电容式传感器的位移实验
实验一(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、实验目的：
了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理：
利用平板电容C=εA/d和相应的结构及测量电路，在ε、A、d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)、测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。利用电容传感器的动态响应特性和可以非接触测量等特点，可进行动态位移测量。
电容传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨力高（可达0.01mm甚至更高）、动态响应好、可进行非接触测量等特点，它可以测量线位移、角位移，高频振动振幅，与电感式比较，电感式是接触测量，只能测低频振幅，电容传感器在测量压力、差压、液位、料位成分含量（如油、粮食中的水份）、非金属涂层、油膜厚度等方面均有应用。目前半导体电容式压力传感器已在国内外研制成功，正在走向工业化应用。
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、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。
四、实验步骤：
1、按图2-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。
图2-1 电容传感器安装示意图
2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图2-2。
图2-2 电容传感器位移实验接线图
3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显表单元V i相接(插入主控箱V i孔)，R w调节到中间位置。
4、接入±15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔
0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表2-1。
X(mm)
V(mv)
5、根据表2-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
位移传感器实验报告
位移传感器实验报告
位移传感器实验报告
引言：
位移传感器是一种能够测量物体位移的装置。它在工业自动化、机器人技术、
医疗设备等领域有着广泛的应用。本实验旨在通过对位移传感器的实验研究，
探索其工作原理和性能特点。
一、实验目的
本实验的目的是研究位移传感器的工作原理和性能特点，了解其在实际应用中
的优缺点，为后续的工程设计和应用提供参考。
二、实验装置和方法
实验所用的位移传感器是一种电容式位移传感器，其工作原理是通过测量电容
的变化来实现对位移的测量。实验装置包括位移传感器、信号调理电路、数据
采集系统等。
在实验过程中，首先将位移传感器固定在待测物体上，然后通过调整传感器的
位置和角度，使其与被测物体保持良好的接触。接下来，将信号调理电路与传
感器连接，并将其输出与数据采集系统相连。最后，通过改变被测物体的位移，观察位移传感器的输出信号变化，并记录相应的数据。
三、实验结果与分析
在实验过程中，我们通过改变被测物体的位移，观察位移传感器的输出信号变化，并记录了相应的数据。实验结果显示，位移传感器的输出信号随着被测物
体位移的增加而线性增加，且具有较高的精度和稳定性。
进一步分析发现，位移传感器的灵敏度与传感器的工作原理和结构有关。电容
式位移传感器通过测量电容的变化来实现对位移的测量，其灵敏度受到电容变化量的影响。因此，在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的位移传感器，以确保测量结果的准确性和可靠性。
此外，位移传感器还具有一定的温度特性。在实验过程中，我们发现位移传感器的输出信号受到环境温度的影响。当环境温度发生变化时，位移传感器的输出信号也会发生相应的变化。因此，在实际应用中，我们需要对位移传感器进行温度补偿，以提高测量的精度和稳定性。
06电容式传感器的位移特性实验
06电容式传感器的位移特性实验
电容式传感器是一种常用的测量位移的传感器，它利用电容器的电容值与其电极间距离的关系来测量物体的位移。以下是
06电容式传感器的位移特性实验步骤：
实验材料：
1. 06电容式传感器
2. 数字万用表
3. 电子秤
4. 尺子
5. 活动支架
步骤：
1. 将06电容式传感器放在活动支架上，调整传感器的高度，
使其平行地与实验台面接触。
