作业2(答案)

一、选择与填空题1．电容式传感器灵敏度最高的是A。A.极距变化型B.面积变化型C.介质变化型2.电容式传感器是C传感器。A.接触式B.非接触式C.结构型D.物性型3.变间距式电容传感器适用于测量微小位移是因为B。A.电容量微弱、灵敏度太低B.传感器灵敏度与间距平方成反比，间距变化大则非线性误差大C.需要做非接触测量4.极距变化型的电容式传感器存在着非线性度，为了改善非线性度及提高传感器的灵敏度，通常采用差动的型式。二、简答1.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量？（见书）作业：电容式传感器习题与思考题2.某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：（1）如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？（2）如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度（格／mV）在时，读数仪表的变化量为多少？3.简述电容式传感器的优缺点。(见书)4()rmm00.3()mm1()mC1100()kmVpF25k1()m000.0049pF0.00491005=2.45sC格4.下图为变极距型平板电容传感器的一种测量电路，其中CX为传感器电容，C为固定电容，假设运放增益A=∞，输入阻抗Z=∞；试推导输出电压U0与极板间距的关系，并分析其工作特点。oixioxCUUCCUUdAACd作业6-1什么叫正压电效应？什么叫逆压电效应？（见书）6-2画出压电元件的两种等效电路。（见书）6-3电荷放大器要解决的核心问题是什么？试推导其输入输出关系。答：核心问题是高内阻电荷源转变为低内阻电压源6-4何谓电压灵敏度和电荷灵敏度？两者间有什么关系？（见书）6-6有两只压电式加速度传感器，固有频率分别为200kHz和35kHz，阻尼比均为0.3，今欲测频率为10kHz的振动应选用哪一只？为什么？1SCaciffKQQUCCCKCC22211100%12200KHz=0.2%35KHz=36.23%nnnn当时当时所以应该选者固有频率为200kHz的传感器6-7为了扩大压电式传感器的低频响应范围，是否可以采用增加测量回路电容C的办法？为什么？答:不能，会降低传感器的灵敏度。6-8压电式传感器的上限频率和下限频率各取决于什么因素？答:上限频率取决于传感器的结构，即机械参数下限频率取决于传感器前置放大器的输入阻抗，即测量电路的时间常数。6-9分析压电式加速度传感器的频率响应特性。若测量电路的C=1000pF，R=500MΩ，传感器固有频率ƒ0=30kHz，相对阻尼比系数ξ=0.5，求幅值误差在2%以内的使用频率范围。222HH11100%2%126kHznnHf解得L2LLL-1100%2%1+==0.5s5rad/s,f0.80Hz0.80Hz~6kHziiRC解得则传感器的使用频率范围为6-12已知电压前置放大器输入电阻及总电容分别为Ri=100MΩ，Ci=100pF，求与压电式加速度计相配测1Hz振动时幅值误差是多少？LL2L==0.01s26.28/-1100%=93.7%1+iiRCfrads带入计算得：解:6-13已知某压电式传感器测量最低信号频率f=1Hz，现要求在1Hz信号频率时其灵敏度下降不超过5%，若采用电压前置放大器输入回路总电容Ci=500pF，求该前置放大器输入总电阻Ri是多少？LL2LLi-1226.28/-1100%5%1+=3.043.043.04==R==968MΩ6.286.2850010iifradsRC计算得解: