济南大学2010～2011学年第2学期课程考试试卷答案（A卷）
……课程测试技术授课教师宋方臻、苏东宁、邵海燕、马玉真………考试时间2011年6月15日考试班级………学号姓名………题号一二三四五六总分………得分……装…得分……阅卷人………一、分析题（共25分）……如图1所示，由电容传感器、电容测微仪、测微台架组成的位移测量系统中，电……容传感器的测量范围如图2所示，请回答以下问题：订……传感器……hmax150m…hmi
50m…………量程H…线被测面………图1电容测量系统组成图2电容传感器的测量范围…………（1）根据电容传感器与被测表面的相对位置关系，说明电容传感器的测量方式。……答：由于在测量位移的过程中，电容传感器与被测表面不接触，电容传感器的测量属…2分…于非接触测量方式。…（2）写出电容传感器的电容与极距h的关系，说明传感器的测量范围与量程。……答：传感器的输出电容CF与输入位移或极距hum之间的关系为：……
（3）在h由50um到150um变化的过程中，将电容传感器的电容随位移（或是否具有线性关系，灵敏度是否为常数？
CF
极距）变化的关系在下图中绘出定性表示，并说明该传感器的输出与输入之间…
…
50
70
90
110
130
150
hum
3分答：传感器的输出电容CF与输入位移或极距hum之间的关系为：
C
0A
h
因此具有非线性关系。
1分
传感器的灵敏度为：S
0A
h2
因此不为常数。2分
（4）电容测微仪即是电容传感器的测量放大电路，其输出为电压信号。根据学习的理论知识，说明可能采取的测量电路，画出电路简图，并写出系统的输出电压与被测位移量之间的关系式。答：采用运算放大器电路可以改善极距变化的电容传感器非线性。极距变化的电容传感器的输出为：C
0A
其电容与极距之间是非线性关系。因此，存在非线性误差。使得其测量范围很小，一般取极距变化范围约为01。如图所示，反馈回路中的CX为极距变化型电容传感器的电容，输入电路采用固定电容C0，u0为稳定的激励电压，那么输出电压与极距
之间的关系式为：
………答……………题……………不……………要……………超……………过……………此……………线………………
C
0A
h
，传感器的测量范围为50um150um，量程100um3分
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