傳感器第四章 思考習(xí)題與習(xí)題

1、第四章 思考題與習(xí)題1、如何改善單組式變極距型電容傳感器的非線性答：對于變極距單組式電容器由于存在著原理上的非線性，所以在實際應(yīng)用中必須要改善其非線性。改善其非線性可以采用兩種方法。（1）使變極距電容傳感器工作在一個較小的范圍內(nèi)（m至零點幾毫米），而且最大應(yīng)小于極板間距的1/51/10。（2）采用差動式，理論分析表明，差動式電容傳感器的非線性得到很大改善，靈敏度也提高一倍。2、單組式變面積型平板形線位移電容傳感器，兩極板相對覆蓋部分的寬度為4mm，兩極板的間隙為，極板間介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度若兩極板相對移動2mm，求其電容變化量。（答案為mm,）已知：b=4mm，=，0=×10

2、12F/m求：（1）k=；(2)若a=2mm時 C=。解：如圖所示 ； ； 3、畫出并說明電容傳感器的等效電路及其高頻和低頻時的等效電路。答：電容傳感器的等效電路為：其中：r：串聯(lián)電阻（引線、焊接點、板極等的等效電阻）；L：分布電感（引線、焊接點、板極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的）；CP：引線電容（引線、焊接點、測量電路等形成的總寄生電容）C0：傳感器本身電容；Rg：漏電阻（極板間介質(zhì)漏電損耗極板與外界的漏電損耗電阻）低頻時等效電路和高頻時等效電路分別為圖（a）和圖(b)： 4、設(shè)計電容傳感器時主要應(yīng)考慮哪幾方面因素答：電容傳感器時主要應(yīng)考慮四個幾方面因素：(1)減小環(huán)境溫度濕度等變化所產(chǎn)生的影響，保證絕緣材料

3、的絕緣性能；（2）消除和減小邊緣效應(yīng)；（3）減小和消除寄生電容的影響；（4）防止和減小外界干擾。5、何謂“電纜驅(qū)動技術(shù)”采用它的目的是什么答：電纜驅(qū)動技術(shù)，即：傳感器與測量電路前置級間的引線為雙屏蔽層電纜，其內(nèi)屏蔽層與信號傳輸線（即電纜芯線）通過1 ：1放大器而為等電位，從而消除了芯線與內(nèi)屏蔽層之間的電容。由于屏蔽線上有隨傳感器輸出信號等大變化的電壓，因此稱為“驅(qū)動電纜”。采用“電纜驅(qū)動技術(shù)”的目的是減小或消除寄生電容的影響。6、畫出電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，并說明其工作原理。答：電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖為：其中：1、5為兩個固定極板；2為殼體；3為支撐彈簧片；4質(zhì)量塊；A面和B面

4、為固定在質(zhì)量塊上的電容器的極板。當(dāng)測量垂直方向上直線加速度時，傳感器的殼體2固定在被測振動體上，振動體的振動使殼體相對質(zhì)量塊運動，因而與殼體固定在一起的兩固定極板1、5相對質(zhì)量塊4運動，致使上固定極板5與質(zhì)量塊4的A面組成的電容器Cx1以及下固定極板與質(zhì)量塊4的B面組成的電容器Cx2隨之改變，一個增大，一個減小，它們的差值正比于被測加速度，而實現(xiàn)測量加速度的目的。7、什么是電容式集成傳感器它有何特點答：運用集成電路工藝把電容敏感元件與測量電路制作在一起構(gòu)成電容式集成傳感器。她的核心部件是一個對被測量敏感的集成電容器。集成電容傳感器的特點是：體積小、輸出阻抗小、可批量生產(chǎn)、重復(fù)性好、靈敏度高、工作溫度范圍寬、功耗低、寄生電容小等特點。補(bǔ)充題：已知差動式極距型電容傳感器，原始極距0=，極板直徑D=，采用電橋作轉(zhuǎn)換電路，傳感器兩電容分別串接R=的電阻作為電橋兩臂，另兩臂為固定電容C=F，電橋供電電壓為U=60V，頻率f=400Hz，求：傳感器靈敏度；動極板位移=10m時，輸出電壓有效