实验三十一 电容式传感器的位移特性实验.doc

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1、实验三十一实验三十一 电容式传感器的位移特性实验电容式传感器的位移特性实验 一、实一、实 验验 目目 的的了解电容式传感器结构及其特点。 二、实二、实 验验 原原 理理利用平板电容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 、S、d 中三个dSC参数中，保持两个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（ 变）测微小位移（变 d）和测量液位（变 S）等多种电容传感器。变面积型电容传感器中，平板结构对极距特别敏感，测量精 度受到影响，而圆柱形结构受极极板径向变化的影响很小，且理论上具有很好的线性关系， （但实际由于 边缘效应的影响，会引起极板间的电场分布不均，导致非线性问题仍然

2、存在，且灵敏度下降，但比变极 距型好得多。 ）成为实际中最为常用的结构，其中线位移单组式的电容器 C 在忽略边缘效应时为：（1） )ln(212rrlC式中 外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；r2、r1外圆筒内半径和内圆柱外半径。当两圆筒相对移l 动时，电容变化量为lC（2）llCrrlrrllrrlC0121212)ln(2)ln()(2)ln(2于是，可得其静态灵敏度为：（3） )ln(4)ln()(2)rrln(l)(l2121212rrlrrll lCkg 可见灵敏度与有关，r2与 r1越接近，灵敏度越高，虽然内外极简原始覆盖长度与灵敏度无关，但 12rrl不可太小，否则边缘效应将影响到传

3、感器的线性。l 本实验为变面积式电容传感器，采用差动式圆柱形结构，因此可以很好的消除极距变化对测量精度的影 响，并且可以减小非线性误差和增加传感器的灵敏度。 三、需用器件与单元三、需用器件与单元 电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压源。 四、实四、实 验验 步步 骤骤 1、将电容式传感器装于电容传感器实验模板上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中。 2、将电容传感器实验模板的输出端 Vo1与数显单元 Vi相连（插入主控箱 Vi孔）Rw调节到中间位置。 3、接入15V 电源，旋动测微头改变电容传感器动极板的位置，每隔 0.2mm，记下位移 X 与输出电 压值，填入表 1。 表 1 电容传感器位移与输出电压值X(mm)V(mv) 五、实验注意事项五、实验注意事项 1、 传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、 做实验时，不要接触传感器，否则将会使线性变差。六、思六、思 考考 题题 1、 简述什么是传感器的边缘效应，它会对传感器的性能带来哪些不得影响。 2、 电容式传感器和电感式传感器相比，有哪些优缺点？ 七、实验报告要求： 1、 整理实验数据，根据所得实验数据做出传感器的特性曲线，并利用最小二乘法做出拟合直线，计算该 传感器得非线性误差。 2、 根据实验结果，分析引起这些非线性得原因，并说明怎样提高传感器得线性度。图 1 电容传感器位移实验接线 图