传感器实验二_电容式传感器静特性测试与动测试观测.doc

班级： * 学号：310800* 姓名：*实验二电容式传感器静特性测试与动测试观测实验项目名称：电容式传感器静特性测试与动特性观测实验项目性质：普通实验所属课程名称：传感器原理与设计实验计划学时：2学时一、 实验目的1、 掌握电容式传感器的工作原理及结构类型。2、 掌握电容式传感器特性的实验测试方法。3、 了解电容式传感器的工程应用。二、 实验内容和要求1、 观察传感器综合试验仪上电容式传感器的结构形式。2、 了解电容变换器的转换原理。3、 电容式传感器静态特性测试。4、 电容式传感器动态测试。5、 进行实验前，先预习附录一“CYC型传感器系统综合试验仪使用指南”，了解该设备的基本结构组成。三、 实验主要仪器设备和材料1、 CYS型传感器系统综合实验仪本次实验所用模块包括：电容式传感器；电容变换器；差动放大器；低通滤波器；低频振荡器；测微头；毫伏表或数字电压表。2、 双线示波器及实验连接导线若干。四、 实验方法、步骤和结果测试1、 实验原理及方法根据两金属板间电容的计算式C=S/，可知电容式传感器有三种类型。本实验中的为差动变面积型，电容传感器由两组定片和一组动片组成。安装于振动台上的动片上下改变位置，与两组定片之间的重叠面积发生变化，极间电容也相应发生变化，成为两差动式电容。若将上层定片与动片形成的电容设为Cx1，下层定片与动片形成的电容为Cx2，当将Cx1与Cx2接入交流电桥作为相邻两臂（或将两差动电容接入其他转换电路）时，则电路的输出电压与电容量变化有关，即与振动台的位置有关。电容式传感器的实验原理框图如下：2、 实验步骤及结果测试a) 相关仪表和电路调零差动放大器调零时请先将放大器的增益调至适中。b) 电容传感器静态特性测试 按图2原理接线。将电容变换器的增益调至适中。电容变换器的转换原理图详见附录二。 旋动测微头，使测微头与振动台接触，并带动振动台移动。当电容动片位于两电容定片对称位置时，此时差动放大器输出应为零。 以此为起点，向上或向下每次0.5mm移动动片，直至动片与一组定片全部重合位置，记录数据，并作出x-V曲线。位移x(mm)0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0电压V(mV)-0.85-1.74-2.65-3.56-4.49-5.38-6.39-7.35-8.24-8.84 以相反方向转动测微头至初始位置，用与相同的方法记下x(mm)和V(mV)。位移x(mm)0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0电压V(mV)-8.84-8.12-7.26-6.33-5.39-4.48-3.56-2.66-1.78-0.89c) 电容传感器动态特性观测五、 思考题1、 实验原理图2中，信号处理是先过滤再放大，能否先放大再滤波？观察两种状态下的波形输出。2、 答：先放大，再滤波，因为信号小本身就不好滤波，而且放大器本身也有噪声，这样的话后滤波可以滤除放大器的噪声。3、 拟合直线的选取方法有几种？不同拟合直线得出的传感器静态特性指标的数值会一致吗？此时该如何合理评价传感器的特性？答：拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将