差动变面积式电容传感器的静态及动态特性(自检实验五)
东华大学自动检测技术 实验答案 实验报告 附上实验指导书 实验报告
实验要有两次的。
好好做吧，加油哦。
楼主来自东华。
这年头就业压力大，自动化一定要学好数电模电单片机arm。
知道了吗。
加油！！！下面是实验指导书前言：随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近20年来，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了传感器件，传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，在国民经济建设中占据有极其重要的地位。
在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，许多智能化的检测仪器设备，都大量地采用了各种各样的传感器，它们在合理化地进行生产，减轻人们的劳动强度，避免有害的作业发挥了巨大的作用。
在家用电器领域，象全自动洗衣机、电饭褒和微波炉都离不开传感器。
医疗卫生领域，电子脉博仪、体温计、医用呼吸机、超声波诊断仪、断层扫描（CT）及核磁共振诊断设备，都大量地使用了各种各样的传感技术。
这些对改善人们的生活水平，提高生活质量和健康水平起到了重要的作用。
在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、步器的精确制导，没有传感器是难以实现的。
在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶，仪表着陆盲降系统，都需要传感器。
人造卫星的遥感遥测都与传感器紧密相关。
没有传感器，要实现这样的功能那是不可能的。
QSCGQ-ZX1系列传感器与检测技术实验台主要用于各大、中专院校及职业院校开设的“传感器原理与技术”“自动化检测技术”“非电量电测技术”“工业自动化仪表与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。
QSCGQ-ZX1型系列传感器与检测技术实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础，通过实验可以帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中，通过信号的拾取，转换，分析，掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。
目录前言： (8)实验一（A）金属箔式应变片性能—单臂电桥型 (10)实验一（B）金属箔式应变片性能—单臂电桥 (12)实验二（A）金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 (13)实验二（B）金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 (16)实验三应变片的温度影响 (18)实验四热电偶原理及现象 (19)实验五移相器实验 (21)实验六相敏检波器实验 (23)实验七交流全桥的应用―振幅测量 (26)实验八直流全桥的应用―电子秤之一 (28)实验九差动变压器性能 (29)实验十差动变压器零点残余电压的补偿 (31)实验十一差动变压器的应用—振动测量 (33)实验十二电涡流式传感器的静态标定 (35)实验十三被测体材料对电涡流传感器特性的影响 (37)实验十四电涡流式传感器的应用－振幅测量 (38)实验十五电涡传感器应用－电子秤之三 (40)实验十六霍尔式传感器的特性—直流激励 (41)实验十七霍尔式传感器的应用—电子秤之四 (43)实验十八霍尔式传感的特性—交流激励 (44)实验十九霍尔式传感器的应用—振幅测量 (46)实验二十磁电式传感器的性能 (48)实验二十一压电传感器的动态响应实验 (50)实验二十二差动变面积式电容传感器的静态及动态特性 (51)实验二十三扩散硅压阻式压力传感器实验 (53)实验二十四光纤位移传感器静态实验 (55)实验二十五光纤位移传感器的动态测量一 (56)实验二十六光纤位移传感器的动态测量二 (57)实验二十七PN结温度传感器测温实验 (58)实验二十八热敏电阻演示实验 (60)实验二十九气敏传感器（MQ3）实验 (62)实验三十湿敏电阻（RH）实验 (64)实验三十一光电传感器（反射型）测转速实验 (65)实验三十二热释电红外传感器实验 (66)附录：传感器实验仪器面板分布图 (67)实验一（A）金属箔式应变片性能—单臂电桥型一、实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。
电容式传感器特性实验报告
电容式传感器特性实验报告实验目的本实验旨在通过对电容式传感器特性的研究，了解其基本原理和特性，并通过实验数据验证电容式传感器的性能。
实验器材和原理实验器材•Arduino开发板•电容式传感器•电阻•连接线原理简介电容式传感器是一种常见的传感器类型，基于电容的变化来测量目标物体的某种特性，如压力、湿度等。
其原理是利用物体与传感器之间的电容变化来反映目标物体的特性。
实验步骤步骤一：准备实验器材首先，准备所需要的实验器材，包括Arduino开发板、电容式传感器、电阻和连接线。
步骤二：连接电路将Arduino开发板与电容式传感器以及电阻进行连接。
具体的连接方式如下：1.将电容式传感器的VCC引脚连接至Arduino开发板的3.3V引脚。
