第6章-电容式传感器.docx

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1、第6章电容式传感器一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（）oA.保持不变B.增大一倍C.减小一倍D.增大两倍2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（ ）oA.C1Y2B.C1-C2/C1+C2C.G+C2/OC2D.A C1/C1+ A C2/C23、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离dO增加时，将引起传感器的（）A.灵敏度Ko增加B.灵敏度Ko不变C.非线性误差增加D.非线性误差减小4、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）oA.灵敏度会增加B.灵敏度会减小C.非线性误差增加D.非线性误差不变5、用电

2、容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。A.变间隙式C.变介电常数式6、电容式传感器通常用来测量（A.交流电流B.电场强度7、电容式传感器可以测量（A.压力B.加速度8、电容式传感器等效电路不包括（A.串联电阻B.C.并联损耗电阻D.B.变面积式D.空气介质变间隙式）oC.重量 D.位移）oC.电场强度D.交流电压）o谐振回路不等位电阻9、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）oA.适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B.适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C.适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D.适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性10、下列不属于电容式传感

3、器测量电路的是（）A.调频测量电路B.运算放大器电路C.脉冲宽度调制电路D.相敏检波电路）相关11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（A.仅电源电压的幅值和频率B.电源电压幅值、频率及T型网络电容Cl和C2大小C.仅T型网络电容C1和C2大小D.电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（）倍A. 1 B. 2 C. 3 D. 0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比2、变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（）而增大。A.间隙的减小B.间隙的增大C.电流的

4、增大D.电压的增大3、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有（）A.变面积型电容传感器 B.变介质型电容传感器C.变电荷型电容传感器 D.变极距型电容传感器4、电容式传感器信号转换电路中，（A.调频电路C.二极管双T型交流电桥5、电容式传感器信号转换电路中，（A.调频电路C.二极管双T型交流电桥）用于单个电容量变化的测量B.运算放大电路D.脉冲宽度调制电路）用于差动电容量变化的测量B.运算放大电路D.脉冲宽度调制电路三、填空题1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为 的变化来实现对物理量的测量。2、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为 电容式传感器、电容式传感器和 电容式传感器。3、变

5、极距型电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的 o4、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成 关系。5、差动脉冲宽度调制电路适用于 型和 差动电容传感器，且为线性特性。6、电容式传感器中，变介电常数式多用于 的测量；电容式传感器中，变面积式常用于较大的的测量。7、变间距电容传感器的灵敏度与 成反比，所以适合于微小位移的测量。变面积式电容传感器的灵敏度与 成正比，所以不适合微小位移的测量。8、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的。9、电容式传感器利用了将 的变化转化为 的变化来实现对物理量的测量。10、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除 （变面积型，

6、变极距型，变介电常数型）外是线性的。11、电容式传感器将非电量变化转换为 的变化来实现对物理量的测量，广泛应用与、角度、等机械量的精密测量。12、电容式传感器可分为、和 的变介质型3种。13、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化时，将导致电容量变化,传感器电容改变量AC与动极板水平位移成 关系、与动极板角位移成 关系。14、忽略边缘效应，变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为 （线性、非线性），变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为 （线性、非线性），变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为 （线性、非线性）。15、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高了一

7、倍，而非线性误差转化为关系而得以大大降低。16、电容式传感器信号转换电路中，和 用于单个电容量变化的测量，和 用于差动电容量变化的测量。四、简答题1、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性？3、电容式传感器有哪几种类型？差动结构的电容传感器有什么优点？4、电容式传感器主要有哪几种类型的信号调节电路？各有些什么特点？5、简述电容式传感器的工作原理与分类。6、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果？7、下图左是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容Cl、

8、C2,两边压力分别为P1、P2。下图右为二极管双T型电路，电路中电容是左图中差动电容，UE电源是占空比为50%的方波。试分析：（1）、当两边压力相等P1=P2时负载电阻RL上的电压U0值；（2）、当PDP2时负载电阻RL上电压U0大小和方向（正负）。8、简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理？9、根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量?10、总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题11、为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？12、简述电容式加速度传感器的工作原理（要有必要的公式推导）1 一固定电极；2绝缘塾；3质量块；4弹簧：5输出端；6壳

