专题五 电涡流式传感器与电容式传感器（课件）-山东省职教高考《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测

专题五.电涡流式传感器与电容式传感器 《传感器及应用》（高教版） 专题复习讲练测 1 目录 01 考纲解读 03 考题讲解 05 归纳小结 02 知识点梳理 04 课内练习 2 常见考点： 1. 电涡流式传感器基本工作原理：电涡流式传感器利用电磁感应效应，通过感应电流的变化来测量物体的位置或运动状态。 2. 测量转换电路：测量转换电路用于将感应电流转换为可测量的电信号，常见的电路包括放大电路和信号处理电路，用于提高传感器的精度和灵敏度。 3. 电容式传感器基本工作原理：电容式传感器利用电容变化效应，当被测量物理量变化时，电容器的电容值也会相应变化。 一.考纲解读 3 一.考纲解读 考试要求 01 2.能够分析和比较不同测量转换电路的优缺点，理解其在不同应用场景中的选择依据。 02 3.能够应用所学知识解决实际问题，如选择合适的传感器及测量电路来满足特定测量需求。 03 1.能够清晰地描述电涡流式传感器和电容式传感器的基本工作原理和结构特点。 4 易考题型： 1. 选择题：能够清晰地描述电涡流式传感器和电容式传感器的基本工作原理和结构特点。 2. 解答题：能够分析和比较不同测量转换电路的优缺点，理解其在不同应用场景中的选择依据。3. 应用题：能够应用所学知识解决实际问题，如选择合适的传感器及测量电路来满足特定测量需求。 一.考纲解读 5 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 6 知识点梳理： 电涡流式传感器基本工作原理 （1）金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电流在金属体内自行闭合，通常称为电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而使激励线圈的阻抗发生变化。电涡流式传感器的工作原理就是基于这种涡流效应。 （2）电涡流式传感器的基本原理示意图如图 2-33 所示。一个通有交变电流 的传感线圈，由于电流的周期性变化，在线圈周围就产生一个交变磁场 H1。 二.知识点梳理和重点概念复习 7 知识点梳理： 结构与测量转换电路 1.电涡流式传感器的结构 电涡流式传感器的结构比较简单，图 2-35 所示是 CZF-1型涡流传感器的结构。它主要是一个固定在框架上的扁平圆线圈，线圈的导线要求选用电阻率小的材料，一般采用多股漆包铜线或银线绕制而成，放在传感器的端部。框架要求用损耗小、电性能好、热膨胀系数小的材料，一般可选用聚四氟乙烯、高频陶瓷等制成。CZF-1 系列传感器的性能见表 2-6。 二.知识点梳理和重点概念复习 8 知识点梳理： 2.测量转换电路 电涡流式传感器的测量转换电路有电桥法、调幅法和调频法。下面简要介绍调频法的工作原理，其转换电路原理框图如图 2-36 所示。 并联谐振回路的谐振频率为 二.知识点梳理和重点概念复习 9 知识点梳理： 电容式传感器基本工作原理及结构形式 电容式传感器的基本工作原理可以用图 2-40 所示的平板电容器来说明。当忽略边缘效应时，平板电容器的电容为 图2-41 表示一些电容式传感器原理的结构形式，其中:图 a、b 为变间隙式;图c、d、和f为变面积式;图g、h 为变介电常数式。图2-41a、b 是线位移传感器;图d 为角位移传感器;图 b、d 和f是差动式电容传感器。 二.知识点梳理和重点概念复习 10 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 11 知识点梳理： 测量转换电路 1.桥式电路 如图 2-42 所示为桥式转换电路。图2-42a 为单臂接法的桥式转换电路，高频电源经变压器接到电桥的一条对角线上，电容 C1、C2、C3、C4构成电桥的四臂，Cx为电容式传感器，交流电桥平衡时: 二.知识点梳理和重点概念复习 12 知识点梳理： 2.调频电路 （1）电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量使电容量发生变化后，就使振荡器的振荡频率发生变化。