第5章（电容传感器）在线练习 思考题与习题 1·单项选择题 1)在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的电容量。 A.塑料薄膜B.干的纸C.湿的纸D.玻璃薄片 2)电子卡尺的分辨率可达0.01mm,行程可达200mm,它的内部所采用的电容传感 器型式是。 A.变极距式B.变面积式C.变介电常数式 3)在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。 A.电容和电感均为变量B.电容是变量，电感保持不变 C.电容保持常数，电感为变量D.电容和电感均保持不变 4)利用图5-14所示的湿敏电容可以测量。 A.空气的绝对湿度B.空气的相对湿度 C.空气的温度D.纸张的含水量 5)电容式接近开关对的灵敏度最高。 A.玻璃B.塑料C.纸D.鸡饲料 6)图5-22中，当储液罐中装满液体后，电容差压变送器中的膜片。 A.向左弯曲B.向右弯曲C.保持不动 7)自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是。 A.瞬时流量，单位为t/hB.累积流量，单位为t或m3 C.瞬时流量，单位为k/gD.累积流量，单位为kg 8)在图5-23中，管道中的流体自左向右流动时，。 A.p 1)p 2 B.p 1 p 2 C.p 1=p 2 9)管道中流体的流速越快，压力就越。 A.大B.小C.不变 2.图5-24是利用分段电容传感器测量液位的原理示意图。玻璃连通器3的外圆壁 上等间隔地套着W个不锈钢圆环，显示器采用101线LED光柱（第一线常亮，作为电源 指示)
第 5 章（电容传感器）在线练习 思考题与习题 1 ．单项选择题 1 ）在两片间隙为 1mm 的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的电容量。 A. 塑料薄膜 B. 干的纸 C. 湿的纸 D . 玻璃薄片 2 ）电子卡尺的分辨率可达 0.01mm ，行程可达 200mm ，它的内部所采用的电容传感 器型式是。 A. 变极距式 B. 变面积式 C. 变介电常数式 3 ）在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。 A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量，电感保持不变 C. 电容保持常数，电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 4 ）利用图 5-14 所示的湿敏电容可以测量。 A. 空气的绝对湿度 B. 空气的相对湿度 C. 空气的温度 D. 纸张的含水量 5 ）电容式接近开关对的灵敏度最高。 A. 玻璃 B. 塑料 C. 纸 D. 鸡饲料 6 ）图 5-22 中，当储液罐中装满液体后，电容差压变送器中的膜片。 A. 向左弯曲 B. 向右弯曲 C. 保持不动 7 ）自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是。 A. 瞬时流量，单位为 t/h B. 累积流量，单位为 t 或 m3 C. 瞬时流量，单位为 k/g D. 累积流量，单位为 kg 8 ）在图 5-23 中，管道中的流体自左向右流动时，。 A. p 1 〉 p 2 B. p 1 〈 p 2 C . p 1 = p 2 9 ）管道中流体的流速越快，压力就越。 A. 大 B. 小 C. 不变 2 ．图 5-24 是利用分段电容传感器测量液位的原理示意图。玻璃连通器 3 的外圆壁 上等间隔地套着 N 个不锈钢圆环 , 显示器采用 101 线 LED 光柱（第一线常亮，作为电源 指示）
图5-24光柱显示编码式液位计原理示意图 储液罐2一液面3一玻璃连通器4一钢质直角接头5一不锈钢圆环6一101段 LED光柱 1)该方法采用了电容传感器中变极距、变面积、变介电常数三种原理中的哪一种？ 2)被测液体应该是导电液体还是绝缘体？ 3)分别写出该液位计的分辨率(%)及分辨力（几分之一米）的计算公式，并说 明如何提高此类液位计的分辨率。 4)设当液体上升到第个N不锈钢圆环的高度时，101线LED光柱全亮。若W=32, 则当液体上升到第八个不锈钢圆环的高度时，共有多少线LD亮？ 4·人体感应式接近开关原理图如图5-25所示，图5-26为鉴频器的输入输出特性曲 线。请分析该原理图并填空。 14 (安装地电位 0. 4-30p 图5-25人体感应式接近开关原理图
图 5-24 光柱显示编码式液位计原理示意图 • 储液罐 2 —液面 3 —玻璃连通器 4 —钢质直角接头 5 —不锈钢圆环 6 — 101 段 LED 光柱 1 ）该方法采用了电容传感器中变极距、变面积、变介电常数三种原理中的哪一种？ 2 ）被测液体应该是导电液体还是绝缘体？ 3 ）分别写出该液位计的分辨率（ % ）及分辨力（几分之 一米 ）的计算公式，并说 明如何提高此类液位计的分辨率。 4 ）设当液体上升到第个 N 不锈钢圆环的高度时 ,101 线 LED 光柱全亮。若 N =32 ， 则当液体上升到第八个不锈钢圆环的高度时，共有多少线 LED 亮？ 4 ．人体感应式接近开关原理图如图 5-25 所示，图 5-26 为鉴频器的输入输出特性曲 线。请分析该原理图并填空。 图 5-25 人体感应式接近开关原理图
