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1、精選優(yōu)質(zhì)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(yīng)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(zhì)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(dǎo)電固體物質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jī)性的電纜寄生電容的干擾，它

2、與傳感器電容相并聯(lián)，嚴(yán)重影響傳感器的輸出特性，甚至?xí)蜎]沒有用信號而不能使用。 解決辦法：采用驅(qū)動電纜法、整體屏蔽法、組合式與集成技術(shù)。4.3試計(jì)算下圖所示各電容傳感元件的總電容表達(dá)式。（極板的有效面積為A，真空介電常數(shù)為 ） (a) (b) (c)解（1）圖(a)等效為三個平板電容器串聯(lián) ，總電容量為故（2）圖(b)等效為兩個平板電容器并聯(lián)（3）圖(c)等效為兩柱形電容器并聯(lián)，總電容量為4.4在壓力比指示系統(tǒng)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/m)； (2)當(dāng)電容傳感器的動極板位移=10m時，輸出電壓Usc值。 解：（1）根據(jù)圖中所示的橋路連接方法，可得初始電容當(dāng)極板移動時，在線性近似條件下，即當(dāng) 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?yàn)樗詮亩?(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(shè)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=10m，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=1m時的輸出電壓為多少?解：由題意可求（1）初始電容：由，則當(dāng)d=10um時

4、(2) 當(dāng)d=1m時4.6有一變間隙式差動電容傳感器，其結(jié)構(gòu)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(shù)：r=12mm；d1=d2=d0=0.6mm；0=8.8510-12F/m，極板間介質(zhì)為空氣。測量電路參數(shù)： 。試求當(dāng)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(dāng)動極板向上位移時，C1 = C0 +C，C2 = C0-C，且，由此可得4.7已知平板電容傳感器極板間介質(zhì)為空氣，極板面積S=aa=(22)cm2，間隙d0=0.1mm。求：傳感器的初始電容值。若由于裝配關(guān)系，

5、使傳感器極板一側(cè)間隙d0，而另一側(cè)間隙為d0+b(b=0.01mm)，此時傳感器的電容值。解：初始電容 當(dāng)兩極板不平行時，用積分法計(jì)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(nèi)電極圓筒外經(jīng)d=9.8mm，固定電極外圓筒內(nèi)經(jīng)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(zhì)。試求：（1）初始狀態(tài)時電容器C1、C2的值；（2）當(dāng)將其接入習(xí)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(tài)時 （2）當(dāng)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(dāng)動電極筒位移Dx= -0.2mm（向下）時，L1=2-0.2=1.8mm，L2=2+0.2=2.2mm，則，差動變壓器電橋輸出為因此，當(dāng)傳感器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0.5V。專心-專注-專業(yè)