实验五-电容式传感器的位移特性实验
《传感技术综合实验单元》实验指导书
《传感技术综合实验单元》实验指导书一、电子测量与检测实验须知传感技术综合实验的目的使学生在掌握各类传感器的理论及其检测技术、信号调理电路和光电检测技术基础上，能合理选择和利用传感器测量各种工程上常见的物理量。
这是本专业本科学生必须掌握的基本技能。
要求学生通过实际操作，培养独立思考、独立分析和独立实验的能力。
为使实验正确、顺利地进行，并保证实验设备、仪器仪表和人身的安全，在做检测与转换技术实验时，需知以下内容。
1．实验预习实验前，学生必须进行认真预习，掌握每次实验的目的、内容、线路、实验设备和仪器仪表、测量和记录项目等，做到心中有数，减少实验盲目性，提高实验效率。
2．电源（1）实验桌上通常设有单相（或三相）交流电源开关和直流电源开关，由实验室统一供电，实验前应弄清各输出端点间的电压数值。
（2）实验桌（或仪器）上配有直流稳压电源，在接入线路之前应调节好输出电压数值，使之符合实验线路要求。
特别是在实验线路中，严禁将超过规定电压数值的电源接入线路运行。
（3）在进行实验线路的接线、改线或拆线之前，必须断开电源开关，严禁带电操作，避免在接线或拆线过程中，造成电源设备或部分实验线路短路而损坏设备或实验线路元器件。
3．实验线路（1）认真熟悉实验线路原理图，能识图并能按图接好实验线路。
（2）实验线路接线要准确、可靠和有条理，接线柱要拧紧，插头与线路中的插孔的结合要插准插紧，以免接触不良引起部分线路断开。
（3）线路中不要接活动裸接头，线头过长的铜丝应剪去，以免因操作不慎或偶然原因而触电，或使线路造成意想不到的后果。
（4）线路接好后，应先由同组同学相互检查，然后请实验指导教师检查同意后，才能接通电源开关，进行实验。
4．仪器仪表（1）认真掌握每次实验所用仪器仪表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚仪表的型号规格和精度等级等。
（2）仪器仪表与实验线路板（或设备）的位置应合理布置，以方便实验操作和测量。
（3）仪器仪表上的旋钮有起止位置，旋转时用力要适度，到头时严禁强制用力旋转，以免损坏旋钮内部的轴及其连接部分，影响实验进行。
实验五++差动变面积式电容传感器的静态及动态特性
实验五差动变面积式电容传感器的静态及动态特性
一、实验目的：
了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。
二、实验原理：
电容式传感器有多种形式，本仪器中差动变面积式。
传感器由两组定片和一组动片组成。
当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。
如将上层定片与动片形成的电容定为Cx1,下层定片与动片形成的电容定为Cx2,当将Cx1 和Cx2 接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。
三、所需单元及部件：
电容传感器、电压放大器、低通滤波器、F/V表、激振器、示波器。
四、旋钮初始位置：
差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档。
五、实验步骤：
（1）、按图30接线。
（2）、F/V表打到20V，调节测微头，使输出为零。
（3）、转动测微头，每次0.1mm，记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片复盖面积最大为止。
X（mm）
V（mv）
退回测微头至初始位置。
并开始以相反方向旋动，同上法，记下X（mm）及V(mv)值。
X（mm）
V（mv）
（4）、计算系统灵敏度S。
S=△V/△X（式中△V为电压变化，△X为相应的梁端位移变化），并作出V-X关系曲线。
（5）、卸下测微头，断开电压表，接通激振器，用示波器观察输出波形。
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。
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。
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
1.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
传感器实验大全(附思考题答案+实验过程+结果)
传感实验总结传感器技术与应用这门课虽只历时八周，但这却是第一次理论与实践结合能同步的专业课。
实验室去了两次，也做了很久，然自己想法甚多，多么渴望能多做些实验让自己所学的理论知识活起来。
这次试验主要做了四个实验：差动变压器的位移特性、电容式传感器的位移特性、电涡流传感器的位移特性、光纤传感器的位移特性。
下面分别说明：一．差动变压器的性能实验１.实验目的：了解差动变压器的工作原理及特性。
２. 基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段和三段式，本实验是三段式结构。
当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈（做为差动变压器激励用，相当于变压器原边）和次级线圈（由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器副边）之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
３. 需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、电压表。
４.实验步骤：１）根据图1－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图1－1 差动变压器电容传感器安装示意图２）在模块上按图1－２接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。