2. 使用数字万用表测试传感器的电容值。记录下传感器未受力时的电容值。
3. 在传感器上方放置一定质量的物体，使其挤压传感器。在每个质量下，使用数字万用表再次测试传感器的电容值并记录。注意每次测试前应等待其稳定。
4. 根据实验记录计算出传感器在不同挤压质量下的电容值变化，即位移量。绘制出位移量-受力特性曲线。
实验注意事项：
1. 操作时要避免传感器受到横向的力，应保证其纵向受力，并且应尽量避免传感器的弯曲、捏压或折叠。
2. 测试数据时应先让传感器空置一段时间，等待温度稳定。传
感器的输出信号应稳定后再进行测量。
3. 验证实验前要检查设备的正常运行,如电流表、电压表等应检查好其电子管,以免不必要损失。
实验结果：
通过实验可以得出传感器的位移特性曲线，可以了解到在不同的质量下，传感器的电容值发生的变化，从而得出传感器对力的检测能力及其灵敏度等基本特性。
电容式传感器测位移实验
一、实验目的
理解差动电容式传感器的工作原理，掌握差动电容 式传感器电路的组成并会计算其精度，了解电容传感器 在位移测量中的使用。
二、实验内容
利用电容式传感器测位移
三、实验仪器
• 传感器检测技术综合实验台、电容传感器实验模块、 电容传感器、振动源实验模块、示波器、导线。
四、实验原理
S 0 r S C d d
• 差动圆筒式 两个外筒不动 等电势 内筒可动
差动电容式传感器结构图
二极管环形充放电电路
cx1
a
c
cx2
五、实验步骤
Hale Waihona Puke Baidu1.连接电路
2. 螺旋测微仪安装示意图
2.调节脉冲调制单元的电位器W1，使其输出 方波 3. RW1调节到中间位置，旋动测微头推进电 容传感器移动至极板中间位置，使电压数显 表显示为最小值 4.旋动测微头，每间隔0.5mm记下位移X与输 出电压值，填入表
六、实验报告要求 • 1. 实验数据真实，准确，填入表格 • 2. 对数据进行处理，进行误差分析，求出 线性度，灵敏度，做出输入-输出特性曲线
七、注意事项
• 1.不要带电操作，请仔细检查电路及仪器连 接后打开电源；
• 2.传感器内外筒上导线较细，请大家轻拿轻 放，并注意在改变位移时小幅度增加，避 免拉断导线； • 3.实验完成后注意整理好仪器再离开。
电容传感器的位移特性实验
电容传感器的位移特性实验
一、实验目的
了解电容传感器结构及特点。
二、实验内容
掌握电容传感器的基本应用。
三、实验仪器
传感器检测技术综合实验台、电容传感器实验模块、电容传感器、振动源实验模块、示波器、导线。
四、实验原理
1、电容传感器是以各种类型的电容为传感元件，将被测物理量转换成电量的变化来实现测量的。电容传感器的输出是电容的变化量。利用电容C=εA/d的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d。三个参数中，保持二个参数不变，只改变其中一个参数，则可以有测干燥度（ε变）、测位移（d变）和测液位（A变）等多种电容传感器。电容传感器极板形状分成平板、圆板形和圆柱形，虽然还有球面形和锯齿形等其它的形状，但一般很少用。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。差动式一般优于单组（单边）式的传感器，它灵敏度高、线性范围宽、稳定性高。如图18-1所示：它是由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=ε2πx/ln(R/r)。图中C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生Δx位移时，电容量的变化量为ΔC=C1-C2=ε2π2Δx/ln(R/r)，式中ε2π、ln(R/r)为常数，说明Δc与Δx位移成正比，再配上配套的测量电路就能测量位移。
图18-1 实验电容传感器结构
五、实验注意事项
1、严禁将信号源输出对地短接。
2、实验过程中不要带电拔插导线。
3、严禁电源对地短路。
六、实验步骤
1、按图18-4示意图接线：电容传感器实验模块电源单元接主台体上的±15V电源；将脉冲调制单元的Fout与电容测量放大单元的Fin相接；将电容传感器安装在电容传感器实验模
利用电容式位移传感器测量物体位移的实验步骤
利用电容式位移传感器测量物体位移的实验
步骤
引言：
近年来，随着科技的不断进步和应用的广泛发展，利用电容式位移传感器测量物体位移的技术在各个领域得到了广泛应用。它通过测量电容的变化来获取物体的位移信息，具有高精度、快速响应和可靠性强的特点。本文将介绍利用电容式位移传感器测量物体位移的实验步骤。
实验材料：
1. 电容式位移传感器
2. 电容检测电路
3. 定位台
4. 信号处理器
5. 示波器
6. 可变电源
7. 实验样品
实验步骤：
步骤一：搭建实验装置
