实验四电容传感器

实验四 电容式传感器的位移实验

一、实验类型:验证性实验。 二、实验目的

掌握电容式传感器的工作原理和测量方法。 三、实验内容

建立电容式传感器性能测试电路,转动测微头,记录电容传感器检测电路输出的电压值。作出关系曲线,并进行分析。 四、实验原理

1. 原理简述:电容传感器是以各种类型的电容器为传感元件,将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。电容传感器的输出是电容的变化量。利用电容C=εA/d关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、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,则可以有测干燥度(ε变)、测位移(d变)和测液位(A变)等多种电容传感器。电容传感器极板形状分成平板、圆板形和圆柱(圆筒)形,虽还有球面形和锯齿形等其它的形状,但一般很少用。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,差动式一般优于单组(单边)式的传感器。它灵敏度高、线性范围宽、稳定性高。如图4-1所示:它是有两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=ε2πx/ln(R/r)。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 =C1-C2=ε2π2 X/ln(R/r),式中ε2π、ln(R/r)为常数,说明 C与 X位移成正比,配上配套测量电路就能测量位移。

图4-1 实验电容传感器结构

2. 电容式位移传感器实验原理方块图如图4-2所示。

图4-2 电容式位移传感器实验方块图

五、实验要求

了解差动变面积式电容传感器的原理及特性。

实验四电容传感器

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