调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。
图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。
接线时，航空插头上的号码与之对应。
当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。
判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端,按图1—2接线。
当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。
电容式传感器的位移特性
电容式传感器的位移特性实验报告一、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（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器。
三、需用期间与单元电容传感器、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1－1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上，判别C X1和C X2时，注意动极板接地，接法正确则动极板左右移动时，有正、负输出。
不然得调换接头。
一般接线：二个静片分别是1号和2号引线，动极板为3号引线。
2、将电容传感器电容C1和C2的静片接线分别插入电容传感器实验模板C x1、C x2插孔上，动极板连接地插孔（见图1－3）。
图1－3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V o1与数显表单元V i相接（插入主控箱V i孔），Rw调节到中间位置。
接入±15V电源，旋动测微头推进电容器传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表1－2。
表1－2 电容传感器位移与输出电压值X(mm)V(mv)4、根据表1－2数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
五、实验数据处理1、实验数据：2、电容传感器位移与输出电压值数据表：3、计算灵敏度和非线性误差：用最小二乘法拟合的直线为：y =−0.037x +0.2293 灵敏度为0.037V/mm在7.800mm 处取最大相对误差为：0.006mv 非线性误差：0.0060.350×100%=1.71% 六、思考题试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？答：由于是测谷物的湿度，当此传感器放在谷物里面时，根据谷物的呼吸作用，用传感器检测呼吸作用的水分程度，从而判断出谷物的湿度，当电容的S 与D 为恒定值时C =f(ε),稻谷的含水率不同，介电常数也不同，可确定谷物含水率，传感器为两个板，谷物从传感器之间穿过。
传感器技术实验指导书
《传感器技术》实验指导书权义萍南京工业大学自动化学院目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3)实验二直流全桥的应用――电子秤实验 (7)实验三电容式传感器的位移特性实验 (9)实验四压电式传感器振动实验 (11)实验五直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (13)实验六电涡流传感器综合实验 (15)实验七光纤传感器的位移特性实验 (18)实验一金属箔式应变片单臂、半桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。
当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。
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。
六、实验分析：通过实验，我们发现电容式传感器的测量值和测量量并非简单的线性关系，仅仅是对于位移变化而产生的电容变化，同时也受到感应现象、环境噪声的影响。
电容式传感器的位移特性实验报告
∆C =
2πεd
2πε( − ∆)
2πε∆
∆
−
=
= 0
ln(r2 /r1 )
ln(r2 /r1 )
ln(r2 /r1 )
于是，可得其静态灵敏度为：
=
∆
2πε( + ∆) 2πε( − ∆)
4πε
=[
−
]/∆ =
∆
-418
-403
-388
X/mm
12
12.5
13
13.5
14
14.5
15
15.5
16
16.5
17
17.5
U/mv
-372
-356
-339
-322
-304
-286
-269
-251
-231
-211
-192
-171
X/mm
18
18.5
19
19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
23
23.5
U/mv
-149
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
电容式传感器实训报告
一、实训目的电容式传感器实训旨在使学生了解电容式传感器的基本原理、结构、工作特性以及在实际应用中的重要性。
通过本次实训，学生应掌握电容式传感器的安装、调试、测试方法，并能够根据实际需求设计和应用电容式传感器。
二、实训内容1. 理论部分- 电容式传感器的基本原理：电容式传感器是利用电容变化来检测物理量的传感器。
其基本原理是通过测量电容的变化来检测被测量的物理量，如位移、振动、压力等。
- 电容式传感器的结构：电容式传感器主要由敏感元件、测量电路和信号处理电路组成。
- 电容式传感器的工作特性：电容式传感器具有高灵敏度、高精度、抗干扰能力强等特点。
2. 实践部分- 安装与调试1. 根据实验要求，将电容式传感器安装到相应的测试平台上。
2. 调整传感器与测试平台的距离，确保传感器能够正确地检测到被测量的物理量。
3. 调整传感器的灵敏度，使其在检测范围内达到最佳性能。
