第三章 电容式传感器
3.1 电容式传感器可分为哪几类？各自的主要用途是什么？
3.2 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少这一误差。
3.3 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？
3.4 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？
3.5 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？
3.6 简述电容测厚仪的工作原理及测试步骤。
各种电容式传感器的习题赏析
电容器的电容C决定于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素．如果某一物理量（如角度θ、位移S、深度h等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化．作这种用途的电容器称为电容式传感器．以下结合典型例题解析四种常见电容式传感器的应用。
一、图1所示是用来测定角度θ的电容式传感器．当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道θ的变化情况．
例1、将收音机中的可变电容器的动片旋出一些，和没有旋出时相比（）
A．电容器的电容一定减小 B．电容器的电容一定增加
C．电容器的电容一定不变 D．电容器的电容可能增大也可能减小 图1
析：动片旋出时正对面积减小，由平行板电容器决定式可知Cs一定减小。正确选项A。
二、图2所示是测定液面高度h的电容式传感器．在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电夜体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质．液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道h的变化情况．
例2、 传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变化就能反映液面的升 图2
降情况，两者的关系是（ ）
A. C增大表示h增大
B. C增大表示h减小
C. C减小表示h减小
D. C减小表示h增大
析：液面变化直接影响电容决定式中因素S（正对面积），C大知S大即h增大，反之亦然，答案AC。
传感器技术绪论习题
一、单项选择题
1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。
A. 应变式传感器 B. 化学型传感器
C. 压电式传感器 D. 热电式传感器
2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。
A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件
3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（ C ），构成信息技术的完整信息链。
A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术
4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（ A ）三大类。
A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型
5、 随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。
A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器
C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机
6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（ D ）的传感器。
A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官
7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。
A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤
8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（ D ）。
A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换
9、传感技术与信息学科紧密相连，是（ C ）和自动转换技术的总称。
1 一、填空题
1.传感器的组成是：传感器通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成。
2.传感器按被测量分类为：物理量、化学量、生物量传感器。
3.传感器按转换原理分类为：结构型、物性型和复合型传感器。
4.弹性敏感元件的类型分为：变换力的弹性敏感元件和变换压力的弹性元件
5.传感器的误差特性分为：线性度、迟滞、重复性、零漂和温漂等。
6.线性位移传感器与弹性敏感元件或其他变换机构组合，可构成速度、加速度、力、压力、流量、液位等各种物理量的传感器。
7.应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变片、应变电桥组成。
8.应变式传感器广泛应用于应变、荷重、压力和加速度等机械量的测量。
9.电位器传感器能测量的物理量有：
直线位移、角位移、压力、液位、高度等。
10.电容式传感器原理上可分为：
变极距式、变极板间面积式、变极板间介质式。
11.电感传感器与弹性敏感元件组合可检测：
振动、压力、应变、流量和比重等。
12.电涡流式传感器能测量的物理量有：
测量位移、厚度、振动、速度、流量和硬度等。
13.常见的压电材料有：石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料。
14.超声波探头按原理分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，
15.霍尔传感器由霍尔元件、磁场和电源组成。
16.霍尔集成电路分为：线性型和开关型两类。
17.外光电效应可生成的光电元件有光电二极管、光电倍增管、紫外线传感器。
18.内光电效应可生成得光电元件有：
光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管。
19.光电检测需要具备的条件是：光源、被测物和光电元件。
20.光电传感器的类型有：
被测物发光、被测物反光、被测物透光、被测物遮光。
21.激光器常按工作物质进行分类为：
固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器。
22.光纤传感器由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤)、光接收器、信号处理系统及光纤构成。
23.光纤位移传感器的特性性曲线分为：前坡区、峰值区和后坡区。
【单选题】广深港高铁列车的转向架的温度超过140度,列车最高运行时速智能达到()。
A、200公里
B、350公里
C、40公里
D、35公里
答案：C
【单选题】防疫期间,车站人员对旅客测温采用()。
A、水银温度计
B、红外热像仪
C、热电偶
D、铂电阻
答案：B
【单选题】中国首艘自主建设的国产航母是()。
A、辽宁舰
B、大连舰
C、致远舰
D、山东舰
答案：D
【填空题】红外热像仪一种____的能量,经过____采集。再经过一系列的信号处理电路进行____、____的仪器。
我的答案：
第一空： 红外辐射
第二空： 红外焦平面阵列
第三空： 成像
第四空： 测温
【填空题】有源相控雷达可对____进行跟踪,可以随时____、____让敌人不知道自己被发现或锁定。
答案：
第一空： 多个目标
第二空： 变频
第三空： 变功率
【填空题】海军航母起飞分为____、____、____三种方式
答案：
第一空： 弹射起飞
第二空： 滑跃起飞
第三空： 垂直起飞
【单选题】中国和德国联合研制()探测仪器
A、月球生物圈
B、测距测速
C、中子与辐射剂量
D、红外成像光谱
答案：C
【填空题】____年____月____日嫦娥四号在月球背面软着陆成功。
答案：
第一空： 2019
第二空： 1
第三空： 3
【填空题】全球四大导航系统为中国____、美国____、欧洲____和俄罗斯____
我的答案：
第一空： 北斗
第二空： GPS
第三空： 伽利略
第四空： Glonass
【填空题】香港城市大学研制的毛虫机器人的厚度____mm,腿长____mm
答案：
第一空： 0.15
第二空： 0.65
【单选题】某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力,发现均缺少约0.5kg,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大,在这个例子中,产生此心理作用的主要因素是 ( )。
A、绝对误差
