思考题与习题
3—1 试述变隙式电感传感器的结构、工作原理和输出特性。

差动变隙式传感器有哪些优点?
3—2 为什么螺管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的位移范围?
3—3 如何提高螺管式电感传感器的线性度和灵敏度?
3—4 电感式传感器和差动变压器传感器的零点残余误差是怎样产生的?如何消除?
3—5 差动螺管式电感传感器与差动变压器传感器有哪些主要区别?
3—6 电感式传感器和差动变压器式传感器测量电路的主要任务是什么?变压器式电桥和带相敏检波的交流电桥，谁能更好地完成这一任务?为什么?
3—7 电感传感器测量的基本量是什么?请说明差动变压器加速度传感器和电感式压力传感器的基本原理?
3—8 差动变压器传感器的激励电压与频率应如何选择?
3—9 什么叫电涡流效应?什么叫线圈一导体系统?
3—10 概述高频反射式电涡流传感器的基本结构和工作原理?并说明为什么电涡流传感器也属于电感式传感器?
3—11 使用电涡流传感器测量位移或振幅时，对被测物体要考虑哪些因素?为什么?
3—12 电涡流的形成范围包括哪些内容?它们的主要特点是什么?
3—13 被测物体对电涡流传感器的灵敏度有何影响?
3—14 简述电涡流传感器三种测量电路(恒频调幅式、变频调幅式和调频式)的工作原理。

3—15 某差动螺管式电感传感器(参见图3-15)的结构参数为单个线圈匝数W=800匝，l=10mm，l c=6mm，r=5mm，r c=1mm，设实际应用中铁芯的相对磁导率µr=3000，试求：
(1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=?及其电感灵敏度足K L=?
(2)若将其接人变压器电桥，电源频率为1000Hz，电压E=1.8V，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器灵敏度K。

(3)若要控制理论线性度在1％以内，最大量程为多少?
图3-15 差动螺管式电感传感器习题图3-16 3—16 有一只差动电感位移传感器，已知电源电U sr=4V，f=400Hz，传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40Ω，L= 30mH，用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如习题3—16图所示，试求：
(1)匹配电阻R3和R4的值；
(2)当△Z=10时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值；
(3)用相量图表明输出电压sc U •与输入电压sr U •
之间的相位差。

3—17 如图3—17所示气隙型电感传感器，衔铁截面积S=4×4mm 2，气隙总长度δ= 0.8mm ，衔铁最大位移△δ=±0.08mm ，激励线圈匝数W=2500匝，导线直径d=0.06mm ，电阻率ρ=1.75×10-6Ω.cm ，当激励电源频率f=4000Hz 时，忽略漏磁及铁损，求：
(1)线圈电感值；
(2)电感的最大变化量；
(3)线圈的直流电阻值；
(4)线圈的品质因数；
(5)当线圈存在200pF 分布电容与之并联后其等效电感值。

图3-17 气隙型电感式传感器（变隙式）
3—18 如图3—15所示差动螺管式电感传感器，其结构参数如下：l =160mm ，r=4mm ， r c =2.5mm ，l c =96mm ，导线直径d=0.25mm ，电阻率ρ=1.75×10-6Ω·cm ，线圈匝数W 1=W 2=3000匝，铁芯相对磁导率µr =30，激励电源频率f=3000Hz 。

要求：
(1)画出螺管内轴向磁场强度H~x 分布图，根据曲线估计当△H<0.2(IN ／l)时，铁芯移动工作范围有多大?
(2)估算单个线圈的电感值L=?直流电阻R=?品质因数Q=?
(3)当铁芯移动±5mm 时，线圈的电感的变化量△L=?
(4)当采用交流电桥检测时，其桥路电源电压有效值E=6V ，要求设计电路具有最大输出电压值，画出相应桥路原理图，并求输出电压值。

3—19 某线性差动变压器式传感器用频率为1kHz ，峰一峰值为6V 的电源激励，设衔铁的运动为100Hz 的正弦运动，其位移幅值为±2mm ，已知传感器的灵敏度为2V/mm ，试画出激励电压、输入位移和输出电压的波形。