实验二,电容式传感器
传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告一、实验目的本次实验旨在深入了解传感器与检测技术的基本原理和应用，通过实际操作和数据测量，掌握常见传感器的特性和检测方法，培养我们的实践能力和解决问题的思维。
二、实验设备与材料1、传感器实验箱，包含各类常见传感器，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。
2、数字万用表、示波器。
3、实验连接导线若干。
三、实验原理1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量的变化转换为电阻值的变化。
常见的有应变式电阻传感器和热敏电阻传感器。
应变式电阻传感器基于电阻应变效应，当受到外力作用时，其电阻丝发生形变，从而导致电阻值的变化；热敏电阻传感器则根据温度的变化改变自身电阻值。
2、电容式传感器电容式传感器是将被测量的变化转换为电容值的变化。
主要有变极距型、变面积型和变介质型电容传感器。
其工作原理基于电容的定义式 C ＝εS/d，其中ε 为介质的介电常数，S 为两极板的相对面积，d 为两极板间的距离。
3、电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换为电感量的变化。
包括自感式和互感式传感器。
自感式传感器通过改变线圈的自感系数来反映被测量；互感式传感器则是根据互感系数的变化进行测量。
4、光电式传感器光电式传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电元件转换成电信号。
常见的有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。
四、实验内容与步骤1、电阻式传感器实验（1）连接应变式电阻传感器到实验电路，施加不同的外力，用数字万用表测量电阻值的变化，并记录数据。
（2）将热敏电阻传感器接入电路，改变环境温度，测量电阻值，绘制温度电阻曲线。
2、电容式传感器实验（1）分别连接变极距型、变面积型和变介质型电容传感器到实验电路，改变相应的参数，如极距、面积或介质，用示波器观察输出电压的变化。
（2）记录不同参数下的输出电压值，分析电容值与输出电压的关系。
3、电感式传感器实验（1）连接自感式传感器，改变磁芯位置或气隙大小，测量电感值的变化。
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。
电容式传感器测位移实验
一、实验目的
理解差动电容式传感器的工作原理，掌握差动电容 式传感器电路的组成并会计算其精度，了解电容传感器 在位移测量中的使用。
二、实验内容
利用电容式传感器测位移
三、实验仪器
• 传感器检测技术综合实验台、电容传感器实验模块、 电容传感器、振动源实验模块、示波器、导线。
六、实验报告要求 • 1. 实验数据真实，准确，填入表格 • 2. 对数据进行处理，进行误差分析，求出 线性度，灵敏度，做出输入-输出特性曲线
七、注意事项
• 1.不要带电操作，请仔细检查电路及仪器连 接后打开电源；
• 2.传感器内外筒上导线较细，请大家轻拿轻 放，并注意在改变位移时小幅度增加，避 免拉断导线； • 3.实验完成后注意整理好仪器再离开。
四、实验原理
S 0 r S C d d
• 差动圆筒式 两个外筒不动 等电势 内筒可动
差动电容式传感器结构图
二极管环形充放电电路
cx1
a
c
cx2
五、实验步骤
1.连接电路
2. 螺旋测微仪安装示意图
2.调节脉冲调制单元的电位器W1，使其输出 方波 3. RW1调节到中间位置，旋动测微头推进电 容传感器移动至极板中间位置，使电压数显 表显示为最小值 4.旋动测微头，每间隔0.5mm记下位移X与输 出电压值，填入表
传感器实验报告
传感器实验报告《传感器原理及⼯程应⽤》吉林⼤学珠海学院《传感器原理及⼯程应⽤》课程实验指导书主编：徐杭主审：刘向阳王丽机电⼯程系2008年4⽉、前⾔本书是针对机电⼯程系机械设计制造及其⾃动化专业，与《传感器原理及⼯程应⽤》这门必修专业基础课相配套，所编写的⼀本实验指导书。
《传感器原理及⼯程应⽤》课程实验是为了使学⽣更深刻地理解书本上的原理与结论，亲⾃动⼿进⾏验证，提⾼感性认识和解决实际问题的能⼒，使学⽣能更好地掌握理论知识。
所以《传感器原理及⼯程应⽤》课程实验指导书是紧密结合理论知识，根据教学⼤纲要求以实验报告形式所编写的⼀本实验指导书。