首先，将定位台放在水平平稳的台面上，并调整好水平，保证测量的准确性。然后将电容式位移传感器放置在定位台上，并通过螺丝固定好。将电容式位移传感
器的输出端与电容检测电路相连，再将电容检测电路的输出端连接到信号处理器以及示波器。
步骤二：调整实验参数
将可变电源连接到电容检测电路上，根据实验要求设置适当的电压值。在信号处理器上设置适当的增益和滤波参数，以保证得到清晰、稳定的测量信号。此外，还需根据实验需求选择合适的采样频率和触发方式。
步骤三：校准电容式位移传感器
在进行实际测量之前，需要对电容式位移传感器进行校准。首先，将实验样品放置在传感器下方，并确保测量范围内没有其他物体干扰。然后，调整电容检测电路输出的直流电压，使得示波器显示出零位的电压。此时，可以将样品从初始位置移动到期望的位置，记录示波器上的实时电压。
步骤四：实际测量位移
将实验样品放置在传感器下方，并通过定位台调节位置，使样品位于测量范围内。在示波器上观察传感器输出的电压信号，并记录下对应的位置。可以通过移动样品，观察位置与电压变化的关系，并得到物体位移曲线。通过调整实验参数和测量范围，可以得到不同精度和范围的位移测量结果。
电容式传感器测位移特性实验
电容式传感器测位移特性实验
电容式传感器是一种常用的位移传感器，采用电容式将小的位移量变化，转变成模拟
电压来发送，以实现检测和测量的目的，其具有快速响应、高精度和反应稳定的特点，被
广泛应用到航空、航天、工业控制仪表等领域。本实验将通过实验设备进行测量电容式传
感器的位移特性，以更加深入的了解电容式传感器的工作特性。
实验装置是一台专业的电容测试仪，此外还配有一个线性位移模拟器、一个电容式传
感器、一些实验电缆和接口线等辅助设备。实验可分为三个步骤：绘制拟合曲线前的实验
前准备工作、将电容式传感器的位移信号变为模拟电压的转换过程以及拟合测得的曲线。
1、实验前准备工作：首先，将位移模拟器接线连接到实验装置；随后，将电容式传
感器接入实验装置，并将电容传感器安装在位移模拟器上；最后，调节电容测试仪偏置电路，矫正偏置电压，以设定有效位移信号范围。
2、将电容式传感器的位移信号变为模拟电压的转换过程：在实验中，将位移模拟器
的调置电位从最小值（0mm）调至最大值（50mm），从而控制位移模拟器产生不同的位移量。每次顺序调节时，实验装置将其位移量所产生的信号作为输入，经过转换后将电容式
传感器的位移信号变成一定失真程度的模拟电压信号，从而可进行数据获取。
3、拟合测得的曲线：由于电容式传感器的反应特性的确定，在本实验中选择了一种
标准的二次曲线进行拟合，以便更好地了解其工作原理。在拟合曲线以及拟合曲线的过程中，采用的是软件的拟合算法，计算出最佳的参数并绘制拟合曲线。
实验结果表明，本次实验证明了电容式传感器位移特性测试实验使用电容式传感器和
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
电容式位移传感器实验是一种重要的引导应用考核技术，它要求用户在复杂的实验环
境中结合理论知识和实际操作，使用电容式位移传感器来测量和检验其变化。电容式位移
传感器具有灵敏度高、稳定性好、良好的鲁棒性等优点，在工业控制领域中得到广泛应用。
实验 content
一、研究内容
1、电容式位移传感器介绍：介绍电容式位移传感器的原理工作原理、接线结构以及
精度要求等。
2、等效电路仿真：使用电路仿真软件，仿真输入电压的变化对电容式位移传感器的
影响。
3、实验素材：利用工业电容式位移传感器，测量传感器的位移特性，探查其非线性
特性以及如何改善精度。
4、仪器设备：利用函数发生器、数字万用表、模拟量信号示波器等常用仪器设备，
分别检测典型电容器位移传感器的精度。
5、结论性评价：评价：分析电容式位移传感器的特性，对它的优缺点进行总结，指
出如何提高其精度，进一步建立相关的计算模型。
二、实验原理
1、电容式位移传感器由两个电容构成，其原理是由于特定环境改变时，电容之间的
介质改变，会在电容上形成电容电势差而发生变化，从而使电容式位移传感器的内部电路
受到影响，最终通过电容变化改变其输出电压。
2、实验中利用函数发生器产生跨越输入电压，观察输出电压的变化，研究电容式位
移传感器的补偿特性和灵敏度。
3、设置正反向斜率的步进电压，控制正反向补偿电压间隔，观察其非线性特性，探
究其实际特性。
4、模拟量信号示波器给出电容式位移传感器的不同输出电压，观察实际精度，辅助
分析结果。
三、实验结果
1、经过仿真计算，确定电容式位移传感器补偿特性曲线，补偿范围较大，灵敏度及
电容式传感器的位移特性实验报告资料
电容式传感器的位移特性实验报告资料
一、实验内容：
1、使用电容式传感器进行位移测量；
2、采用锁相放大器，对位移测量进行信号检测，输出交流（AC）信号幅度和相位；
3、掌握电容式传感器的阻抗和信号特性。
二、实验原理：
