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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，它的三个参数 、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（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： （1）式中 外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度； 外圆筒内半径和内圆柱外半径。当两圆筒相对移动时，电容变化量为： （2） 于是，可得其静态灵敏度为： （3） 可见灵敏度与有关，越接近，灵敏度越高，虽然内外极筒原始覆盖长度与灵敏度无关，但不可太小，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。表5-1 电容传感器位移与输出电压值X(mm) Uo(mv)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
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