本实验指导书根据课时要求与课程的重点内容，⼀共编写了三个实验：⾦属箔式应变⽚——全桥性能实验，电容式传感器的位移特性实验，直流激励时霍尔传感器位移特性实验。
实验内容包括实验⽬的、预习要点、基本原理、实验设备及仪器、实验说明及操作步骤、实验注意事项、思考题、实验报告等。
由于编者⽔平有限，加之时间仓促，书中错误在所难免，恳请读者批评指正。
编者2008年4⽉⽬录学⽣实验守则 (2)实验⼀⾦属箔式应变⽚——全桥性能实验 (3)实验⼆电容式传感器的位移特性实验 (6)实验三直流激励时霍尔传感器位移特性实验 (9)学⽣实验守则⼀、学⽣必须按照教学计划规定时间，或预定的时间上实验课，不得迟到，早退或⽆故缺课。
⼆、必须遵守实验室的各项规章制度，服从实验教师指导，保持室内清洁，卫⽣，安静，有序。
实验室内不得吸烟，接打⼿机。
三、遵守操作规程，注意⼈⾝安全。
未经教师允许不许动⽤与本实验题⽬⽆关的仪器设备；凡因违反操作规程或擅⾃动⽤其他设备⽽造成损坏的，应按学校规定赔偿。
四、实验前必须认真阅读实验指导书，明确实验⽬的，理解实验原理，掌握实验步骤，填写实验报告中的相应内容；实验中要正确操作，仔细观察，认真记录实验数据，经教师签字后⽅可结束实验；课后要独⽴完成实验报告，并按时交给实验教师批阅。
传感器实验大全(附思考题答案+实验过程+结果)
传感实验总结传感器技术与应用这门课虽只历时八周，但这却是第一次理论与实践结合能同步的专业课。
实验室去了两次，也做了很久，然自己想法甚多，多么渴望能多做些实验让自己所学的理论知识活起来。
这次试验主要做了四个实验：差动变压器的位移特性、电容式传感器的位移特性、电涡流传感器的位移特性、光纤传感器的位移特性。
下面分别说明：一．差动变压器的性能实验１.实验目的：了解差动变压器的工作原理及特性。
２. 基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段和三段式，本实验是三段式结构。
当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈（做为差动变压器激励用，相当于变压器原边）和次级线圈（由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器副边）之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
３. 需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、电压表。
４.实验步骤：１）根据图1－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图1－1 差动变压器电容传感器安装示意图２）在模块上按图1－２接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。
调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。
图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。
接线时，航空插头上的号码与之对应。
当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。
判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端,按图1—2接线。
当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。
电容式传感器的位移特性实验
电容式传感器的位移特性实验电容式位移传感器实验是一种重要的引导应用考核技术，它要求用户在复杂的实验环境中结合理论知识和实际操作，使用电容式位移传感器来测量和检验其变化。
电容式位移传感器具有灵敏度高、稳定性好、良好的鲁棒性等优点，在工业控制领域中得到广泛应用。
实验 content一、研究内容1、电容式位移传感器介绍：介绍电容式位移传感器的原理工作原理、接线结构以及精度要求等。
2、等效电路仿真：使用电路仿真软件，仿真输入电压的变化对电容式位移传感器的影响。
3、实验素材：利用工业电容式位移传感器，测量传感器的位移特性，探查其非线性特性以及如何改善精度。
4、仪器设备：利用函数发生器、数字万用表、模拟量信号示波器等常用仪器设备，分别检测典型电容器位移传感器的精度。
5、结论性评价：评价：分析电容式位移传感器的特性，对它的优缺点进行总结，指出如何提高其精度，进一步建立相关的计算模型。
