电容式传感器习题解析

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
一定减小。

正确选项A。

析：动片旋出时正对面积减小，由平行板电容器决定式可知C s
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。

三、图3所示是测定压力F的电容式传感器．待测压力F作
用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离
d发生变化，引起电容C的变化．知道C的变化，就可以知
道F的变化情
况．图3
例3、传感器是一种采集信息的重要器件。

如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A 为
固定电极，B 为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。

可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动
电极发生形变，从而改变了电容器的电容。

现将此电容式传
感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，
已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。

当待测压
力增大时，有下列说法其中正确的是（ ）
（1）电容器的电容将减小
（2）电容器的电量将增加
（3）灵敏电流表指针向左偏转
（4）灵敏电流表指针向右偏转
A. （2）（3）
B. （1）（3）
C. （2）（4）
D. （1）（2） 析：由d
c 1∝可知，
d 减小c 增大；再由电容定义式知cu Q =，U 不变，Q 增大，电源对电容器充电，电流从正接线柱流入，指针向右偏。

答案选C 。

四、图4中所示是测定位移X 的电容式传感器．随着电介质进入极板间的长度发
生变化，电容C 发生变化．知道C 的变化，就可以知道
X 的变化情况．
例4、随着生活质量的提高,自动干手机已进入家庭,洗手后,将湿
手靠近自动干手机,机内的传感器便驱动电热器加热,有热空气
从机内喷出,将湿手烘干.手靠近干手机能使传感器工作,是因为
( )
A. 改变了湿度
B. 改变了温度 图4
C. 改变了磁场
D. 改变了电容
析：这是一道联系实际生活的好题，手是导电介质，靠近烘干机会影响电容大小。