CH4 電容式傳感器

第4章電容式傳感器一、單項選擇題1、如將變面積型電容式傳感器接成差動形式，則其靈敏度將（）。保持不變B.增大一倍C.減小一倍D.增大兩倍TOC\o"1-5"\h\z2、差動電容傳感器采用脈沖調寬電路作測量電路時，其輸出電壓正比于（）。C1-C2B.C1-C2/C1+C2C.C+C/C-CD.△C/C+AC/C121211223、當變隙式電容傳感器的兩極板極間的初始距離d0增加時，將引起傳感器的（）A.靈敏度Ko增加B.靈敏度K0不變C.非線性誤差增加D.非線性誤差減小4、當變間隙式電容傳感器兩極板間的初始距離d增加時，將引起傳感器的（）。A.靈敏度會增加B.靈敏度會減小C.非線性誤差增加D.非線性誤差不變5、用電容式傳感器測量固體或液體物位時，應該選用（）。B.變面積式A.變間隙式C.變介電常數(shù)式D.空氣介質變間隙式6B.變面積式C.變介電常數(shù)式D.空氣介質變間隙式6、電容式傳感器通常用來測量（A.交流電流B.電場強度7、電容式傳感器可以測量（A.壓力B.加速度8、電容式傳感器等效電路不包括（）。C.重量D.位移）。C.電場強度D.交流電壓）。A.串聯(lián)電阻B.諧振回路C.并聯(lián)損耗電阻D.不等位電阻9、關于差動脈沖寬度調制電路的說法正確的是（）。適用于變極板距離和變介質型差動電容傳感器適用于變極板距離差動電容傳感器且為線性特性適用于變極板距離差動電容傳感器且為非線性特性適用于變面積型差動電容傳感器且為線性特性10、下列不屬于電容式傳感器測量電路的是（）A.調頻測量電路B.運算放大器電路C.脈沖寬度調制電路D.相敏檢波電路11、在二極管雙T型交流電橋中輸出的電壓U的大小與（）相關A.僅電源電壓的幅值和頻率

