传感器期末复习资料)

当P1>P2(或P2>P1)时,膜片弯向P2(或P1)边,CabCdb),u0输出与p1?p2成正比信号。

2. (10分)如图所示,简述此电路为什么能够改善变间隙式电容传感器的非

线性?图中,CX??s,ε为传感器极间间隙介质的介电常数,s为传感器极

d板耦合的面积,d为两极板间的距离,C为标准电容。

答:Zx=Cx=

?sd1 j?Cx

ZxUi=-1j?C1j?Cx1j?CU0=-Ui=-

dCUi ?s在Ui,?,ε,s,C 不变的情况下,Uo∝d

3. 如何改善单组式变极距型电容传感器的非线性?

答:方案1:采用差动形式电容传感器,有效地改善了传感器的线性度,而且灵敏度也提高1倍。

方案2:采用运算放大器电路

C为标准电容;

?sCx??

uiCu0????s

可见,u0与?成正比。所以,使用此测量电路能够改善变间隙式电容传感器非线性。

4. 九、下图为变极距型平板电容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。

5. (已)单组式变面积型平板形线位移电容传感器,两极板相对覆盖部分的宽度

为4mm,两极板的间隙为0.5mm,极板间介质为空气,试求其静态灵敏度?

若两极板相对移动2mm,求其电容变化量。(答案为0.07pF/mm,0.142pF)(运算放大器结合)

已知:b=4mm,δ=0.5mm,ε0=8.85×10-12F/m 求:(1)k=?;(2)若△a=2mm 时△C=?

第五章

概念:

1. (已)霍尔效应:

一块长为l、宽为b、厚为d的半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中。当有电流I流过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH (霍尔电势或称霍尔电压)。这种现象称为霍尔效应。霍尔式传感器是由霍尔元件所组成。

,霍尔系数,与材料有关它由载流

材料的物理性质决定。霍尔灵敏度表示单位磁感应强度和单位

控制电流时的霍尔电势的大小。一般要求它越大越好。

(1)对于金属而言,n很大,所以RH很小,而半导体尤其是N型半导体霍尔常数RH则较大,所以在实际应用中,一般都采用N型半导体材料做霍尔元件。

(2)kH与元件材料的性质和几何尺寸有关。元件的厚度d对灵敏度的影响也很大,元件越薄,灵敏度就越高。如采用薄膜技术的薄膜霍尔元件。

(3)

UH标量 规定正方向 可正可负

当控制电流的方向或磁场的方向改变时,输出电势的方向也将改变。但当磁场与电流同时改变方向时,霍尔电势极性不变。

当磁感应强度B和元件平面法线成一角度θ时,作用在元件上的有效磁场是其法线方向的分量,这时,UH=KHIBcosθ。 2. 霍尔元件的电磁特性

UH-I特性:固定磁场B,在一定温度下,霍尔输出电势UH与控制电

流I之间呈线性关系。

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