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CAd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=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。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(实验模板的输出接主机箱电压表的)。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圈)。3、将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到2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0 ，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=0.5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1-1并作出XV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) 13.26013.76014.26014.76015.26015.76016.26016.76017.26017.760V(mv)-0.433-0.339-0.247-0.153-0.0610.0280.1180.2050.2890.3712、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=0.1793X-2.8035.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。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=V/X=0.1793mv/mm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V=0.009868mv.表1-2电容传感器位移与输出电压值及各点误差值X(mm)13.260 13.760 14.260 14.760 15.260 V(mv)-0.433 -0.339 -0.247 -0.153 -0.061 V(mv)-0.425982 -0.336332 -0.246682 -0.157032 -0.067382 V(mv)0.007000 0.002668 0.000318 0.004032 0.006382 X(mm)15.760 16.260 16.760 17.260 17.760 V(mv)0.028 0.118 0.205 0.289 0.371 V(mv)0.022268 0.111918 0.201568 0.291218 0.380868 V(mv)0.005732 0.006082 0