《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案
教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书
第4章电容式传感器
41电容式传感器可分为哪几类？各自的主要用途是什么？答：（1）变极距型电容传感器：在微位移检测中应用最广。（2）变面积型电容传感器：适合测量较大的直线位移和角位移。（3）变介质型电容传感器：可用于非导电散材物料的物位测量。42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？
答：原因：灵敏度S与初始极距0的平方成反比，用减少0的办法来提高灵敏度，但0的减小会导致非
线性误差增大。采用差动式，可比单极式灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。43为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要？设计和应用中如何解决这些问题？答：电容式传感器由于受结构与尺寸的限制，其电容量都很小，属于小功率、高阻抗器，因此极易受外界干扰，尤其是受大于它几倍、几十倍的、且具有随机性的电缆寄生电容的干扰，它与传感器电容相并联，严重影响传感器的输出特性，甚至会淹没没有用信号而不能使用。解决：驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术。44电容式传感器的测量电路主要有哪几种？各自的目的及特点是什么？使用这些测量电路时应注意哪些问题？45为什么高频工作的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变动？答：因为连接电缆的变化会导致传感器的分布电容、等效电感都会发生变化，会使等效电容等参数会发生改变，最终导致了传感器的使用条件与标定条件发生了改变，从而改变了传感器的输入输出特性。46简述电容测厚仪的工作原理及测试步骤。47试计算图P41所示各电容传感元件的总电容表达式。
48如图P42所示，在压力比指示系统中采用差动式变极距电容传感器，已知原始极距1＝2＝
1
f025mm，极板直径D＝382mm，采用电桥电路作为其转换电路，电容传感器的两个电容分别接R＝51kΩ的电阻后作为电桥的两个桥臂，并接有效值为U1＝60V的电源电压，其频率为f＝400Hz，电桥的另两桥臂为相同的固定电容C＝0001μF。试求该电容传感器的电压灵敏度。若Δδ＝10μm时，求输出电压有效值。
解：等效电路为：
USC

EZC4ZC1ZC1ZC3ZC2ZC2ZC1ZC4ZC2ZC3
EZC2ZC3
EC2C1
Ed12V2d
K
USCC
，
从结果看，本定义的电压灵敏度是单位电容变化引起的电压变化。即
C
CC0

0Dr