2.将电容式传感器的GND引脚连接至Arduino开发板的GND引脚。
3.将电容式传感器的OUT引脚连接至Arduino开发板的模拟输入引脚A0。
步骤三：编写Arduino代码在Arduino开发环境中，编写代码以读取电容式传感器的数值。
const int sensorPin = A0;void setup() {Serial.begin(9600);}void loop() {int sensorValue = analogRead(sensorPin);Serial.println(sensorValue);delay(1000);}步骤四：上传代码并观察结果将编写好的代码上传至Arduino开发板，并在串口监视器中观察传感器数值的变化。
步骤五：实验数据记录与分析通过观察串口监视器中的传感器数值变化，记录不同条件下的电容式传感器数值，例如发生压力变化或温度变化时的数值变化。
根据实验数据，进行数据分析，例如绘制传感器数值与特性之间的关系曲线，以验证电容式传感器的性能。
结果与讨论根据实验数据的分析，我们可以得出一些结论和讨论：1.电容式传感器的数值随着目标物体的特性变化而变化。
电容传感器动态特性实验报告
电容传感器动态特性实验报告电容传感器动态特性实验报告引言：电容传感器是一种常见的传感器，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗设备等领域。
了解电容传感器的动态特性对于优化传感器的工作性能和提高测量精度具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，研究电容传感器的动态特性。
实验装置：本次实验所使用的电容传感器为平行板电容传感器。
实验装置包括电容传感器、信号发生器、示波器、数据采集卡等设备。
实验步骤：1. 连接电路：将信号发生器的输出端与电容传感器的输入端相连，将示波器的输入端与电容传感器的输出端相连，使用数据采集卡将示波器的输出信号记录下来。
2. 设置信号参数：通过信号发生器设置不同的频率和幅值，以模拟实际工作环境下的电容传感器。
3. 数据采集：使用数据采集卡记录示波器输出信号的振幅和相位差。
4. 数据分析：根据采集到的数据，分析电容传感器的动态特性，包括频率响应、幅频特性、相频特性等。
实验结果与分析：1. 频率响应：通过改变信号发生器的频率，记录示波器输出信号的振幅变化。
实验结果显示，电容传感器的输出信号随着频率的增加而逐渐减小，说明电容传感器在高频率下的灵敏度较低。
2. 幅频特性：保持信号发生器的频率不变，改变信号发生器的幅值，记录示波器输出信号的振幅变化。
实验结果显示，电容传感器的输出信号随着信号幅值的增加而线性增加，但当信号幅值达到一定值后，电容传感器的输出信号增加速度变慢，出现饱和现象。
3. 相频特性：通过改变信号发生器的频率，记录示波器输出信号的相位差变化。
实验结果显示，电容传感器的输出信号相位差随着频率的增加而逐渐增大，说明电容传感器的相位响应较慢。
实验讨论：1. 频率响应与幅频特性：电容传感器的频率响应和幅频特性受到传感器自身特性和外部环境的影响。
传感器本身的结构和材料会影响传感器的频率响应和幅频特性，而外部环境的温度、湿度等因素也会对传感器的动态特性产生影响。
2. 相频特性：电容传感器的相频特性与传感器的响应速度有关。
差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告
差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告实验三电感式传感器实验传感器实验三、电感传感器实验——差动变压器性能实验(一)实验内容1.项目一、差动变压器式电感传感器性能实验2.项目二、差动螺管式电感传感器的静态位移性能实验 (二)实验目的1.了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况2.了解差动螺管式电感传感器测量系统的组成和工作情况 (三)实验原理螺旋测微器产生位移，经弹性梁带动衔铁在线圈中移动，交流电源激励，数字电压表显示数字，计算机自动生成示波器显示波形。
(四)实验操做步骤实验项目一、1.将音频振荡器LV输出接至数字频率计和数据采集CH1，由频率计显示频率，计算机自动生成示波器显示波形，调节音频振荡器频率为4kHz，峰峰值为5V。
2.将音频振荡器LV输出接差动变压器一次绕组，输出接CH1。
3.调螺旋测微器使衔铁处于中心位置(输出为零)，向下每1mm读一个数。
实验项目二、1.按图接线2.将音频振荡器输出接至CH1，调节峰峰值为2V。
3.V/F表调至20V档。
4.接好电桥平衡网络、放大器、相敏检波器、LPF、V/F表、示波器。
5.将螺旋测微器与梁脱离，使梁处于自由状态;调节W1、W2，使输出最小(灵敏度最大)。
6.将螺旋测微器与梁相吸，调节螺旋测微器使输出最小(CH1示)，再向上移2.5mm。
7.调节移相器使输出最大(CH2示);观察检波器波形，若两半波不对称，则微调放大器调零电位器。
8.向下每0.5mm读一个数。
项目一数据表第 1 页共 1 页项目二数据表篇二:传感器与检测技术实验报告准考证号:100214101370 姓名:倪帅彪院校:河南科技大学专业名称:080302机械制造及自动化(独立本科段)《传感器与检测技术》实验报告实验一常用传感器(电感式、电阻式或电容式)静态性能测试一、实验目的:1(进一步认识电阻式、电感式、电容式传感器的工作原理、基本结构、性能与应用。
电容传感器动态特性实验.
