实验三 电容式传感器实验.doc

电容式传感器实验
一、实验目的:了解电容式传感器结构及其特点。其结构如图所示:
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=ε2px/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=ε2p2∆X/ln(R/r),式中ε2p、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。
图1-1 电容式传感器结构
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1-2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VO1接主机箱电压表的Vin)。
图1-2 电容传感器位移实验安装、接线图
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=(这样转10圈读取相应的电压表读数),将数据填入表1-1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)。
五、实验数据处理
1、将测得的实验数据填入表1-1如下所示:
表1-1电容传感器位移与输出电压值
X(mm)










V(mv)
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2、根据表1-1实验数据用excel做出X-Y曲线并求得曲线的函数表达式如图1-3所示:
X-Y曲线的函数表达式为V=-.
图1-3 X-V实验曲线
3、根据表1-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ。
由表1-1数据及所绘制的X-V曲线可得电容传感器的系统灵敏度即曲线的斜率:
S=ΔV/ΔX=
由所得X-Y函数表达式及所测的实验数据用excel计算出各点误差如表1-2所示,可得输出V的最大误差ΔV=.
表1-2电容传感器