1、电容式传感器：是将测量物体与一个接地电极分离，形成一个独立的电容二极管。当测量物体发生位移时，该二极管电容Cc变化，即Cc=f（d），d是测量位移。在保持传
感器静态工作点C0不变的情况下，当Cc发生变化时，不受测物位移的干扰。因此，电容
式传感器可以实现高精度、无接触、无磨损位移测量。
2、锁相放大器：是一种适用于相位、频率、振幅等参数检测的精密电子测量仪器。
它可以对微弱的交流信号检测并输出信号幅度和相位。
三、实验器材：
2、锁相放大器；
3、信号调理器；
4、多路开关；
5、示波器。
四、实验过程：
1、在传感器静态工作点时，接触传感器，调整微调电容，使电压稳定在一个固定
值；
2、调整开关，将传感器所测量的位移信号输入信号调理器内，进行信号调理，可以
得到一个幅度为1V、频率为10kHz左右、带有微弱噪声的交流信号；
3、将调理后的信号连接至锁相放大器的输入端，将锁相放大器的参考输入端连接至
信号调理器输出端，调节锁相放大器的参考信号相位，使锁相放大器输出的交流信号幅度
和参考信号相位一致；
4、通过示波器连接至锁相放大器输出端，调节示波器测量参数，可以得到锁相放大
器输出信号的AC幅度和相位值；
5、通过多路开关改变传感器输入的位移值，重复以上步骤，得到传感器的位移特性曲线。
五、实验结果：
在不同的测量点进行测量，在锁相放大器中得到具有不同幅度和相位的AC信号，通过信号处理以及调制，最终得到有关电容式传感器位移特性曲线，从中发现电容性传感器在不同测量点上具有不同的灵敏度，以及对于位移值的反应截然不同，这也是电容式传感器的特点，需要在实际应用中进行合理的选择和设计。
电容式传感器的位移特性实验报告
-127
-106
-85
-64
-43
-25
-3
15
35
52
64
X/mm
24
24.5
25
25.5
26
26.5
27
27.5
28
28.5
29
29.5
U/mv
76
84
88
89
85
80
77
74
73
73
73
74
X/mm
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
U/mv
74
73
73
71
72
74
79
85
89
89
85
77
X/mm
23.5
23
22.5
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
18
U/mv
66
52
35
17
-1
-21
-40
-61
-82
-104
-125
-147
X/mm
17.5
17
电容式传感器的位移特性实验
06电容式传感器的位移特性实验
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中南大学
仪器与自动检测实验报告
冶金科学与工程院系冶金专业 10级试验班级
姓名陈晓晨学号02 同组者席昭等
实验日期 2013 年 4 月 08 日指导教师
实验名称：电容式传感器的位移特性实验
一、实验目的：
了解电容传感器的结构及特点
二、实验仪器：
电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源
三、实验原理：
电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理：
式中，S为极板面积，d为极板间距离，真空介电常数，介质相对介电常数，由此
可以看出当被测物理量使或发生变化时，电容量随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。
图11-1
四、实验内容与步骤
1．按图11-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。
电容式传感器位移
自动检测-电容式传感器位移实验
实验目的：
了解电容式传感器结构及其特点。
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。
仪器设备：
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。
实验步骤：
见附件
实验要求：
根据记录数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ。
电容式传感器位移特性实验报告
电容式传感器位移特性实验报告
篇一：实验十一电容式传感器的位移特性实验
实验十一电容式传感器的位移特性实验
一、实验目的：
了解电容传感器的结构及特点二、实验仪器：
电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源三、实验原理：
电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理：
C?
?S
d
?