频率的变化在鉴频器中变换为电压振幅的变化，经过放大后就可以用仪表指示或用记录仪器记录下来。 （2）调频接收系统可以分为直放式调频和外差式调频两种类型。外差式调频线路比较复杂，但选择性好，特性稳定，抗干扰性能优于直放式调频。图 2-43a、b 分别表示这两种调频系统。 二.知识点梳理和重点概念复习 13 重点概念复习： 1.电涡流式传感器基本工作原理：金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电流在金属体内自行闭合，通常称为电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而使激励线圈的阻抗发生变化。电涡流式传感器的工作原理就是基于这种涡流效应。 2.电涡流式传感器：电涡流式传感器主要是一个固定在框架上的扁平圆线圈，线圈的导线要求选用电阻率小的材料，一般采用多股漆包铜线或银线绕制而成，放在传感器的端部。 3.调频电路：电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量使电容量发生变化后，就使振荡器的振荡频率发生变化。调频接收系统可以分为直放式调频和外差式调频两种类型。 二.知识点梳理和重点概念复习 14 1. 电涡流传感器的工作频率通常在哪个范围内？ A. 几十 Hz B. 几百 Hz C. 几十 kHz D. 几百 kHz 答案：D。解析：电涡流传感器通常在几百 kHz的频率范围内工作。 三.常考习题练习与讲解 选择题 15 2.电容式传感器的测量范围受到哪些因素的影响？ A. 电容的物理尺寸 B. 电路设计和信号处理 C. 电源电压 D. 环境温度 答案：B。解析：电容式传感器的测量范围主要受电路设计和信号处理的影响。 三.常考习题练习与讲解 选择题 16 3.电涡流传感器的应用中，常用于检测材料的哪种特性？ A. 粘度 B. 硬度 C. 导电性 D. 光学吸收率 答案：C。解析：电涡流传感器主要用于检测导电材料的特性和变化。 三.常考习题练习与讲解 选择题 17 4.电容式传感器在转速测量中通常通过什么来实现对转速的测量？ A. 电容的变化 B. 电阻的变化 C. 电流的变化 D. 电压的变化 答案：A。解析：电容式传感器通过测量电容的变化来检测转速的变化。 三.常考习题练习与讲解 选择题 18 5.电涡流传感器在振幅测量中具有哪种特点？ A. 高精度 B. 高灵敏度 C. 宽频率范围 D. 高动态响应 答案：B。解析：电涡流传感器能够在振幅测量中有高灵敏度的特性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 19 6.电容式传感器在固体料位测量中，脉冲宽度调制电路的作用是？ A. 改变电容值 B. 调节脉冲频率 C. 调节脉冲宽度 D. 比较电容值 答案：C。解析：脉冲宽度调制电路通过调节脉冲宽度来表示电容值的变化，从而实现对固体料位的测量。 三.常考习题练习与讲解 选择题 20 7.以下哪种因素不会影响电涡流传感器的性能？ A. 温度变化 B. 电流变化 C. 材料导电性 D. 涡流强度 答案：B。解析：电涡流传感器的性能主要受涡流强度、材料导电性和温度变化的影响。 三.常考习题练习与讲解 选择题 21 8.电容式传感器在加速度测量中，通常会受到哪些干扰因素的影响？ A. 温度变化 B. 电容值的频率响应 C. 材料的密度 D. 电容值的精度 答案：A。解析：电容式传感器在加速度测量中常受到温度变化的影响，需要考虑温度补偿的方法来提高精度。 三.常考习题练习与讲解 选择题 22 1. 电涡流传感器的灵敏度通常与______强度相关。 答案：涡流 解析：电涡流传感器的灵敏度取决于涡流在导体中的生成强度，强的涡流意味着更高的灵敏度。 2.电容式传感器在固体料位测量中，通常通过测量电容的_____来确定料位高度。 答案：变化 解析：料位变化会导致电容的变化，电容式传感器利用这种变化来测量和控制固体料位。 三.常考习题练习与讲解 填空题 23 3.电涡流传感器的应用中，通过测量涡流的______来确定金属表面的粗糙度。 答案：强度 解析：金属表面的粗糙度影响涡流的强度，因此可以利用电涡流传感器来对表面质量进行评估。 4.电容式传感器的测量范围受_____影响。 