电容式传感器思考题答案.pdf

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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bxCCC0xC0daCb其灵敏度为Kxd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

2、间隙式电容传感器的原理图。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A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dx1AdCC(1)02dxx12d当x<

3、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=3sinωtV，且u=u0。试求当动极板上输入一位移量△x=5mm时,电桥输出电压u0。ΔxC1udC1uiC2C2uu01b2ba1a2题3图解：根据测量电路可得Cx5uu0uiui3sin

4、t750sint/mVC0a204.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。C0=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=5sinωtV。求当电容传感动极板上输入一位移量△x=0.15mm使d0减小时,电路输出电压u0为多少?RfＣＣx0+uiＮ-u0解：由测量电路可得C0C0200u0uiui5sint45sin/VCxCx0d0201.5d0x1.50.155.如图3-22所示正方形平板电容器,极板长度

5、a=4cm,极板间距离δ=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-12气,8.8510F/m。0ax解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。241240a416108.8510C0328.32/pF21040a(ax)CxC0kx28.3270.8x(x的单位为米)40ax)CCxC0122CxC040a48.8510410K70.8/pF3x210CxpF4030201001234xcm（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

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