流式传感器有时也叫电感式接近传感器。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近传感器所能检测的物体必须是导电体。通常，电感式传感器由四大部分组成：线圈、振荡器、触发电路及放大输出电路。振荡器产生一个高频电磁场

6、，由线圈引出，然后再在传感器的感应端发出。当金属目标接近这一电磁场时，金属物体内将产生涡流，涡流的产生将吸收电磁场和震荡器的能量。当金属物体不断靠近传感器端面，能量的被吸收而导致衰减，当衰减达到一定程度时，触发电路将触发开关输出信号，从而达到非接触式之检测目的。应用：电涡流式传感器可应用于测量振动，位移，厚度，转数，温度，硬度等参数，还可以进行无损探伤。KD2306电涡流式传感器在位移方面的应用，可用于旋转机器轴向位移和胀差检测。二、（共10分）光电传感器的基本工作原理和基本组成。工作原理：光电传感器是通过把光强

7、度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。第10页共10页由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出

8、的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射到光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.基本组成：光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。