电容式传感器的位移实验.doc

实验一电容式传感器的位移实验一、实验目的: 了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理: 利用电容 C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中,保持二个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度( ε变)、测位移( d 变)和测量液位( A 变)等多种电容传感器。本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器, 如下图所示: 它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。设圆筒的半径为 R; 圆柱的半径为 r; 圆柱的长为 x, 则电容量为 C=ε2 ? x/ ln (R / r) 。图中 C1、 C2 是差动连接,当图中的圆柱产生?X 位移时,电容量的变化量为? C=C1 - C2= ε2 ?2?X/ ln (R/ r), 式中ε2 ?、 ln (R/ r) 为常数, 说明?C 与位移?X 成正比, 配上配套测量电路就能测量位移。三、需用器件与单元: 主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。四、实验步骤: 1 、测微头的使用和安装参阅实验九。按图 1 将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线( 实验模板的输出V O1 接主机箱电压表的Vin )。 2 、将实验模板上的 Rw 调节到中间位置( 方法:逆时针转到底再顺时传3圈)。 3 、将主机箱上的电压表量程( 显示选择) 开关打到2v档,合上主机箱电源开关,旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示0v , 再转动测微头( 同一个方向)5圈, 记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。以后, 反方向每转动测微头 1 圈即△ X=0. 5mm位移读取电压表读数( 这样转 10 圈读取相应的电压表读数) ,将数据填入表 1 并作出X — V实验曲线( 这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。 4、根据表 1 数据计算电容传感器的系统灵敏度 S 和非线性误差δ。实验完毕, 关闭电源。图1 电容传感器位移实验安装、接线图表1 电容传感器位移与输出电压值 X (mm ) V(mv )