- 测试与数据分析1. 利用实验设备对电容式传感器进行测试，记录测试数据。
2. 分析测试数据，评估传感器的性能，如灵敏度、线性度、重复性等。
3. 根据测试结果，对传感器进行调整和优化。
3. 应用设计- 根据实验要求，设计一个应用实例，如位移测量、振动检测等。
- 分析应用实例中电容式传感器的需求，选择合适的传感器型号和参数。
- 设计电路，实现电容式传感器的信号采集、处理和输出。
三、实训结果与分析1. 测试结果通过实验，我们得到了以下测试结果：- 传感器的灵敏度为0.1mm/V，线性度为0.5%，重复性为0.3%。
- 在测试范围内，传感器能够稳定地检测到被测量的物理量。
2. 数据分析根据测试结果，我们可以得出以下结论：- 电容式传感器具有较高的灵敏度和线性度，能够满足实际应用的需求。
- 传感器的重复性好，稳定性高，适用于长时间连续工作。
3. 应用设计根据实验结果，我们设计了一个位移测量系统。
该系统采用电容式传感器作为测量元件，通过信号采集、处理和输出，实现了对位移的精确测量。
电容传感器测量位移电路仿真设计及原理
摘要传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
电容式传感器就是把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。
它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。
其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。
本文设计介绍了一种电容式传感器测量位移的设计结构及其工作原理。
关键字：电容式传感器，平行电极，位移目录摘要。
1 引言。
3 传感器转换电路仿真调试及原理分析。
3 1．同相比例放大电路2.二阶低通滤波器电路电容式传感器测量电路设计及分析。
5 误差分析。
8 学习心得。
8参考文献资料。
9引言传感器是科学仪器、自动控制系统中信息获取的首要环节和关键技术，是先进国家优先发展的重要基础性技术。
传感器与通信技术和计算机技术构成了信息技术的三大支柱。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
随着现代科学技术的迅猛发展，非电物理量的测量与控制技术已越来越广泛地应用于航天、交通运输、机械制造、自动检测与计量等技术领域，而且也正在逐步引入人们的日常生活中。
70年代末以来，随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。
这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。
电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。
典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。
当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。
但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。
传感器转换电路仿真调试及原理分析1．同相比例放大电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻RS加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有vN=vP=vS，i1=if于是求得所以该电路实现同相比例运算。
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??Sd??0??r?Sd（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εr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11-1五、实验报告：1．根据表11-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
六、实验数据曲线图：VX篇二：电涡流传感器的位移特性实验报告实验十九电涡流传感器的位移特性实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、实验仪器电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表三、实验原理通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
传感器测试实验报告
传感器测试实验报告实验一直流激励时霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。
二、基本原理：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。
具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势UH＝KHIB，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为UHk_，式中k—位移传感器的灵敏度。
这样它就可以用来测量位移。
霍尔电动势的极性表示了元件的方向。
磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。
三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、15V直流电源、测微头、数显单元。
四、实验步骤：1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。
1、3为电源5V，2、4为输出。
2、开启电源，调节测微头使霍XX大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。
