《传感器原理与应用》第三章作业参考答案_第三章作业及参考答案

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第3章P59

1.解：根据电容器参数变化的特性，电容式传感器可分为变极距型或称变间隙型、变面积型和变介质型或称变介电常数型三种。

电容式传感器的电极形状又有平板形、圆柱形和球面形三种。

变极距型电容传感器有一个极板固定不动，另一个极板为可动电极，即动片。当动片随被测量变化而移动时，两极板间距随之发生变化，从而使电容量发生变化。当采用差动结构时，有两个固定极板，在其中间是一个动极板，从而构成上下两个电容。当动极板向上（或向下）移动后，上下两个电容成差动变化，即其中一个电容量增加，另一个电容量减小。

变面积型电容传感器又分为角位移式电容传感器和平板直线位移式电容传感器。对于角位移式电容传感器，当被测量变化使动片有一角位移时，就改变了两极板间的遮盖面积S，电容量C也就随之变化。对于平板直线位移式电容传感器，当其中一个电极板发生x位移后，改变了两极板间的遮盖面积S，电容量C同样随之变化。

变介质型电容传感器大多用来测量电介质的厚度、位移、液位、液量，基本原理都是根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量的改变而变化的规律来进行测量的。

2.解：P44～P45

5.解：P51～P52

9.解：变极距型电容传感器的电容量计算公式为cr0s 

式中，0=8.8510-12F/m为真空介电常数；r为空气相对介电常数；s为两极板相互重叠的面积。所以，其位移灵敏度为sdcr

20。d

由此可见，其灵敏度不是常数，极距越小，灵敏度越高。把已知数据代入上式，得 1

dc8.8510121.0068104位移灵敏度为7.08109F/m 2d1103

式中负号表示极距增大时电容量减小。

8.85410410s10.解：1cc0 0r·0.310300012321106154.9410·F 30.310

4.94103PF0.005PF。

（2）读数仪表的变化：Ncs1s24.941031005≈2.5（格）。