電源電壓幅值、頻率及T型網(wǎng)絡電容C1和C2大小僅T型網(wǎng)絡電容C1和C2大小電源電壓幅值和頻率及T型網(wǎng)絡電容C1大小12、電容式傳感器做成差動結構后，靈敏度提高了（）倍A.1B.2C.3D.0二、多項選擇題1、極距變化型電容式傳感器，其靈敏度與極距（）。A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比2、變間隙式電容傳感器測量位移量時，傳感器的靈敏度隨（）而增大。A.間隙的減小B.間隙的增大C.電流的增大D.電壓的增大3、電容式傳感器中輸入量與輸出量關系為線性的有（）A.變面積型電容傳感器B.變介質型電容傳感器C.變電荷型電容傳感器D.變極距型電容傳感器4、電容式傳感器信號轉換電路中，（A.調頻電路C.二極管雙T型交流電橋5、4、電容式傳感器信號轉換電路中，（A.調頻電路C.二極管雙T型交流電橋5、電容式傳感器信號轉換電路中，（A.調頻電路C.二極管雙T型交流電橋）用于單個電容量變化的測量B.運算放大電路脈沖寬度調制電路）用于差動電容量變化的測量B.運算放大電路D.脈沖寬度調制電路2、電容式傳感器根據(jù)其工作原理的不同可分為電容式傳感器、電容式傳感器和電容式傳感器。3、變極距型電容式傳感器的靈敏度是指單位距離改變引起的。4、變極距型電容式傳感器單位輸入位移所引起的靈敏度與兩極板初始間距關系。5、差動脈沖寬度調制電路適用于型和差動電容傳感器，且為線性特性。6、電容式傳感器中，變介電常數(shù)式多用于的測量；電容式傳感器中，變面積式常用于較大的的測量。7、變間距電容傳感器的靈敏度與成反比，所以適合于微小位移的測量。變面積式電容傳感器的靈敏度與成正比，所以不適合微小位移的測量。8、電容式傳感器的靈敏度是指單位距離改變引起的。9、電容式傳感器利用了將的變化轉化為的變化來實現(xiàn)對物理量的測量。10、電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關系，除（①變面積型，②變極距型，③變介電常數(shù)型）外是線性的。11、電容式傳感器將非電量變化轉換為的變化來實現(xiàn)對物理量的測量，廣泛應用與、、角度、等機械量的精密測量。12、電容式傳感器可分為、和的變介質型3種。13、移動電容式傳感器動極板，導致兩極板有效覆蓋面積A發(fā)生變化時，將導致電容量變化，傳感器電容改變量C與動極板水平位移關系、與動極板角位移關系。14、忽略邊緣效應，變面積型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為（線性、非線性），變介質型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為（線性、非線性），變極距型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為（線性、非線性）。15、變極距型電容傳感器做成差動結構后，靈敏度提高了—倍，而非線性誤差轉化為——關系而得以大大降低。16、電容式傳感器信號轉換電路中，和用于單個電容量變化的測量，和用于差動電容量變化的測量。四、簡答題1、根據(jù)電容式傳感器工作原理，可將其分為幾種類型？每種類型各有什么特點？各適用于什么場合？2、如何改善單極式變極距電容傳感器的非線性？3、電容式傳感器有哪幾種類型？4、差動結構的電容傳感器有什么優(yōu)點？5、電容式傳感器主要有哪幾種類型的信號調節(jié)電路？各有些什么特點？6、簡述電容式傳感器的工作原理與分類。7、影響電容式極距變化型傳感器靈敏度的因素有哪些？8、提高其靈敏度可以采取哪些措施，帶來什么后果？9、下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構成差動電容C1、C2,兩邊壓力分別為P1、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析：（1）、當兩邊壓力相等P1=P2時負載電阻RL上的電壓U0值；（2）、當P1>P2時負載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負）。10、簡述差動式電容測厚傳感器系統(tǒng)的工作原理？11、根據(jù)電容傳感器的工作原理說明它的分類，電容傳感器能夠測量哪些物理參量?12、總結電容式傳感器的優(yōu)缺點，主要應用場合以及使用中應注意的問題13、為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？14、簡述電容式加速度傳感器的工作原理（要有必要的公式推導）6521固定電極;絕緣墊；質量塊；彈簧；輸出端；殼體15、6521固定電極;絕緣墊；質量塊；彈簧；輸出端；殼體16、試推導差動變極距型電容式傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。17、電容式傳感器的基本工作原理是什么？18、根據(jù)電容式傳感器基本原理說明它的分類并分別舉例說明其應用（要求每種類型至少列出一項應用）。19、試分析圓筒型電容式傳感器測量液面高度的基本原理。五、計算題1、已知變面積型電容傳感器的兩極板間距離為10mm，￡=50pF/m，兩極板幾何尺寸一樣，為30mmX20mmX5mm，在外力作用下，其中動極板在原位置上向外移動了10mm，試求△C=？K=？2、當差動式極距變化型的電容傳感器動極板相對于定極板位移了△d=0.75mm時，若初始電容量C1=C「80pF，初始距離d=4mm，試計算其非線性誤差。若將差動電容改為單只平板電容，初始值不變，其非線性誤差有多大？3、一個圓形平板電容式傳感器，其極板半徑為5mm,工作初始間隙為0.3mm，空氣介質，所采用的測量電路的靈敏度為100mV/pF，讀數(shù)儀表靈敏度為5格/mV。如果工作時傳感器的間隙產生2pm的變化量，則讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？4、一個用于位移測量的電容式傳感器，兩個極板是邊長為5cm的正方形，間距為1mm，氣隙中恰好放置一個邊長5cm、厚度1mm、相對介電常數(shù)為4的正方形介質板，該介質板可在氣隙中自由滑動。試計算當輸入位移（即介質板向某一方向移出極板相互覆蓋部分的距離）分別為0.0cm、2.5cm、5.0cm時，該傳感器的輸出電容值各為多少？5、如圖為電容式傳感器的雙T電橋測量電路，已知鳥=R2=R=40短，Rl=20kQ，E=10V，f=1MHz，C0=10pF，C1=10pF，AC1=1pF。求〃乙的表達式及對應上述已知參數(shù)的％值。6、有一臺變極距非接觸式電容測微儀，其極板間的極限半徑r=4mm，假設與被測工件的初始間隙0=03mm，試求:1）若極板與工件的間隙變化量A0=±10|Jm時，電容變化量為多少？2）若測量電路的靈敏度K=100mV/pF，則在△0=±川m時的輸出電壓為多少？7、已知兩極板電容傳感器，其極板面積為A，兩極板間介質為空氣，極板間距1mm，當極距減少0.1mm時，其電容變化量和傳感器的靈敏度？若參數(shù)不變，將其改為差動結構，當極距變化0.1mm時，求其電容變化量和傳感器的靈敏度？并說明差動傳感器為什么能提高靈敏度和減少線性誤差。8、極板間距式電容式傳感器，極板半徑r=4mm，間隙。=0.5mm，極板介質為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度。若極板移動，求其電容變化。9、有一臺變間隙非接觸式電容測微儀，其傳感器的極板半徑r=5mm，假設與被測工件的初始間隙d0=0.5mm。已知試真空的介電常數(shù)等于8.854X10-12F/m，求：（1）如果傳感器與工件的間隙變化量增大△d=10pm，電容變化量為多少？（2）如果測量電路的靈敏度Ku=100mV/pF，則在間隙增大^d=1pm時的輸出電壓為多少?10、有一個以空氣為介質的變面積型平板電容傳感器（見下圖）。其中a=16mm,b=24mm，兩極板間距為4mm。一塊極板分別沿長度和寬度方向在原始位置上平移了5mm，求:（1）極板未移動時，電容的初始電容值。（2）極板沿不同方向移動時，傳感器的位移靈敏度K（已知空氣相對介電常數(shù)8=1，真

空的介電常數(shù)％=8.854x10-i2F/m）。11、有一只變極距電容傳感1mm，已知空氣的相對介12、變間距（d）型平板電容傳感器，當d00,二極板重迭有效面積為8x10-4m2，兩極板間的距離為1.0006，試計算該傳感器的位移靈敏度。=11、有一只變極距電容傳感1mm，已知空氣的相對介12、變間距（d）型平板電容傳感器，當d001.0006，試計算該傳感器的位移靈敏度。六、綜合分析設計題1、已知：差動式電容傳感器的初始電容q=C2=100pF，交流信號源電壓有效值U=6V，頻率f=100kHZ。求：（1）在滿足有最高輸出電壓靈敏度條件下設計交流不平衡電橋電路，并畫出電路