传感器应用技能实训习题答案_3.doc

传感器应用技能实训习题答案 人民邮电出版社技能训练三 电容式传感器二、思考题1填空题（1）电容式传感器是通过一定的方式引起 电容量 发生变化，经测量电路将其转变为 电压、电流或频率信号输出 的一种测量装置。（2）决定电容量变化的三个参数为 极板间介质的介电常数 、 两电极互相覆盖的有效面积和 两电极之间的距离 。电容式传感器根据改变参数的不同，可分 变极距式 、 变面积式 、 变介电常数式 三种类型。第一种常用于测量 微米级的线位移 ，第二种常用于测量 角位移及厘米级的线位移 ，第三种常用于测量 测量固体或液体的料位（液位） 。（3）测量绝缘材料的厚度须使用 变介电常数 类型的传感器。（4）测量金属材料的厚度须使用 变介电常数 类型的传感器。（5）电容式压力计测量中使用了 变极距 类型的传感器。（6）电容式料位计是利用介质料位变化对电容 介电常数 的影响这一原理制成的。（7）投入式电容液位计利用改变 电容 参数来测量，测量被测物重量的改变。（8）在实际应用中，为了提高电容式传感器的灵敏度，减小非线性，误差常常将传感器做成差动结构。（9）将非电量的位移转换为 电容 的变化称为位移式电容传感器，一般采用 变极距式 电容传感器。（10）变面积式电容传感器常用于测量较大的 线位移 。2选择题（1）电容式接近开关传感器主要用于检测（ acd ）的位置。 a.导电物体 b.磁性物体 c.塑料物体 d.木材（2）有一个直流三线制的电容式接近开关，输出类型为PNP输出，三根芯线的颜色分别为棕、蓝、黑，接线时电源正极接（ a ）线，电源负极接（ c ）线。 a.棕色 b.黑色 c.蓝色（3）电容式传感器是将被测物理量的变化转化为（ b ）量变化的一种传感器。 a.电阻 b.电容 c.电感（4）使用（ b ）可测量液体中的成分含量。 a.电阻式传感器 b.电容式传感器（5）采用（ a ）电容式传感器可测量物体的振动量。 a.变隙式 b.变面积式 c.变介电常数式（6）采用（ a ）测量角位移。 a.电容式传感器 b.电阻式传感器（7）电容直线位移传感器是把（ a ）转变为（ b ）来进行测量的。 a.位移 b.电容 c.面积 d.电压（8）采用（ a ）电容式传感器可测量物体的加速度。 a.变隙式 b.变面积式 c.变介电常数式（9）采用（ a ）电容式传感器可测量压力参量。 a.变隙式 b.变面积式 c.变介电常数式（10）电桥测量电路的作用是将电容式传感器参数的变化转换为（ c ）。 a.电阻 b.电容 c.电压 d.电量3问答题（1）简述电容式传感器的工作原理。答：两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 式中，为极板间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。当被测量的变化使式中的A、d、三个参量中任一参数发生变化时，电容量C也就随之变化。（2）根据电容式传感器的工作原理说明它的分类；电容式传感器能够测量哪些物理参量？答：两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 式中，为极板间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。在A、d、三个参量中，改变其中任意一个量，均可改变电容量C。固定三个参量中的两个可以做成三种类型的电容传感器：变极距式传感器、变面积式传感器、变介电常数式传感器。电容式传感器不仅用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，还广泛用于压力、差压、液位、物位或成分含量等方面的测量。（3）电容式传感器的测量电路功能是什么？有哪些类型？ 答：电容式传感器将被测的物理量转换为电容变化，但由于电容变化量很小，不易被观察、记录和传输，因此必须通过测量电路将电容变化量转换成电压、电流或频率信号，随后输出。测量电路的种类很多，主要有：1桥式电路；2调频电路；3脉冲宽度调制电路。（4）为什么液位检测可以转化为压力检测？ 答：压力与液位成正比，液位高，压力大；液位低，压力小。（5）如果盛放液体的容器为金属圆筒型，则只需用一根裸导线即可完成液位的检测。用示意图说明这种情况，并标出电容传感器的位置。 答：如下图所示，裸导线作为电容的一个电极，金属容器壁作为电容的另一电极，两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数1和液面上的介电常数2不同，比如：12，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，值减小，电容量也减小。所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。（6）简述测量绝缘材料厚度的工作原理，如图3-19所示。图3-19 测量绝缘材料厚度的原理图答：如3-19图所示，两金属板构成电容的两极，当被测绝缘材料的厚度发生变化时，两电极间的介电常数发生改变，从而引起电容量的改变。（7）简述投入式液位计的工作原理，如图3-20所示。图3-20 投入式液