电容式传感器思考题答案_第1页
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1、第3章电容式传感器思考题答案1.试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度 什么措施并应注意什么问题 ？ 答：如图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。当动极板移动 x后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为(a- x) /d=Co- b x/d?为了提高传感器的灵敏度可采取C= b电容因位移而产生的变化量为(1)C C C0其灵敏度为K -Cxd可见增加b或减小d均可提高传感器的灵敏度。直线位移型电容式传感器2. 为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的 答：下图为变间隙式电容传感器的原理图。图中 极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时, 了两极板之间的电容量 Co?采取

2、什么措施可改善其非线性特征 ？1为固定极板，2为与被测对象相连的活动 两极板间的距离 d发生变化，从而改变设极板面积为A,其静态电容量为 C，当活动极板移动x后，其电容量为当xd时C7AC0 -11 d2X(1)xC0(1 7由式（1）可以看出电容量 C与x不是线性关系，只有当 xd时，才可认为是最近似线形 关系。同时还可以看出，要提高灵敏度，应减小起始间隙d过小时。但当d过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求也高了。为此，一般是在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来改善这种情况。在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。3. 有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路

3、采用变压器交流电桥，结构组成如图所示。 电容传感器起始时 b1=b2=b=200mm， a1=a2=20mm极距d=2mm，极间介质为空气，测量电路 U1=3sin dtV，且u=uo。试求当动极板上输入一位移量厶x=5mm时，电桥输出电压 uo。解：根据测量电路可得C x 5u u0ui ui3sin t 750sin t/mVC o a 204. 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。C=200pF，传感器的起始电容量Cx0=20pF ,定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器（即K“ ,Zi）, Rf极大，输入电压u1=5sin g!V。求当电容传感动极板上输

4、入一位移量x=0.15mm使d减小时，电路输出电压 u0为多少？C。UiR=oUo解：由测量电路可得UoCoCoCx0d0do x200药亩 5sin t 45sin /V1.5 0.155.如图3-22所示正方形平板电容器，极板长度a=4cm,极板间距离 3=0.2mm .若用此变面积 型传感器测量位移 x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气，08.85 10-12F/m。Co4 oa24 oa(a x)Cx Co解：这是个变面积型电容传感器,4 16 10 4 8.85 10 122 10Co kx 28.32 70.8xCx C04 ax)28.32 /pF（x的单位为米）4 a12 24 8.85 104 10

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