1、精選優質文檔-傾情為你奉上第4章 電容式傳感器4.1 電容式傳感器可分為哪幾類？各自的主要用途是什么？答:電容式傳感器可分為三類，具體如下： （1）變極距型電容傳感器：在微位移檢測中應用最廣。 （2）變面積型電容傳感器：適合測量較大的直線位移和角位移。（3）變介質型電容傳感器：可用來測量紙張，絕緣薄膜等的厚度，也可用來測量糧食、紡織品、木材或煤等非導電固體物質的濕度。4.2為什么電容式傳感器的絕緣、屏蔽和電纜問題特別重要？如何解決？答：電容式傳感器由于受結構與尺寸的限制，其電容量都很小，屬于小功率、高阻抗器，因此極易受外界干擾，尤其是受大于它幾倍、幾十倍的、且具有隨機性的電纜寄生電容的干擾，它

2、與傳感器電容相并聯，嚴重影響傳感器的輸出特性，甚至會淹沒沒有用信號而不能使用。 解決辦法：采用驅動電纜法、整體屏蔽法、組合式與集成技術。4.3試計算下圖所示各電容傳感元件的總電容表達式。（極板的有效面積為A，真空介電常數為 ） (a) (b) (c)解（1）圖(a)等效為三個平板電容器串聯 ，總電容量為故（2）圖(b)等效為兩個平板電容器并聯（3）圖(c)等效為兩柱形電容器并聯，總電容量為4.4在壓力比指示系統中采用差動式變間隙電容傳感器和電橋測量電路。已知：0=0.25mm；D=38.2mm；R=5.1k；Usr=60V(交流)，頻率f=400Hz。試求： (1)該電容傳感器的電壓靈敏度Ku

3、 (V/µm)； (2)當電容傳感器的動極板位移=10µm時，輸出電壓Usc值。 解：（1）根據圖中所示的橋路連接方法，可得初始電容當極板移動時，在線性近似條件下，即當 時，兩電容的改變量大小相等，符號相反，若 減小， 增加，反之亦然。故在線性近似的條件下有可得因為所以從而得 (2) 4.5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=4mm，假設與被測工件的初始間隙d0=0.3mm。試求：（1）如果傳感器與工件的間隙變化量d=±10µm，電容變化量為多少? （2）如果測量電路的靈敏度足Ku=100mV/pF，則在d=±1µm

4、時的輸出電壓為多少?解：由題意可求（1）初始電容：由，則當d=±10um時(2) 當d=±1µm時4.6有一變間隙式差動電容傳感器，其結構如下圖所示。選用變壓器交流電橋作測量電路。差動電容器參數：r=12mm；d1=d2=d0=0.6mm；0=8.85×10-12F/m，極板間介質為空氣。測量電路參數： 。試求當動極板上輸入位移(向上位移) d=0.05mm時，電橋輸出端電壓。解：初始電容 變壓器輸出電壓其中Z1 、Z2 分別為差動電容傳感器C1 、C2 的阻抗。當動極板向上位移時，C1 = C0 +C，C2 = C0-C，且，由此可得4.7已知平板電容

5、傳感器極板間介質為空氣，極板面積S=a×a=(2´2)cm2，間隙d0=0.1mm。求：傳感器的初始電容值。若由于裝配關系，使傳感器極板一側間隙d0，而另一側間隙為d0+b(b=0.01mm)，此時傳感器的電容值。解：初始電容 當兩極板不平行時，用積分法計算傳感器的電容，如上圖所示，位置為x處，寬度為dx、長度為a的兩個狹窄長條之間的電容為所以，總電容為 4.8下圖 (a)所示差動式同心圓筒柱形電容傳感器，其可動內電極圓筒外經d=9.8mm，固定電極外圓筒內經D=10mm，初始平衡時，上、下電容器電極覆蓋長度L1=L2=L0=2mm，電極間為空氣介質。試求：（1）初始狀態時電容器C1、C2的值；（2）當將其接入習題圖b)所示差動變壓器電橋電路，供橋電壓E=10 V（交流），若傳感器工作時可動電極筒最大位移Dx= ±0.2mm，電橋輸出電壓的最大變化范圍為多少？ (a) (b)解：（1）初始狀態時 （2）當動電極筒位移Dx= +0.2mm（向上）時，L1=2+0.2=2.2mm，L2=2-0.2=1.8mm，則差動變壓器電橋輸出為 同理，當動電極筒位移Dx= -0.2mm（向下）時，L1=2-0.2=1.8mm，L