?0??r?S
d
（11-1）
0真空介电常数，εr介质相对介电常数，由
式中，S为极板面积，d为极板间距离，ε此可以看出当被测物理量使S、d 或ε
r发生变化时，电容量
C随之发生改变，如果保持其
中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。四、实验内容与步骤
1．按图11-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。
2．将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表。
3．接入±15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。（Rw确定后不能改动）4．旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表11-1
电容式传感器的位移实验
实验一 电容式传感器的位移实验
一、 实验目的：学会电容式传感器地初步使用，了解电容式传感器结
构及其特点，对该传感器有一感性认识。
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）、测微小位移（d 变）和测量液位（A 变）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，导致非线性的问题依然存在，且灵敏度下降，但比变极距性好得多。）成为实际中常用的结构。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。其中线位移单组式的电容量C 在忽略边缘效应时为：
2X
C=ln(R/r)επ
式中：X ——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；
R 、 r ——外圆筒内半径和内圆柱外半径；
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
1202X
X C=C -C ==C ln(R/r)X
επ∆∆∆ 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。
于是，可得其静态灵敏度为：
g C 2+X 2-X 4k ==-/X=X ln(R/r)ln(R/r)ln(R/r)
X X επεπεπ⎡⎤∆∆∆∆⎢⎥∆⎣⎦（）（） 可见灵敏度与R/r 有关，R 与r 越接近，灵敏度越高，虽然内外机筒原始覆盖长度X 与灵敏度无关，但X 不可太小，否则边缘效应将影响到传感器的线性。
电容式传感器的位移特性实验报告
12
5
19.5
-3.73
-6.73
11
14.6
7.6
20
-7.1
-10.1
11.5
17.3
10.3
20.5
-10.48
-13.48
12
18.9
12.9
21
-10.85
-14.85
12.5
20.5
15.5
21.5
-15.23
-17.23
13
21.1
16.1
22
-15.6
-17.6
13.5
21.8
17.8
而圆柱形结构受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
存在，且灵敏度下降，但比变极距型好得多。）成为实际中最常用的结构，其中
线位移单组式的电容量 C 在忽略边缘效应时为：
C=
2πεd
ln(r2 /r1 )
式中 r2 为外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度；r1 为外圆筒内半径和内圆柱外
ln(r2 /r1 )
ln(r2 /r1 )
ln(r2 /r1 )
可见灵敏度与 r2/r1 有关，r2、r1 越接近，灵敏度越高，虽然内外极筒原始
覆盖长度 l 与灵敏度无关，但 l 不可太小，否则边缘效应将影响到传感器的线性。
电容式传感器位移特性实验报告
电容式传感器位移特性实验报告
篇一：实验十一电容式传感器的位移特性实验
实验十一电容式传感器的位移特性实验
一、实验目的：
了解电容传感器的结构及特点二、实验仪器：
电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源三、实验原理：
电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理：
C?
?S
d
?
?0??r?S
d
（11-1）
0真空介电常数，εr介质相对介电常数，由
式中，S为极板面积，d为极板间距离，ε此可以看出当被测物理量使S、d 或ε
r发生变化时，电容量
C随之发生改变，如果保持其
中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。四、实验内容与步骤
1．按图11-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。
2．将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表。
3．接入±15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。（Rw确定后不能改动）4．旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表11-1
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机电工程学院
工程测试技术
实验报告
学生姓名：**
学号：*************
专业：机械电子工程
2017-6-9
1、原理简述：电容传感器是以各种类型的电容器为传感元件，将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。电容传感器的输出是电容的变化量。利用电容C＝εA／d
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，则可以有测干燥度（ε变）、测位移（d变）和测液位（A 变）等多种电容传感器。电容传感器极板形状分成平板、圆板形和圆柱(圆筒)形，虽还有球面形和锯齿形等其它的形状，但一般很少用。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，差动式一般优于单组(单边)式的传感器。它灵敏度高、线性范围宽、稳定性高。如图7—1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=ε2ｘ／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=
ε22∆X／ln(R／r)，式中ε2、ln(R／r)为常数，说明∆C与∆X位移成正比，配上配套测量电路就能测量位移。
1、测量电路(电容变换器)：测量电路画在实验模板的面板上。其电路的核心部分是图 16—2的二极管环路充放电电路
在图7—2中，环形充放电电路由D3、D4、D5、D6二极管、C4电容、L1电感和CX1、CX2 （实验差动电容位移传感器）组成。当高频激励电压(ｆ>100kHz)输入到ａ点，由低电平E1跃到高电平E2时，电容CX1和CX2两端电压均由E1充到E2。充电电荷一路由ａ点经D3到b点，再对CX1充电到O点(地)；另一路由由ａ点经C4到c点，
I Rw。由传感器原理已知∆C与∆X位移成正比，所以通过测量电路的输出电压Vo1就可知∆X位移。
电容式位移传感器实验原理方块图如图7—3
实验步骤及内容1、按图7—4示意安装、接线。
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切换开关打到2V档，检查接线无误后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)6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12圈读取相应的电压表读数)，将数据填入表7(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。
实验总结实验数据如下表所示：
位移X（mm）7.27.78.28.79.29.710.29.79.28.78.27.77.2电压V（V）0.430.380.330.270.20.140.070.130.190.240.30.360.42拟合的图像如下图所示:
总结：使用电容传感器测量位移，其位移和电压输出为线性关系。