图9-1直流激励时霍尔传感器位移实验接线图3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。
表9－1作出V-_曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。
五、实验注意事项：1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。
2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成15V，否则将可能烧毁霍尔元件。
六、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化七、实验报告要求：1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。
2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。
实验二集成温度传感器的特性一、实验目的：了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。
二、基本原理：集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。
测控技术与仪器传感器技术实验报告电容式传感器的位移实验
测控技术与仪器传感器技术实验报告电容式传感器的位移实验
一、实验内容
本实验旨在检测和分析电容式传感器的位移响应性能，以及在位移为特定值时对应的电容值。
二、实验原理
电容式传感器可以用来检测物体或介质（如气体或液体）的位移，它的原理是根据电容变化而变化，电容的基本原理是容量的大小取决于相应电容片的表面积和充放电电路中的介质介电系数，由于电容器中有物体或介质的变化，使得变化的电容量也随之变化，以实现位移检测的目的。
三、仪器及耗材
本实验所需设备主要为有限元分析仪，辅以相关耗材。
四、实验流程
1.将实验构筑出电容传感器测量定位系统，主要由电容传感器、测量电路以及数据分析软件等组成；
2.安装各种位移规测拨动台；
3.使用有限元分析仪，测量不同位移情况下对应的电容值；
4.绘制电容值随位移变化曲线；
5.结合实验结果推测实验结果并敏感度记录结果。
五、实验结果
（1）在位移为-100mm时，电容值为0.71；
（5）在位移为100mm时，电容值为0.86。
将各不同位移情况下的电容值进行扩展绘图：
六、敏感度分析
根据以上实验结果可以推算得出电容式位移传感器的敏感度为0.05F/mm。
七、讨论
电容式位移传感器的位移变化率符合要求，表明该类传感器可以满足实际应用的需求。
但是因为其固有特性，容易受湿度和粉尘影响，也就是说，它的精度和可靠性需要有效地
控制。
《传感器原理及应用》实验指导书
实验二 压阻式压力传感器的压力测量实验
一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下， 根据半导体的压阻效应， 基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我 们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压 力变化。
五、思考题：
试设计利用£的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下 在设计中应考虑哪些因素？
实验六 转速的测量
（
一、实验目的：了解磁电式传感器测量转速的原理。
二、基本原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线 圈中感应电势e=-d©/dt发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每 转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、整形和计数的电路即可 以测量转速。
三、实验设备：震动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电 式传感器实验模板、双线示波器。
四、实验方法和要求：
1、压电传感器已装在震动台面上。
2、将低频震荡器信号接入到台面三源板震动源的激励插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端， 与传 感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。将压电传感情实验模 板电路输出端Vol接R6。将压电传感器实验模板电路输出端V02接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出Vo与示波器相连。
2、开启电源， 调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置并使数显表指示为 零。
3、测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个输出电压读数， 直到读数近似不变。
位移实验_精品文档
综合实验二位移实验（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）等多种电容式传感器。
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，如图2-9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。
图2-9 圆筒式变面积差动结构电容式位移传感器三、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2-10将电容传感器装于电容传感接主机箱电压表的Ｖｉ器实验模板上，并按图示意接线(实验模板的输出ＶＯ１ｎ)。
