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安徽师范大学2012－2013学年第二学期
2010级电子信息工程专业《传感器原理与应用》期中考试试卷(时间90分钟)
题号
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
得分
一、简述题（每小题10分，共30分，学号为单数做1、3、5；学号为双数做2、4、6）
1．简述高频反射式电涡流传感器测厚度的工作原理。
答：（1）电涡流式传感器的工作原理是电涡流效应，即当一块金属导体放置在一变化的磁场中时，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内旋转的现象。本传感器即在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关而设计的。
（2）线圈和被测金属导体之间存在磁性联系，且在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关的特点，高频反射式是只利用一个通有正弦交变电流的线圈，由于电流的变化，在线圈周围产生一个正弦交变磁场。当被测导体置于该磁场内时，在被测导体内产生电涡流，电涡流也将产生交变磁场，该磁场的方向与的方向相反。由于磁场的反作用，抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化，以此获得线圈与导体之间的距离。本传感器先固定和基准面的距离x，再将被测物体放在基准面上以后，可测出传感器与被测物体之间的距离d，于是可求出被测物体的厚度h=x-d。
2．简述低频透射式电涡流传感器测厚度的工作原理。
答：（1）电涡流式传感器的工作原理是电涡流效应，即当一块金属导体放置在一变化的磁场中时，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内旋转的现象。本传感器即在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关而设计的。
（2）线圈和被测金属导体之间存在磁性联系，且在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关的特点，其测量厚度的原理不同：
测厚度的低频透射式电涡流传感器如图所示由两个线圈组成，一个为发射线圈，一个为接收线圈，分别位于被测金属材料的两侧。由振荡器产生的低频电压U1加到发射线圈L1的两端后，线圈中流过一个同频率的交流电流，并在其周围产生一个交变磁场，若两线圈间不存在被测物体，那么L1的磁力线就能直接贯穿L2，于是L2的两端就会感应出一交变电动势E，它的大小与U1的幅值、频率以及L1、L2的匝数、结构和两者间的相对位置有关，如果这些参数是确定的，E就是定值。
当L1和L2之间放入金属板后，金属板内就会产生涡流I，涡流I损耗了部分磁场能量，使到达L2上的磁力线减少，从而引起E的下降。金属板的厚度越大，产生的涡流就越大，损耗的磁场能量就越大，E就越小，由此建立交变电动势E与厚度之间的关系。
3．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。
答：传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电缆电容的影响。传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。
4．根据二阶环节的幅频特性与相频特性图，分析固有频率和阻尼比的关系。
答：从图中分析可看出，当w/wn1时，A(w
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