94.应用电容式传感器测量微米级的距离，应该采用改变( )的方式。

好的，我们来详细解析一下这道题。 ### 题目背景 电容式传感器是一种利用电容变化来检测物理量（如位移、压力等）的传感器。电容的基本公式为： \[ C = \frac{\epsilon A}{d} \] 其中： - \( C \) 是电容值 - \( \epsilon \) 是极间物质的介电常数 - \( A \) 是极板面积 - \( d \) 是极板之间的距离 ### 选项分析 1. **A. 极间物质介电系数**： - 改变极间物质的介电系数可以改变电容值，但这种方法通常用于检测介质的变化，而不是距离的变化。例如，如果在空气中和水中测量电容，介电系数会不同，但这不是测量距离的最佳方法。 2. **B. 极板面积**： - 改变极板面积也可以改变电容值，但这种方法通常用于检测面积的变化，而不是距离的变化。例如，如果极板面积增大，电容值会增加，但这与距离无关。 3. **C. 极板距离**： - 改变极板之间的距离是测量微米级距离的最直接方法。根据电容公式 \( C = \frac{\epsilon A}{d} \)，当极板距离 \( d \) 减小时，电容值 \( C \) 会增加。因此，通过测量电容值的变化，可以精确地确定极板之间的距离变化。 4. **D. 电压**： - 电压本身不会直接影响电容值，而是影响电容器的充电状态。改变电压不会改变电容的几何参数，因此不能用于测量距离。 ### 为什么选C 选择C是因为在测量微米级距离时，改变极板之间的距离是最直接和有效的方法。通过监测电容值的变化，可以非常精确地确定极板之间的距离变化。这种方法在实际应用中非常常见，例如在精密机械、半导体制造等领域中用于高精度位移测量。 ### 示例 假设有一个电容式传感器，初始时极板距离为10微米，电容值为10 pF。如果极板距离减小到5微米，根据电容公式： \[ C_1 = \frac{\epsilon A}{d_1} = \frac{\epsilon A}{10 \text{ μm}} = 10 \text{ pF} \] \[ C_2 = \frac{\epsilon A}{d_2} = \frac{\epsilon A}{5 \text{ μm}} = 20 \text{ pF} \] 可以看到，当极板距离减半时，电容值增加了一倍。通过测量电容值的变化，可以准确地计算出极板距离的变化。