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针转３圈)。
3．将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到２ｖ挡，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6，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)。
迟滞误差4．根据表6据计算电容传感器的系统灵敏度S、非线性误差δL 、δ。
H5．实验完毕，关闭电源。
图2-10 电容传感器位移实验安装、接线图表6 电容传感器位移与输出电压值。
传感器原理及应用实验指导书
传感器原理及应用实验指导书目录1.实验一: 应变片单臂特性实验2.实验二：应变片全桥特性实验3.实验三: 电容式传感器的位移实验4.实验四：压电式传感器测振动实验5.实验五: 线性霍尔式传感器位移特性实验6.实验六：NTC热敏电阻温度特性实验CSY-XS-01传感器系统实验箱说明书一、产品简介CSY-XS-01传感器系统实验箱是在本公司多年生产传感技术教学实验仪器的基础上，结合了TK-9XX系列和TK-2000系列的各自优点，根据院校实验室的实际情况，为适应不同类别、不同层次的专业需要，最新主推的手提式传感器实验仪，是高联公司外销的主要产品。
CSY-XS-01传感器系统实验箱主要用于各大、中专院校开设的“传感器原理”“自动检测技术”“非电量电测技术”“测量与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。
CSY-XS-01实验箱的传感器采用原理与实际相结合，便于学生加强对书本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。
二、实验箱组成TK-XS传感器实验箱如下图所示：主要由机头、主板、信号源、传感器、数据采集卡、PC接口、软件等各部分组成。
1、机头由应变梁(含应变片、PN结、NTC R T热敏电阻、加热器等)；振动源(振动台)；升降调节杆；测微头和传感器的安装架(静态位移安装架)；传感器输入插座；光纤座及温度源等组成。
2、主板部分主板部分有八大单元电路组成：智能调节仪单元；频率／电压显示(F/V表)单元；音频振荡器（1KHz～10KHz可调）和低振荡器 (1Hz～30Hz可调)单元；直流稳压电源输出单元(提供高稳定的±15V、＋5V、±4V、＋1.2V～＋12V可调等)；数据采集和RS232 PC接口单元；传感器的输出口单元；转动源单元；各种传感器的调理电路单元。
3、信号源1）温度源＜150℃（可调）；、2）振动源 1Hz～30Hz；3）转动源 0～2400r/min4、传感器：详见四、传感器（共十九种传感器）5、数据采集卡及处理软件：详见五、V9.0数据采集卡及处理软件6、实验箱：供电：AC 220V 50Hz 功率0.2kW实验箱尺寸为515×420×185(mm)。
工程测试与信号处理实验指导书
工程测试与信号处理实验报告姓名班级学号指导教师2012年下学期实验目录实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验实验二金属箔式应变片――半桥性能实验实验三金属箔式应变片――全桥性能实验实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验五电容式传感器地位移特性实验实验六光电转速传感器地转速测量实验实验七霍尔测速实验实验八磁电式转速传感器地测速实验实验九电涡流传感器地位移特性实验实验十被测体材质对电涡流传感器地特性影响实验实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目地：了解金属箔式应变片地应变效应,单臂电桥工作原理和性能.二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应地关系式为：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成地应变敏感元件,通过它转换被测部位受力状态变化、电桥地作用完成电阻到电压地比例变化,电桥地输出电压反映了相应地受力状态.,对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4.三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）.四、实验步骤：1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上.传感器中各应变片已接入模板地左上方地R1、R2、R3、R4.加热丝也接于模板上,可用万用表进行测量判别,R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω,加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V（从主控台引入）,检查无误后,合上主控台电源开关,将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置,再进行差动放大器调零,方法为将差放地正负输入端与地短接,输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连,调节实验模板上调零电位器R W4,使数显表显示为零（数显表地切换开关打到2V档）.关闭主控箱电源（注意：当R w3、R w4地位置一旦确定,就不能改变.一直到做完实验三为止）.3、将应变式传感器地其中一个电阻应变片R1（即模板左上方地R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已接好）,接好电桥调零电位器R W1,接上桥路电源±4V （从主控台引入）如图1－2所示.检查接线无误后,合上主控台电源开关.调节R W1,使数显表显示为零.