答案：电路设计 解析：电容式传感器的测量范围受电路设计和信号处理的影响，不同的电路设计可以适应不同的测量需求。 三.常考习题练习与讲解 填空题 24 1. 电涡流传感器常用于测量金属材料的厚度变化。（ ） 答案：正确 解析： 电涡流传感器可以通过检测金属表面涡流的变化来评估材料的厚度和质量。 三.常考习题练习与讲解 判断题 2.电容式传感器在压力测量中利用电容的变化来实现对压力的测量。（ ） 答案：正确 解析： 电容式传感器可以通过测量电容的变化来检测被测介质中的压力变化。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.电涡流式传感器的工作频率通常在几百 Hz的范围内。（ ） 答案：错误 解析： 电涡流传感器的工作频率通常在几百 kHz的范围内，以实现对微小涡流的敏感检测。 4.电容式传感器的调频电路通过调节频率来表示电容的变化。（ ） 答案：错误 解析： 调频电路通过调节频率来表示电容的变化，从而实现对被测量物理量的检测。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.电容式传感器在固体料位测量中是如何工作的？ 答案：电容式传感器在固体料位测量中，通过测量两个极板之间的电容变化来反映料位的连续变化。电容值与极板间的介质有关，固体料位的增加或减少会改变电容值，进而通过信号处理得到料位的实时数据。 四.课内练习与讲解 2.电涡流传感器在转速测量中的工作原理是什么？ 答案：电涡流传感器在转速测量中通过检测导体（通常是金属）表面涡流的变化来实现对转速的测量。当导体表面的涡流频率与转速成正比时，电涡流传感器可以测量出转速的变化，因此适用于旋转机械或设备的转速监测。 四.课内练习与讲解 3.电涡流探伤技术是如何工作的？ 答案：电涡流探伤技术利用电涡流传感器来检测导体材料中的表面和亚表面缺陷。当涡流通过表面时，任何存在于或近表面的缺陷都会干扰涡流的传播路径，这种干扰可以被传感器检测到，从而确定材料中的缺陷位置和性质。 四.课内练习与讲解 4.电容式传感器在压力测量中的应用原理是什么？ 答案：电容式传感器通过测量电容的变化来检测被测介质中的压力变化。压力的增加或减少会导致电容器结构或介质之间的距离变化，进而改变电容值，通过这种变化可以推断出压力的大小。 四.课内练习与讲解 5.电容式传感器如何通过调节电路设计来适应不同的测量范围？ 答案：电容式传感器可以通过调节电路设计中的电容量、电路增益或信号处理方式来扩展或限制其测量范围。通过优化电路设计，可以使传感器对不同物理量变化的响应更为敏感或更具动态范围，从而适应不同的测量需求。 四.课内练习与讲解 本节课我们深入学习了电涡流式传感器和电容式传感器的重要知识点。电涡流式传感器利用电磁感应原理，通过探头和线圈测量非接触物体的位置和运动状态，如位移、振幅和转速，甚至用于电涡流探伤检测。测量转换电路在此过程中起到关键作用，将感应电流转化为可测量的信号。电容式传感器则基于电容变化效应工作，可应用于压力、加速度、固体料位和转速的精确测量。不同的测量转换电路包括桥式电路、调频电路和脉冲宽度调制电路，根据具体需求选择，以实现高精度和可靠性。通过本节课的学习，我们深入理解了这些传感器的原理及其在工业和科学领域中的广泛应用，为日后的工程实践提供了重要基础。 五.课程小结 重点复习知识点： 1.电涡流式传感器基本工作原理：金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电流在金属体内自行闭合，通常称为电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而使激励线圈的阻抗发生变化。电涡流式传感器的工作原理就是基于这种涡流效应。 2.电涡流式传感器：电涡流式传感器主要是一个固定在框架上的扁平圆线圈，线圈的导线要求选用电阻率小的材料，一般采用多股漆包铜线或银线绕制而成，放在传感器的端部。 3.调频电路：电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量使电容量发生变化后，就使振荡器的振荡频率发生变化。调频接收系统可以分为直放式调频和外差式调频两种类型。 五.课程小结 感谢观看 $$