电容传感器动态特性实验一、实验目的：了解电容传感器的动态性能的测量原理与方法。
二、基本原理：利用电容传感器动态响应好，可以非接触测量等特点。
进行动态位移测量。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、低通滤波模板、数显单元、直流稳压电源、双线示波器。
四、实验步骤：1、传感器安装图如下图，按图4-1接线。
实验模板输出端V01接低通滤波器输入端、滤波器输出端Ｖ。
接示波器一个通道（示波器Ｘ轴为20ms/div、Y轴示输出大小而变）。
调节传感器连接支架高度，使Ｖ01输出在零点附近。
图4-1 电容传感器位移实验接线图2、主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，振动频率选6～12Hz之间，幅度旋钮初始置０。
3、输入±15V电源到实验模板，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察示波器上显示的波形。
4、保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，可以用数显表测频率（将低频振荡器输出端与数显Fi输入口相接，数显表波段开关选择频率档）。
从示波器测出传感器输出的Ｖ01峰－峰值。
保持低频振荡器频率不变，改变幅度旋钮，测出传感器输出的Ｖ01峰－峰值。
五、思考题：1、为了进一步提高电容传器灵敏度，本实验用的传感器可作何改进设计？如何设计成所谓容栅传感器？2、根据实验所提供的电容传感器尺寸，计算其电容量C O和移动0.5mm时的变化量，（本实验外圆半径R=8mm，内圆柱外半径r=7.25mm，外圆筒与内圆筒覆盖部分长度1=16mm。
＊电容传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨力高（可达0.01mm甚至更高）、动态响应好、可进行非接触测量等特点，它可以测量线位移、角位移，高频振动振幅，与电感式比较，电感式是接触测量，只能测低频振幅，电容传感器在测量压力、差压、液位、料位成分含量（如油、粮食中的水份）、非金属涂层、油膜厚度等方面均有应用。
目前半导体电容式压力传感器已在国内外研制成功，正在走向工业化应用。
差动变压器式位移传感器静态特性验证实验报告
差动变压器式位移传感器静态特性验证实验报告实验目的：本实验旨在验证差动变压器式位移传感器的静态特性，包括灵敏度、线性度和稳定性等方面。
实验器材：1.差动变压器式位移传感器2.信号发生器3.示波器4.多用表实验步骤：1.将差动变压器式位移传感器连接至信号发生器和示波器。
确保连接正确并稳定。
2.设置信号发生器的频率为固定值，如100Hz，并逐步增加信号幅度，记录传感器输出电压与输入电压的关系。
3.根据记录的数据绘制传感器的灵敏度曲线。
计算并记录不同输入电压下的输出电压变化率，即灵敏度。
4.改变输入电压的频率，如50Hz、200Hz等，重复步骤2和3，以验证传感器在不同频率下的灵敏度变化情况。
5.将输入信号的幅度设置为固定值，如2V，并逐步改变输入信号的频率，记录传感器输出电压与频率的关系。
6.根据记录的数据绘制传感器的频率响应曲线。
计算并记录不同频率下的输出电压变化率。
7.通过对比不同频率下的输出电压变化率，评估传感器的线性度。
8.持续输入相同信号，观察传感器输出电压的稳定性。
记录并分析传感器输出的波动情况。
实验结果与讨论：根据实验数据绘制的灵敏度曲线表明，在不同输入电压和频率下，差动变压器式位移传感器的灵敏度基本保持稳定。
通过对比不同频率下的输出电压变化率，可以得出传感器具有较好的线性度。
此外，传感器在持续输入相同信号的情况下，输出电压波动较小，表现出较好的稳定性。
结论：差动变压器式位移传感器在静态条件下表现出良好的特性，包括稳定的灵敏度、良好的线性度和稳定性。
这些特性使其在位移测量等领域具有广泛的应用前景。
差动变面积式电容位移传感器
燕山大学传感器设计说明书课题名称：差动变面积式电容位移传感器班级：指导老师：学生：摘要设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。
1、测量围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：2.3。
通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。
利用参数和结构来选择合理的方法消除或减少寄生电容的干扰影响。
结合传感器实验平台，确定传感器的静态灵敏度和线性围，并设计电容传感器的电子秤应用实验。
目录一电容传感器工作特性二设计要求：三设计原理：四消除和减少寄生电容的影响五差动放大电路六相敏检波器系统工作及原理七实验设计八心得体会九参考文献一电容传感器工作特性电容式传感器具有灵敏度高、精度高等优点。
相对与其他传感器来说，电容式传感器的温度稳定性好，其结构简单，易于制造，易于保证高的精度，能在高温、低温、强辐射及强磁场等各种恶劣环境条件下工作，适应性强；它的静电引力小，动态响应好，可用于测量高速变化的参数，如测量振动、瞬时压力等；它能够实现非接触测量，在被测件不能受力，或高速运动，或表面不连接，或表面不允许划伤等不允许采用接触测量的情况下，电容传感器可以完成测量任务；当采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减少工件表面粗糙度等对测量的影响。
