傳感器第四章 思考題與習(xí)題

1、傳感器第四章 思考題與習(xí)題第四章 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(xiàn)性？答：對(duì)于變極距單組式電容器由于存在著原理上的非線(xiàn)性，所以在實(shí)際應(yīng)用中必須要改善其非線(xiàn)性。改善其非線(xiàn)性可以采用兩種方法。（1）使變極距電容傳感器工作在一個(gè)較小的范圍內(nèi)（0.01m至零點(diǎn)幾毫米），而且最大應(yīng)小于極板間距的1/51/10。（2）采用差動(dòng)式，理論分析表明，差動(dòng)式電容傳感器的非線(xiàn)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(xiàn)位移電容傳感器，兩極板相對(duì)覆蓋部分的寬度為4mm，兩極板的間隙為0.5mm，極板間介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度？若兩極板相對(duì)移動(dòng)2mm，求其電容變化量。（答案為0

2、.07pF/mm,0.142pF）已知：b=4mm，=0.5mm，0=8.851012F/m求：（1）k=?；(2)若a=2mm時(shí) C=?。解：如圖所示 ； ； 3、畫(huà)出并說(shuō)明電容傳感器的等效電路及其高頻和低頻時(shí)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(xiàn)、焊接點(diǎn)、板極等的等效電阻）；L：分布電感（引線(xiàn)、焊接點(diǎn)、板極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的）；CP：引線(xiàn)電容（引線(xiàn)、焊接點(diǎn)、測(cè)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(shí)等效電路和高頻時(shí)等效電路分別為圖（a）和圖(b)： 4、設(shè)計(jì)電容傳感器時(shí)主要應(yīng)考慮哪幾方面因素答：電容傳

3、感器時(shí)主要應(yīng)考慮四個(gè)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(dòng)技術(shù)”？采用它的目的是什么？答：電纜驅(qū)動(dòng)技術(shù)，即：傳感器與測(cè)量電路前置級(jí)間的引線(xiàn)為雙屏蔽層電纜，其內(nèi)屏蔽層與信號(hào)傳輸線(xiàn)（即電纜芯線(xiàn)）通過(guò)1 ：1放大器而為等電位，從而消除了芯線(xiàn)與內(nèi)屏蔽層之間的電容。由于屏蔽線(xiàn)上有隨傳感器輸出信號(hào)等大變化的電壓，因此稱(chēng)為“驅(qū)動(dòng)電纜”。采用“電纜驅(qū)動(dòng)技術(shù)”的目的是減小或消除寄生電容的影響。6、畫(huà)出電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，并說(shuō)明其工作原理。答：電容式加速度傳感器

4、的結(jié)構(gòu)示意圖為：其中：1、5為兩個(gè)固定極板；2為殼體；3為支撐彈簧片；4質(zhì)量塊；A面和B面為固定在質(zhì)量塊上的電容器的極板。當(dāng)測(cè)量垂直方向上直線(xiàn)加速度時(shí)，傳感器的殼體2固定在被測(cè)振動(dòng)體上，振動(dòng)體的振動(dòng)使殼體相對(duì)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)，因而與殼體固定在一起的兩固定極板1、5相對(duì)質(zhì)量塊4運(yùn)動(dòng)，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(gè)增大，一個(gè)減小，它們的差值正比于被測(cè)加速度，而實(shí)現(xiàn)測(cè)量加速度的目的。7、什么是電容式集成傳感器？它有何特點(diǎn)？答：運(yùn)用集成電路工藝把電容敏感元件與測(cè)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(gè)對(duì)被測(cè)量敏感的集成電容器。集成電容傳感器的特點(diǎn)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(diǎn)。補(bǔ)充題：已知差動(dòng)式極距型電容傳感器，原始極距0=0.25mm，極板直徑D=38.2mm，采用電橋作轉(zhuǎn)換電路，傳感器兩電容分別串接R=5.1K的電阻作為電橋兩臂，另兩臂為固定電容C=0.001F，電橋供電電壓為U=60V，頻率f=400Hz，求：傳感器靈敏度；動(dòng)極板位移=10m時(shí)，輸出電壓有效值為多大。已知:0=0.25mm；D=38.2