图1－2应变式传感器单臂电桥实验接线图4、在电子称上放置一只砝码,读取数显表数值,依次增加砝码和读取相应地数显表值,直到200g（或500g）砝码加完.记下实验结果填入表1－1,关闭电源.5、根据表1－1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量,ΔW重量变化量）和非线性误差δf1=Δm/y F..S ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线地最大偏差：y F·S 满量程输出平均值,此处为200g（或500g）.五、思考题：单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以.实验二金属箔式应变片――半桥性能实验一、实验目地：比较半桥与单臂电桥地不同性能、了解其特点.二、基本原理：不同受力方向地两只应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善.当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压U O2＝EKε／2.三、需用器件与单元：同实验一.四、实验步骤：1、传感器安装同实验一.做实验（一）地步骤2,实验模板差动放大器调零.2、根据图1－3接线.R1、R2为实验模板左上方地应变片,注意R2应和R1受力状态相反,即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）地电阻应变片作为电桥地相邻边.接入桥路电源±4V,调节电桥调零电位器R W1进行桥路调零,实验步骤3、4同实验一中4、5地步骤,将实验数据记入表1－2,计算灵敏度S2＝U／W,非线性误差δf2.若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片,应更换另一个应变片.图1－3应变式传感器半桥实验接线图表1－2半桥测量时,输出电压与加负载重量值五、思考题：1、半桥测量时两片不同受力状态地电阻应变片接入电桥时,应放在：（1）对边（2）邻边.2、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差,是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变片应变效应是非线性地（3）调零值不是真正为零.实验三金属箔式应变片――全桥性能实验一、实验目地：了解全桥测量电路地优点.二、基本原理：全桥测量电路中,将受力性质相同地两应变片接入电桥对边,当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4,其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时,其桥路输出电压U03＝KEε.其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善.三、需用器件和单元：同实验一四、实验步骤：1、传感器安装同实验一.2、根据图1－4接线,实验方法与实验二相同.将实验结果填入表1－3；进行灵敏度和非线性误差计算.1－4全桥性能实验接线图表1－3全桥输出电压与加负载重量值五、思考题：1、全桥测量中,当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时,即R1＝R3,R2＝R4,而R1≠R2时,是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以.2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片,如何利用这四片电阻应变片组成电桥,是否需要外加电阻.图1－5应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较一、实验目地：比较单臂、半桥、全桥输出时地灵敏度和非线性度,得出相应地结论.二、实验步骤：根据实验一、二、三所得地单臂、半桥和全桥输出时地灵敏度和非线性度,从理论上进行分析比较.阐述理由（注意：实验一、二、三中地放大器增益必须相同）.FF实验五电容式传感器地位移实验一、实验目地：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和其它结构地关系式通过相应地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（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器.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3－1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上,判别C X1和C X2时,注意动极板接地,接法正确则动极板左右移动时,有正、负输出.不然得调换接头.一般接线：二个静片分别是1号和2号引线,动极板为3号引线.2、将电容传感器电容C1和C2地静片接线分别插入电容传感器实验模板C x1、C x2插孔上,动极板连接地插孔（见图4－1）.图4－1电容传感器位移实验接线图3、将电容传感器实验模板地输出端V o1与数显表单元V i相接（插入主控箱V i孔）,Rw调节到中间位置.4、接入±15V电源,旋动测微头推进电容器传感器动极板位置,每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值,填入表4－1.表4－1 电容传感器位移与输出电压值5、根据表4－1数据计算电容传感器地系统灵敏度S和非线性误差δf.五、思考题：试设计利用ε地变化测谷物湿度地传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？实验六磁电式转速传感器测速实验一、实验目地：了解磁电式测量转速地原理.