9、体13、简述变极距型电容传感器的工作原理（要求给出必要的公式推导过程）。14、根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？15、试推导差动变极距型电容式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。16、电容式传感器的基本工作原理是什么？根据其基本原理说明它的分类并分别举例说明其应用（要求每种类型至少例出一项应用）。17、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。五、计算题1、已知变面积型电容传感器的两极板间距离为10mm, =50uF/ni,两极板几何尺寸一样，为30nmiX20nunX5m叫在外力作用下，其中动极板在原位置上向外移动了 10mm,试求（?K=?2、当差动

10、式极距变化型的电容传感器动极板相对于定极板位移了 d=0.75mm时，若初始电容量G=C2=80pF,初始距离d=4mn）,试计算其非线性误差。若将差动电容改为单只平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？3、一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5nllri,工作初始间隙为0. 3mm,空气介质，所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF,读数仪表灵敏度为5格/成。如果工作时传感器的间隙产生2 Hm的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？4、一个用于位移测量的电容式传感器，两个极板是边长为5cm的正方形，间距为1mm,气隙中恰好放置一个边长5cm、厚度1mm、相对介电常数为4的正方形介质板，

11、该介质板可在气隙中自由滑动。试计算当输入位移（即介质板向某一方向移出极板相互覆盖部分的距离）分别为0.0cm、2.5cm、5. 0cm时,该传感器的输出电容值各为多少?5、如图为电容式传感器的双T电桥测量电路，已知为=% = A = 402, Rl =20K2, E=10V ,f = 1MHz , Co =10pF, C）= OpF , AG =1尸。求的表达式及对应上述已知参数的力其极板间的极限半径厂4nlm，假设与被测工件的初始间隙5 =03mm,试求：1）若极板与工件的间隙变化量 5二10um时，电容变化量为多少？2）若测量电路的灵敏度K=100niV/pF,则在 8二 1 u m时的输

12、出电压为多少？7、已知两极板电容传感器，其极板面积为A,两极板间介质为空气，极板间距1mm,当极距减少0.1mm时，其电容变化量和传感器的灵敏度？若参数不变，将其改为差动结构，当极距变化0. 1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？并说明差动传感器为什么能提高灵敏度和减少线性误差。8、极板间距式电容式传感器，极板半径厂4nim,间隙5=0. 5mm,极板介质为空气，试求其静态灵敏度。若极板移动，求其电容变化。9、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径 厂5nim,假设与被测工件的初始间隙do=O. 5mmo已知试真空的介电常数等于8. 854X 10 12F/m,求:（1）如果传

13、感器与工件的间隙变化量增大d=10 Um,电容变化量为多少？（2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF,则在间隙增大二1 口 ni时的输出电压为多少？10、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器（见下图）。其中a=16mm, b=24mm,两极板间距为4mm。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了5mm,求：（1）极板未移动时，电容的初始电容值。（2）极板沿不同方向移动时，传感器的位移灵敏度K （己知空气相对介电常数 = 1,真空的介电常数q =8.854x10 12F/m ）。11、有一只变极距电容传感元件，二极板重迭有效面积为8乂107m2,两极板间的距离为1mm,已知空

14、气的相对介电常数是1.0006,试计算该传感器的位移灵敏度。12、变间距(d)型平板电容传感器，当时，若要求测量线性度为0.1虬 求；允许间距测量最大变化量是多少？六、综合分析设计题1、已知：差动式电容传感器的初始电容G，交流信号源电压有效值U = 6V,频率/ = 100Z”Z。求：(1)在满足有最高输出电压灵敏度条件下设计交流不平衡电桥电路，并画出电路原理图；(2)计算另外两个桥臂的匹配阻抗值；(3)当传感器电容变化旦为10产时，求桥路输出电压。2、如图为二极管环形检波测量电路。G和为差动式电容传感器，。3为滤波电容，勺为负载电阻，R。为限流电阻，Up为正弦波信号源。设R/.很大，并且。36，C3 C2 o(1)试分析此电路工作原理；画出输出端电压(/.在G =。2、6。2、G D7、 B 8、 D 9、 B 10、 D 11、 B 12、 A二、多项选择题1、 ABCD 2、 ABCD3、AB4、 AB 5、 CD三、填空题1、电容量2、变极距型；变面积型；变介质型3、电容相对变化量4、反比5、变极板距离；变面积型6、液位；位移量7、电容极板初始距离；位移量8、电容相对变化量