电容式传感器的位移实验.doc

传感器原理课程设计报告设计课题： 电容式传感器的位移实验专业班级： 应用物理0501 小组成员： 于万伟 张传慧 指导教师： 赵国明 设计时间： 2008.11.27-2008.12.11电容式传感器的位移实验一、 电容式传感器的特性比较与分析1. 了解电容式传感器的结构特点；2. 分析电容式传感器的优缺点；3. 与其他传感器之间的比较与分析；4. 电容式传感器测位移的精度与非线性误差分析。二、 方案设计与论证方案：通过对测微头的位移变化与数显表上电压变化分析其精度和非线性误差。先找到电压为零点，且保证没两次旋至同一位置时的电压值相同，每旋进0.2mm测微头记录一次电压27组数据。三、 单元电路设计与分析图4-1 电容传感器位移实验接线图分析：当待测物体产生位移时（即测微头旋进时），引起电容式传感器两极板相对面积的改变，导致电容的改变，进而改变其微弱的电压。然后通过如图4-1所示电路可以将电压放大并测出，然后通过比较位移与所对应电压进行分析，可判断其灵敏度和非线性误差。四、 总原理及分析1.基本原理：利用平板电容C=A/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、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(变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。2.工作原理 图4-2 电容传感器位移实验接线图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4-2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=2pln(Rr)。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=C1C2=2p2Xln(Rr)，式中2p、ln(Rr)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。五、 安装与调试1. 所需元件电容传感器、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。2. 设备的安装1、按图4-3将电容传感器和测微头装于电容传感器实验模板上并按图示意接线(实验模板的输出接主机箱电压表的)。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圈)。3、将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到档，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 ，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=.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1并作出实验曲线(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。4、 根据表1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差。实验完毕，关闭电源。六、 性能测试与分析1. 测试数据X （mm）V （mv）X （mm）V （mv）X （mm）V （mv）X （mm）V （mv）2通过数据绘制的图表灵敏度为0.3830891，直线方程为y=0.3830891x-3.907255七、 总结与心得八、 参考文献1传感器与检测技术第一版，高等教育出版社，宋文绪 杨帆主编2新型传感器基础，机械工业出版社，徐同举编3传感器应用及其电路精选，电子工业出版社，张福