二、基本原理：基于电磁感应原理,N匝线圈所在磁场地磁通变化时,线圈中感应电势：发生变化,因此当转盘上嵌入N个磁棒时,每转一周线圈感应电势产生N次地变化,通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速.三、需用器件与单元：磁电式传感器、数显单元测转速档、直流源2－24V.四、实验步骤：1、磁电式转速传感器按图5－4安装传感器端面离转动盘面2mm左右.将磁电式传感器输出端插入数显单元Fin孔.（磁电式传感器两输出插头插入台面板上二个插孔）2、将显示开关选择转速测量档.3、将转速电源2－24V用引线引入到台面板上24V插孔,合上主控箱电开关.使转速电机带动转盘旋转,逐步增加电源电压观察转速变化情况.五、思考题：为什么说磁电式转速传感器不能测很低速地转动,能说明理由吗？实验七霍尔测速实验一、实验目地：了解霍尔转速传感器地应用.二、基本原理：利用霍尔效应表达式：U H＝K H IB,当被测圆盘上装上N只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化N次.每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物地转速.三、需用器件与单元：霍尔转速传感器、直流源＋5V、转动源2－24V、转动源单元、数显单元地转速显示部分.四、实验步骤：1、根据图5－4,将霍尔转速传感器装于传感器支架上,探头对准反射面内地磁钢.图7－1霍尔、光电、磁电转速传感顺安装示意图2、将5V直流源加于霍尔转速传感器地电源端（1号接线端）.3、将霍尔转速传感器输出端（2号接线端）插入数显单元Fin端,3号接线端接地.4、将转速调节中地＋2V－24V转速电源接入三源板地转动电源插孔中.5、将数显单元上地开关拨到转速档.6、调节转速调节电压使转动速度变化.观察数显表转速显示地变化.五、思考题：1、利用霍尔元件测转速,在测量上有否限制？2、本实验装置上用了十二只磁钢,能否用一只磁钢？实验八光电转速传感器地转速测量实验一、实验目地：了解光电转速传感器测量转速地原理及方法.二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和透射型二种,本实验装置是透射型地,传感器端部有发光管和光电池,发光管发出地光源在转盘上反射后由光电池接受转换成电信号,由于转盘上有相间地16个间隔,转动时将获得与转速及黑白间隔数有关地脉冲,将电脉计数处理即可得到转速值.三、需用器件与单元：光电转速传感器、直流电源＋5V、转动源及2－24V直流源、数显单元.四、实验步骤：1、光电转速传感器已安装在三源板上,把三源板上地＋5V、接地V0与主控箱上地＋5V、地、数显表地Vin相连.数显表转换开关打到转速档.2、将转速源2－24V输出旋到最小,接到转动源24V插孔上.3、合上主控箱电源开关,使电机转动并从数显表上观察电机转速.思考题：已进行地实验中用了多种传感器测量转速,试分析比较一下哪种方法最简单、方便.实验九电涡流传感器位移实验一、实验目地：了解电涡流传感器测量位移地工作原理和特性.二、基本原理：通过高频电流地线圈产生磁场,当有导电体接近时,因导电体涡流效应产生涡流损耗,而涡流损耗与导电体离线圈地距离有关,因此可以进行位移测量.三、需用器件与单元：电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片.四、实验步骤：1、根据图8－1安装电涡流传感器.图8－1电涡流传感器安装示意图图9-1 电涡流传感器安装示意图图9－2电涡流传感器位移实验接线图2、观察传感器结构,这是一个平绕线圈.3、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L地两端插孔中,作为振荡器地一个元件.4、在测微头端部装上铁质金属圆片,作为电涡流传感器地被测体.5、将实验模板输出端V o与数显单元输入端V i相接.数显表量程切换开关选择电压20V档..6、用连结导线从主控台接入15V直流电源接到模板上标有＋15V地插孔中.7、使测微头与传感器线圈端部接触,开启主控箱电源开关,记下数显表读数,然后每隔0.2mm读一个数,直到输出几乎不变为止.将结果列入表8－1.表8－1电涡流传感器位移X与输出电压数据8、根据表8－1数据,画出V－X曲线,根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时地最佳工作点,试计算量程为1mm、3 mm及5mm时地灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）.五、思考题：1、电涡流传感器地量程与哪些因素有关,如果需要测量±5mm地量程应如何设计传感器？2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时,如何根据量程使用选用传感器.实验十被测体材质对电涡流传感器特性影响一、实验目地：了解不同地被测体材料对电涡流传感器性能地影响.二、基本原理：涡流效应与金属导体本身地电阻率和磁导率有关,因此不同地材料就会有不同地性能.三、需用器件与单元：除与实验二十五相同外,另加铜和铝地被测体圆盘.四、实验步骤：1、传感器安装与实验二十五相同.2、将原铁圆片换成铝和铜圆片.3、重复实验二十五步骤,进行被测体为铝圆片和铜圆片时地位移特性测试,分别记入表8－2和表8－3.表8－2被测体为铝圆片时地位移为输出电压数据表8－3被测体为铜圆片时地位移与输出电在数据4、根据表8－2和表8－3分别计算量程为1mm和3mm时地灵敏度和非线性误差（线性度）.5、分别比较实验二十五和本实验所得结果进行小结.五、思考题：当被测体为非金属材料如何利用电涡流传感器进行测试？。
实验五 线性霍尔传感器位移特性实验
实验五线性霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。
二、基本原理：本实验采用的霍尔式位移（小位移1mm～2mm）传感器是由线性霍尔元件、永久磁钢组成，其它很多物理量如：力、压力、机械振动等本质上都可转变成位移的变化来测量。
霍尔式位移传感器的工作原理和实验电路原理如图17—2 (a)、(b)所示。
