传感器原理习题与答案(3页).doc

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1、-1.电容传感器有哪些类型？2.叙述电容传感器的工作原理，输出特性。3.为什么电感式和电容式传感器的结构多采用差动形式，差动结构形式的特点是什么？4.电容传感器的测量电路有哪些？叙述二极管双T型交流电桥工作原理。5.说明P100图5-17差动式电容压力传感器结构和工作原理。6.P90图5-6，已知变面积型电容传感器的两极板间距离为d=10mm;=50F/m;两极板几何尺寸一样为30mm*20mm*5mm（长*宽*厚）;在外力作用下动极板在原位置向外移动10mm（宽）；试求C=？。7差动式电容测厚传感器系统的工作原理？8如图：电容传感器的双T电桥测量电路，已知R1=R2=R=40K，RL=20K

2、，E=10V，f=1MHz，C1=10pF， C1=1 Pf。求UL的表达试，带入参数求UL的值。9推导差动式电容传感器的灵敏度，并与单极式电容传感器相比较。10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？11有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止，试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该问题的途径和方法。12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。13试推导图所示变电介质电容式位移传感器的特性方程C=f(x)。设真空的介电系数为0, 21 ，以及极板宽度为W。其他参数如图所示。14. 在上题中

3、，设=d=1mm，极板为正方形（边长50mm）。1 =1,2=4试在x=0到50mm范围内，输出磁位移传感器的特性曲线，并给以适当说明。15. 简述电容式传感器用差动脉冲调宽电路的工作原理及特点。9答：差动式电容传感器的灵敏度比单极式提高一倍，而且非线性也大为减小。10答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成的电容器。如果不考虑其边缘效应，其电容为C=S/D 式中为两个极板间介质的介电常数，S为两个极板对有效面积，D为两个极板间的距离。由此式知，改变电容C的方法有三：其一为改变介质的介电常数；其二为改变形成电容的有效面积；其三为改变各极板间的距离；而得到的电参数的输出为电容值的增量这就组成了

4、电容式传感器。类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。电容传感器的应用：可用来测量直线位移、角位移、振动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度、厚度等。11答：可选用差分式电容压力传感器，通过测量筒内水的重力，来控制注水数量。或者选用应变片式液径传感器。12答：优点：a温度稳定性好b结构简单、适应性强c动响应好缺点：a可以实现非接触测量，具有平均效应b输出阻抗高、负载能力差c寄生电容影响大输出特性非线性：电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量的一种传感器，在位移、压力、厚度、物位、湿度、振动、转速、流量及成分分析的测量等方面得到了广泛的应用。使用时要注意保护绝缘材料的的绝缘性能；消除和减小边缘效应；消除和减小寄生电容的影响；防止和减小外界的干扰。13解：15答：工作原理：假设传感器处于初始状态，即Cx1 = Cx2 = C0,且A点为高电平，即Ua=U; 而B点为低电平，即Ub=0差分脉冲调宽型电路的特点就在于它的线性变换特性。-第 3 页-