因其所需的输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、很小的加速度、位移等，由于在空气等介质中损耗小，采用差动结构并连接成桥式电路时产生的零点残余电压极小，因此允许电路进行高倍率放大，使仪器具有很高的灵敏度，分辨力高，能敏感0.01μm至更小的位移。
本课题采用差动变面积式电容位移传感器，线性的反映电容和位移的变化关系。
二设计要求：设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。
1、测量围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：5、通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。
第三章 传感器的静态特性和动态特性
A( ) / dB S0
10 0 -10 -20 0
ξ =0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1.0
( ) /()
-90
ξ =1.0 0.7 0.5 0.3 0.2 0.1
(c) 1时, 对 于 任 意 的 n
均 有 ( ) 90 。
-180
0.1
0.2
0.4 0.6
（2）灵敏度温度系数αs及其温度附加误差 表示灵敏度随温度漂移的速度，在数值上等于温度改变1 ℃ 时．灵敏度的相对改变量的百分数，即：
6）稳定性 传感器在相当长的时间内仍保持其原性能的能力。 7） 漂移 传感器在外界的干扰下，输出量发生了与输入量无关的变 化，主要有“零点漂移”和“灵敏度漂移”，这两种漂移又 可分为“时间漂移 —— 零点或灵敏度随时间而发生缓慢的 变化”和“温度漂移 —— 零点或灵敏度随环境温度的变化 而改变”。
0 , t 0 b0 x ( t ) b0 , t 0
a. 最大超调量σ b. 延滞时间 td c. 上升时间 tr d. 峰值时间 tp e. 响应时间 ts
p
典型的阶跃响应特性
y( t )
1.0 0.9 0.5
td
p
p
稳态误差 e ()
0.1
Ｏ
应注意，并不是所有的 传感器都具有相同形状的阶 跃响应特性，需要具体分析。
1、 频率响应 传感器的频率响应是指各种频率不同而幅值相同的正弦信号输入时，其输出 的正弦信号的幅值、相位(与输入量间的相差）与频率之间的关系。即幅频特性 和相频特性。 分析切入点：系统的传递函数。 即取Ｈ(S )、S =σ +jω 中的σ = 0 ,Ｈ(S )→ Ｈ(jω )
Y(jω ) bm (jω ) m + bm-1 (jω ) m-1 + ……+ b1 (jω ) + b0 = H(jω )= X(jω ) an (jω ) n + an-1 (jω ) n-1 + ……+ a1 (jω ) + a0
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实验报告
实验项目名称：差动变面积式电容传感器的静态及动态特性同组人
试验时间年月日，星期，节实验室K2，508传感器实验室指导教师高海洲一、实验目的
了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。
二、实验原理
电容式传感器是将位移、压力、振动点转换成电容量变化的传感器。
电容式传感器的敏感部分就是具有可变参数的电容器。
其最常用的形式是由两个平行电极组成，电极之间以空气为价值的电容器。
电容式传感器有多种形式，本试验仪中用的是差动变面积式。
传感器由两组定片和一组动片组成。
当安装与振动态的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应的变化，成为差动电容。
如将上层定片与动片形成的电容定位C×1，下层定片与动片形成的电容定为C×2，当将C×1和C×2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。
三、所需单元及部件
电容传感器、电压放大器、低通滤波器、F/V表、激振器、示波器。
有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档。
1、STIM-01模块、STIM-08模块、STIM-09模块、电容传感器。
2、±15V电源、万用表。
3、电子连线若干。
四、实验步骤
（1）按图四接线。
0-2V
电压表
图四. 电容式传感器位移实验接线图
（2）F/V表打到20V档，调节测微头，使输出为零。
（3）转动测微头，每次0.5mm，记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）定片覆盖面积最大为止。
填入表1
位移（mm）-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.5 1 1.5 2.0 2.5 电压（mv）
（4）计算系统灵敏度S。
S=△V/△X（式中△V为电压变化，△X为相应的梁端位移变化），并用坐标纸作出V—X关系曲线。
（5）卸下测微头，断开电压表，接通激振器，用示波器观察输出波形并记录。
五、X-V曲线
六、实验小结
指导教师批阅及成绩
指导教师签名：
年月日。