将磁场强度相同的两块永久磁钢同极性相对放置着，线性霍尔元件置于两块磁钢间的中点，其磁感应强度为0，(a)工作原理(b)实验电路原理图17—2霍尔式位移传感器工作原理图设这个位置为位移的零点，即X＝0，因磁感应强度B＝0，故输出电压U H＝0。
当霍尔元件沿X轴有位移时，由于B≠0，则有一电压U H输出，U H经差动放大器放大输出为V。
V与X有一一对应的特性关系。
＊注意：线性霍尔元件有四个引线端。
涂黑二端是电源输入激励端，另外二端是输出端。
接线时，电源输入激励端与输出端千万不能颠倒，否则霍尔元件就损坏。
三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头。
四、实验步骤：1、调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度线对准轴套的10mm 刻度线。
按图17—3示意图安装、接线，将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源调节到±4V档。
2、检查接线无误后，开启主机箱电源，松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套，使传感器的PCB板（霍尔元件）处在两园形磁钢的中点位置(目测)时，拧紧紧固螺钉。
再调节R W1使电压表显示０。
图17—3 霍尔传感器(直流激励)位移实验接线示意图3、测位移使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用单行程位移方法实验：顺时针调节测微头的微分筒3周，记录电压表读数作为位移起点。
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实验五 电容式传感器的位移特性实验
一、实验目的
了解电容式传感器的结构及其特点。
二、实验原理
平板电容器电容C ＝/s d ε，它的三个参数 ε、S 、d 中，保持两个参数不变，只改变其中一个参数，则可用于测量谷物干燥度（ε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。
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，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：
()
212ln r r
l
C πε=
（1）
式中 l ——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度； 12r r 、——外圆筒内半径和内圆柱外半径。
当两圆筒相对移动l ∆时，电容变化量C ∆为：
()()()()
222
1110222ln ln ln r r r r r r l l l l l C C l πεπεπε-∆∆∆∆=
-== （2） 于是，可得其静态灵敏度为：
()()()()()222
111224/ln ln ln g r r r r r r l l l l C k l l πεπεπε
⎡⎤+∆-∆∆=
=-∆=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦
（3） 可见灵敏度g K 与12r r 有关，12r r 与越接近，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。
本实验为变面积式电容传感器，采用差动式圆柱形结构，如图5-1所示，此结构可以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。
其安装示意图如图5-2所示
图5-1圆柱形差动式电容传感器示意图 图5-2圆柱形差动式电容传感器实验装置安装示意图
电容式传感器调理模块的电路图如图5-3所示
图5-3
三、实验设备
THVZ-1型传感器实验箱、电容传感器、测微头、万用表、信号调理挂箱、电容式传
感器调理模块。
四、实验步骤
1．将“电容传感器调理模块电路图”插放到相应的实验挂箱上，在确保上述模块插放无误后，从实验屏上接入实验挂箱所需的工作电源（电源的大小及正负极性不能接错）；
2．将电容式传感器引线插头插入信号调理挂箱“电容式传感器调理模块”旁边的黑色九芯插孔中；
3．调节“电容式传感器调理模块”上的电位器Rw1，逆时针调节Rw1使旋到底。
用万用表测量此模块上输出两端的电压Uo ；
4．旋动测微头改变电容传感器动极板的位置，每隔0.2mm 记下位移量X 与输出电压Uo ，填入表5-1。
X(mm)
TRIG 2
Q
3
R 4
CVo lt
5
THR
6
DIS
7
V C C
8
G N D
1
U2
NE555
C1
50p F
D2IN4148
R2200D1IN4148
RW110K
R1330
C30.1u F
L110mH
C4
0.22uF
L210mH
C51uF
R43.3K
R647K R53.3K
(传感器)R72K
C90.1u F
C60.01uF C2
0.01uF IN4148*4+15V
-15V D3
D4
D5
D6
OUT
Vin
1
G N D 2
+12V 3
U1
MC7812
+15V
1
2
C70.1u F
C80.1u F
2
37
4
6
15
U3
741
(传感器)
0.1u F
R310K
Cx1
Cx2
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，不要用手或其它物体接触传感器，否则将会使线性变差。
六、思考题
简述什么是电容式传感器的边缘效应，它会对传感器的性能带来哪些不利影响。
七、实验报告要求
1．整理实验数据，根据所得的实验数据画出传感器的特性曲线，并利用最小二乘法画出拟合直线，计算该传感器的非线性误差。
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2．根据实验结果，分析引起这些非线性误差的原因，并说明怎样提高传感器的线性度。