传感器检测实训装置

实验二十一  电容式传感器的位移特性实验

一、实验目的：

了解电容传感器的结构及特点

二、实验仪器：

电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源、绝缘护套

三、实验原理：

电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。利用平板电容器原理：

                                                          （21-1）

式中，S为极板面积，d为极板间距离，ε₀真空介电常数，ε_r介质相对介电常数，由此可以看出当被测物理量使S、d或ε_r发生变化时，电容量C随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。

 

                                          图21-1

四、实验内容与步骤

1．按图21-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。

 

图21-2

2．将电容传感器模块的输出U_O接到数显直流电压表。

3．接入±15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。（Rw确定后不能改动）

4．旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔0.2mm记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表21-1

X(mm)
V(mV)

五、实验报告： 

1．根据表21-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ_f。

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