部分习题参考答案传感器原理及应用第4章.doc

部分习题参考答案第4章 电容式传感器4.1 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？答：非线性随相对位移的增加而增加，为保证线性度应限制相对位移的大小；起始极距与灵敏度、线性度相矛盾，所以变极距式电容传感器只适合小位移测量；改善方法：（1） 使用运算放大器构成的基本测量电路（2）变极距式电容传感器一般采用差动结构。4.2 为什么高频工作时的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变化？低频时容抗较大，传输线的等效电感和电阻可忽略。而高频时容抗减小，等效电感和电阻不可忽略，这时接在传感器输出端相当于一个串联谐振，有一个谐振频率存在，当工作频率谐振频率时，串联谐振阻抗最小，电流最大，谐振对传感器的输出起破坏作用，使电路不能正常工作。通常工作频率10MHz以上就要考虑电缆线等效电感的影响。4.3 差动式变极距型电容传感器，若初始容量，初始距离，当动极板相对于定极板位移了时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？解：若初始容量，初始距离，当动极板相对于定极板位移了时，差动电容式传感器非线性误差为：改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差为：4.4 电容式传感器有哪几类测量电路？各有什么特点？差动脉冲宽度调制电路用于电容传感器测量电路具有什么特点？答：参照课件和讲课内容自己回答，要求掌握。4.5 一平板式电容位移传感器如图4-5所示，已知：极板尺寸，极板间隙，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿方向移动，求此时电容量。图4-5 平板电容器基本原理解：对于平板式变面积型电容传感器，它的静态灵敏度为： 极板沿x方向相对移动2mm后的电容量为： 4.6 已知：圆盘形电容极板直径D=50mm，间距0=0.2mm，在电极间置一块厚0.1mm的云母片（r=7），空气（r=1）。求：（1）无云母片及有云母片两种情况下电容值C 1及C 2是多少？（2）当间距变化=0.025mm时，电容相对变化量C1/C1及C2/C2是多少？解：（1） （2） 3 / 3