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时间:2020-11-14
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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?为了提高传感器的灵敏度可采取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C=εb(a-△x)/d=C0-εb·△x/d(1)电容因位移而产生的变化量为CCC0bxC0xda其灵敏度为CbKdx可见增加b或减小d均可提高传感器的灵敏度。Δxbxda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?采取什么措施可改善其非线性特征?答:下图为变间隙式电容传
2、感器的原理图。图中1为固定极板,2为与被测对象相连的活动极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时,两极板间的距离d发生变化,从而改变了两极板之间的电容量C。1d21–固定极板2--活动极板设极板面积为A,其静态电容量为CAx后,其电容量为,当活动极板移动dA1xdC0(1)Cx2dx1d2当x<3、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=2==200mm,1=2=20mm极距d=2mm,极间介质为空气,测量电路bbaau=3sinωtV,且u=u。试求当动极板上输入一位移量△x=5mm时,电桥输出电压u。100ΔxduC1C1uiC2ub1C2u0b2a1a2题3图解:根据测量电路可得Cx5uu0uiui3sint750sint/mVC0a204.4、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。容量Cx0=20pF,定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器输入电压u1=5sinωtV。求当电容传感动极板上输入一位移量△输出电压u0为多少?C0=200pF,传感器的起始电(即K→∞,Zi→∞),Rf极大,x=0.15mm使d0减小时,电路RfC0Cx+uiN-u0解:由测量电路可得u0C0uiC0ui2005sint45sin/VCxCx0d0201.5d0x1.50.155.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δ=0.2mm.若用此变5、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,08.8510-12F/m。ax解:这是个变面积型电容传感器,共有4个小电容并联组成。40a24161048.85101228.32/pFC0210340a(ax)C0kx28.3270.8x(x的单位为米)CxCCxC040ax)CxC040a48.8510124102Kx210370.8/pFCxpF4030201001234xcm(注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注6、)
3、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=2==200mm,1=2=20mm极距d=2mm,极间介质为空气,测量电路bbaau=3sinωtV,且u=u。试求当动极板上输入一位移量△x=5mm时,电桥输出电压u。100ΔxduC1C1uiC2ub1C2u0b2a1a2题3图解:根据测量电路可得Cx5uu0uiui3sint750sint/mVC0a204.
4、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。容量Cx0=20pF,定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器输入电压u1=5sinωtV。求当电容传感动极板上输入一位移量△输出电压u0为多少?C0=200pF,传感器的起始电(即K→∞,Zi→∞),Rf极大,x=0.15mm使d0减小时,电路RfC0Cx+uiN-u0解:由测量电路可得u0C0uiC0ui2005sint45sin/VCxCx0d0201.5d0x1.50.155.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δ=0.2mm.若用此变
5、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,08.8510-12F/m。ax解:这是个变面积型电容传感器,共有4个小电容并联组成。40a24161048.85101228.32/pFC0210340a(ax)C0kx28.3270.8x(x的单位为米)CxCCxC040ax)CxC040a48.8510124102Kx210370.8/pFCxpF4030201001234xcm(注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注
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