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。

表2-1 电容传感器的位移特性

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。

五、思考题：

图2－3为同心圆筒式电容位移传感器结构图，D为屏蔽套筒。若外圆筒半径R=8mm，内圆柱半径r=7.25mm，外圆筒与内圆柱覆盖部分长度L=16mm。根据实验所提供的电容传感器尺寸，计算其电容量C O 和移动0.5mm时的变化量。

图2－3 同心圆筒式电容位移传感器结构图