《传感器原理与应用》习题4

习题4

四、变电容式传感器

（一）思考题

4-1. 试述三种不同结构类型电容式传感器的工作原理和特点，各自的主要用途是什么？ 4-2. 试述变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及在设计中如何减小这一误差？ 4-3. 理解和说明双Ｔ二极管交流电桥的工作原理及其应用特点和要求。 4-4. 理解和说明差动脉冲宽度调制电路的工作原理及其应用特点。 4-5. 试说明电容式物位传感器的工作原理。

（二）习 题

4-1. 同心圆筒电容传感器如图所示其可动极筒外径为9.8mm，定极筒内径为10mm，遮盖

长度为1mm时，试求电容值C。当供电电源频率为60KHz时，求它的容抗值。

4-2. 一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm，工作初始间隙为0.3mm，空气介质，

所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF，读数仪表灵敏度为5格/mV。如果工作时传感器的间隙产生2μm的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？

4-3. 当差动式变极距型电容传感器动极板相对于定极板移动了?d＝0.75mm时，若初始电容

量C1＝C2＝80pF，初始距离d＝4mm，计算其非线性误差。若改为单平板电容，初始值不变，其非线性误差为多大？

4-4. 已知极板电容传感器，其极板面积为A，两极板间介质为空气，极板间距1mm，当极

距减少0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度。若参数不变，将其改为差动结构，当极距变化0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？并说明差动传感器为什么能提高灵敏度并减少非线性误差。

4-5. 平板式电容位移传感器如图所示。已知极板尺寸a＝b＝4mm，间隙d0＝0.5mm，极板

间介质为空气。求该传感器的静态灵敏度。若极板沿x方向移动2mm，求此时的电容量。

4-6. 如图为电容式传感器的双T型电桥测量电路，已知R1＝R2＝R=40kΩ，RL=20KΩ，

E=10V，f＝1MHz，C2＝10pF，C1＝10pF，?C1＝1pF。求UL值。

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