1、傳感器第五章考答案課后習題參考答案第5章電容式傳感器(P99)5-3圖5 7為電容式液位計測量原理圖。請為該測量裝置設計匹配的測量電路，耍 求輸出電壓U0與液位h之間呈線性關系。Dd?Hh?l1課后習題參考答案電容式液位變換器結構原理圖解：電容式液位計的電容值為：C?C0?2?h(?l?)2?H,其中CO?。DDlnlndd可見C 與液面高度h呈線性關系。可以看出，該結構不宜做成差動形式，所以不宜采用二極管雙T形交流電橋，也不宜 采用脈沖寬度調制電路。另外要求輸出電壓U0與液位h之間呈線性關系，所以不宜采用 調頻電路和運算放大器式電路,可以采用環形二極管充放電法，具體電路如圖所示。CxVDlA

2、E2eBAVD2ili4i2CCRDi3VD4ElTlT2VD3Cd可將直流電流表改為直流電壓表與負我電阻R的并聯，R上的電壓為U0,則有：UO?RI?Rf?E(Cx?Cd),其中，Cx為電容式液位計的電容值，f為方波的頻率，AE=E2 E1為方波的幅值，Cd為平衡電容傳感器初始電容的調零電容。當h=0時調節Cd?C0?2?H, 則輸出電壓UODlnd與液位h之間呈線性關系。課后習題參考答案25-5題5-5圖為電容式傳感器的雙T電橋測量電路，已知Rl?R2?R?40k?, RL?20k?, e?10V,f?lMHz, C0?10pF, Cl?10pF, ?Cl?lpFo求UL的表達式及對于上述

3、已知參數的UL值。VDlVD2eBAR2C0RlClRLUL?R(R?2RL)(R?RL)22?RLUf(C1?CO)?20?10?l?106?l?10?12解：?40?(40?2?20)?40?20?0. 18?V?5-6差動電容式傳感器接入變壓器交流電橋，當變壓 器副邊兩繞組電壓有效值均為U時，試推到電橋空載輸出電壓Uo與Cxl,Cx2的關系式。 若采用變截距型電容傳感器，初始截距均為?0,改變?后，求空載輸出電壓Uo與?之間 的關系式。2U?U?U?CxlCx2?Uo?解：(1)設 Zl?lj?Cxl, Z2?lj?Cx2,Z2?Z1Z1?Z2cxl?Cx2Cxl?Cx2 由圖可知 U。

4、？ (2)設 Cxl?AUo?Z2Zl?Z2?A2U?U?Z2?ZlZl?Z2?AU,把上式代入可得：Uo?U?U；dO?dU?A, Cx2?ddOUodO?d,Cxl?Cx2Cxl?Cx2 (或者：Cxl?d0?d, Cx2?AdO?d 有 Uo?Cxl?Cx2Cxl?Cx2U?ddOU)3課后習題參考答案5-75-8題58圖為二極管環形電橋檢波測量電路，Up為恒壓信號源，C1和C2是差動 式電容傳感器，C0是固定電容，其值CO?C1, C0?C2,設二極管VD/VD4正向電阻為零，反向電阻 為無窮大，信號輸出經低通濾波器取出直流信號eABo要求:6 分析檢波電路測量原理； 求橋路輸出信號e

5、AB?f?Cl,C2?的表達式;4課后習題參考答案畫出橋路中UA、UB、eAB在C1?C2、C1?C2、C1?C2三種情況下的波形圖（提示： 畫出1正負半周的等效電路圖，并標出工作電流即可求出eAB的表達式）。解：等效電 路為：CC0ClDU?pC0?BC2?a?Up 為正半周時CC0ClDUp?C0?BC2?b?Up 為負半周時當Up為正半周時，Dl、D3導通，等效電路如圖（a）所示。當Up為負半周時，D2、 D4導通，等效電路如圖（b）所示。電容CIO、C1和C2的阻抗分別為：ZO?j?C, Zl?l?10j?C, Z21j?Co2 則 UZlA?ZUpt UB?Z2po l?Z0Z2?ZU0eZ0?Z2?Zl?C0?CAB= UB?UA?Up?Z?Upl?Z0?Z2?Z0?C0?Cl?l?C2?C0?C2?VC0?Cb C0?C2 A eCl?C2?CAB?2CUp?102CUp0 當 C1?C2 時，Z1?Z2, UA=UB, eAB=0； 當 Cp 正半周時，UA?UB,即 O?UA?UB1?C2 時,Z1?Z2,UU,所以 eAB?0：P 負半周時，UA?UB,即 UA?LB?0 當 CUp 正半周時，UA?UB 即 UA?UB?01?C2 時，Z1?Z2, U,所以 eAB?0,P負半周時，UA?UB,即0?