图5-26鉴频器的输入/输出特性曲线 1)地电位的人体与金属板构成空间分布电容Cx,Cx与微调电容C0从高频等 效电路来看，两者之间构成一联。V1、L1、C0、Cx等元件构成了 电路，f= ,f略高于f0。当人手未靠近金属板时，Cx 最（大/小)，检测系统处于待命状态。 2)当人手靠近金属板时，金属板对地分布电容Cx变 一，因此高频变压器T的 二次侧的输出频率f变 (高/低)。 3)从图5-26可以看出，当f低于f0时，U01于R,A2的输出0 02将变为 电平，因此L (亮/暗)。 三端稳压器7805的输出为 伏，由于运放饱和时的最大输出电压约比电源低 1V左右，所以A2的输出电压约为 伏，中间继电器KA变为 状态（吸合 /释放)。 4)图中的运放未接反馈电阻，所以IC2在此电路中起 器作用：V2起 (电压放大/电流驱动)作用：基极电阻R5起 作用：D1起 作用，防止当V2突然截止时，产生过电压而使 击穿。 5)通过以上分析可知，该接近开关主要用于检测 ,它的最大优点是 。可以将它应用到 以及 等场所。 5.利用学过的知识将图2-33中的应变式水平仪改为差动电容式水平仪。请画出结构 简图，并说明属于变极距、变面积、变介电常数中的哪一种类型。 6·参考图5-5的原理，将平板电容的上、下极板置于生产绝缘薄膜（例如塑料薄膜） 传送生产线的上下方，将绝缘薄膜夹在中间（与5-9的并联法有所不同），就可连续监测 和控制绝缘薄膜的厚度。 请画出测量控制装置的示意图，包括信号处理框图、控制薄膜厚度的张力伺服电动机、 卷取辊、变频器、变速传送电动机、传动辊（可参考图3-25）等机械传送装置，并简要说 明闭环控制的工作过程。 7粮食部门在收购、存储谷物、菜籽等时，需测定这些粮食、种子的干燥程度，以防 霉变。请你根据己学过的知识，设计一台粮食含水量测试仪，要求： 1)能显示在标准质量(100g)条件下粮食的含水量（一般在10%20%之间）。 2)能进行粮食品种的选择（能输入不同的纠正系数）
图 5-26 鉴频器的输入 / 输出特性曲线 1 ）地电位的人体与金属板构成空间分布电容 C x ， C x 与微调电容 C 0 从高频等 效电路来看，两者之间构成 ______ 联。 V 1 、 L 1 、 C 0 、 C x 等元件构成了 ____________ 电路， f = ____________ ， f 略高于 f 0 。当人手未靠近金属板时， C x 最 ______ （大 / 小），检测系统处于待命状态。 2 ）当人手靠近金属板时，金属板对地分布电容 C x 变 ______ ，因此高频变压器 T 的 二次侧的输出频率 f 变 ______ （高 / 低）。 3 ）从图 5-26 可以看出，当 f 低于 f 0 时， U 01 ______ 于 U R ， A 2 的输出 U 02 将变为 ______ 电平，因此 VL______ （亮 / 暗）。 三端稳压器 7805 的输出为 ______ 伏，由于运放饱和时的最大输出电压约比电源低 1V 左右，所以 A 2 的输出电压约为 ______ 伏，中间继电器 KA 变为 ______ 状态（吸合 / 释放）。 4 ）图中的运放未接反馈电阻，所以 IC 2 在此电路中起 ______ 器作用； V 2 起 ______ （电压放大 / 电流驱动）作用；基极电阻 R 5 起 ______ 作用； VD 1 起 ______ 作用，防止当 V 2 突然截止时，产生过电压而使 ______ 击穿。 5 ）通过以上分析可知，该接近开关主要用于检测 _________ ，它的最大优点是 ______________ 。可以将它应用到 ______________ 以及 ____________ 等场所。 5 ．利用学过的知识将图 2-33 中的应变式水平仪改为差动电容式水平仪。请画出结构 简图，并说明属于变极距、变面积、变介电常数中的哪一种类型。 6 ．参考图 5-5 的原理，将平板电容的上、下极板置于生产绝缘薄膜（例如塑料薄膜） 传送生产线的上下方，将绝缘薄膜夹在中间（与 5-9 的并联法有所不同），就可连续监测 和控制绝缘薄膜的厚度。 请画出测量控制装置的示意图，包括信号处理框图、控制薄膜厚度的张力伺服电动机、 卷取辊、变频器、变速传送电动机、传动辊（可参考图 3-25 ）等机械传送装置，并简要说 明闭环控制的工作过程。 7 ．粮食部门在收购、存储谷物、菜籽等时，需测定这些粮食、种子的干燥程度，以防 霉变。请你根据已学过的知识，设计一台粮食含水量测试仪，要求： 1 ）能显示在标准质量（ 100g ）条件下粮食的含水量（一般在 10%~20% 之间）。 2 ）能进行粮食品种的选择（能输入不同的纠正系数）
3)粮食易于倒入及倒出（内极柱应为圆锥顶）。 4)外壳对操作者有静电屏蔽作用（可减少手的影响），引线从下方中心接出，并考虑 与周边接地外壳绝缘。 5)画出传感器结构简图（可参考图5-6b的原理，但结构必须按题意作适当的修改）、 信号处理框图，并说明其工作原理及优、缺点
3 ）粮食易于倒入及倒出（内极柱应为圆锥顶）。 4 ）外壳对操作者有静电屏蔽作用（可减少手的影响），引线从下方中心接出，并考虑 与周边接地外壳绝缘。 5 ）画出传感器结构简图（可参考图 5-6 b 的原理，但结构必须按题意作适当的修改）、 信号处理框图，并说明其工作原理及优、缺点