二、实验原理1、电容式位移传感器由两个电容构成，其原理是由于特定环境改变时，电容之间的介质改变，会在电容上形成电容电势差而发生变化，从而使电容式位移传感器的内部电路受到影响，最终通过电容变化改变其输出电压。
2、实验中利用函数发生器产生跨越输入电压，观察输出电压的变化，研究电容式位移传感器的补偿特性和灵敏度。
3、设置正反向斜率的步进电压，控制正反向补偿电压间隔，观察其非线性特性，探究其实际特性。
4、模拟量信号示波器给出电容式位移传感器的不同输出电压，观察实际精度，辅助分析结果。
三、实验结果1、经过仿真计算，确定电容式位移传感器补偿特性曲线，补偿范围较大，灵敏度及时响应速度较快，补偿特性良好。
2、观察实验电路中电容式位移传感器的输出电压，发现其在正反向补偿斜率步进电压下，相应的响应有非线性变化，合理，可靠。
3、通过模拟量信号示波器的输出，可分析典型电容式位移传感器的精度，表明电容式位移传感器的精度较高，可以满足应用要求。
四、结论1、电容式位移传感器具有灵敏度高、稳定性优、较好的精度等特点，在工业控制领域具有广泛应用。
电容式传感器测位移特性实验
电容式传感器测位移特性实验电容式传感器是一种常用的位移传感器，采用电容式将小的位移量变化，转变成模拟电压来发送，以实现检测和测量的目的，其具有快速响应、高精度和反应稳定的特点，被广泛应用到航空、航天、工业控制仪表等领域。
本实验将通过实验设备进行测量电容式传感器的位移特性，以更加深入的了解电容式传感器的工作特性。
实验装置是一台专业的电容测试仪，此外还配有一个线性位移模拟器、一个电容式传感器、一些实验电缆和接口线等辅助设备。
实验可分为三个步骤：绘制拟合曲线前的实验前准备工作、将电容式传感器的位移信号变为模拟电压的转换过程以及拟合测得的曲线。
1、实验前准备工作：首先，将位移模拟器接线连接到实验装置；随后，将电容式传感器接入实验装置，并将电容传感器安装在位移模拟器上；最后，调节电容测试仪偏置电路，矫正偏置电压，以设定有效位移信号范围。
2、将电容式传感器的位移信号变为模拟电压的转换过程：在实验中，将位移模拟器的调置电位从最小值（0mm）调至最大值（50mm），从而控制位移模拟器产生不同的位移量。
每次顺序调节时，实验装置将其位移量所产生的信号作为输入，经过转换后将电容式传感器的位移信号变成一定失真程度的模拟电压信号，从而可进行数据获取。
3、拟合测得的曲线：由于电容式传感器的反应特性的确定，在本实验中选择了一种标准的二次曲线进行拟合，以便更好地了解其工作原理。
在拟合曲线以及拟合曲线的过程中，采用的是软件的拟合算法，计算出最佳的参数并绘制拟合曲线。
实验结果表明，本次实验证明了电容式传感器位移特性测试实验使用电容式传感器和实验装置进行测量均具有可行性和准确性，为此类传感器的应用提供了足够的参考。
此外，本次实验也体现了软件算法拟合准确性以及实验数据在绘制曲线过程中的重要性等。
电容式传感器实训报告
一、实训目的电容式传感器实训旨在使学生了解电容式传感器的基本原理、结构、工作特性以及在实际应用中的重要性。
通过本次实训，学生应掌握电容式传感器的安装、调试、测试方法，并能够根据实际需求设计和应用电容式传感器。
二、实训内容1. 理论部分- 电容式传感器的基本原理：电容式传感器是利用电容变化来检测物理量的传感器。
其基本原理是通过测量电容的变化来检测被测量的物理量，如位移、振动、压力等。
- 电容式传感器的结构：电容式传感器主要由敏感元件、测量电路和信号处理电路组成。
- 电容式传感器的工作特性：电容式传感器具有高灵敏度、高精度、抗干扰能力强等特点。
2. 实践部分- 安装与调试1. 根据实验要求，将电容式传感器安装到相应的测试平台上。
2. 调整传感器与测试平台的距离，确保传感器能够正确地检测到被测量的物理量。
3. 调整传感器的灵敏度，使其在检测范围内达到最佳性能。
- 测试与数据分析1. 利用实验设备对电容式传感器进行测试，记录测试数据。
2. 分析测试数据，评估传感器的性能，如灵敏度、线性度、重复性等。
3. 根据测试结果，对传感器进行调整和优化。
3. 应用设计- 根据实验要求，设计一个应用实例，如位移测量、振动检测等。
- 分析应用实例中电容式传感器的需求，选择合适的传感器型号和参数。
- 设计电路，实现电容式传感器的信号采集、处理和输出。
三、实训结果与分析1. 测试结果通过实验，我们得到了以下测试结果：- 传感器的灵敏度为0.1mm/V，线性度为0.5%，重复性为0.3%。
- 在测试范围内，传感器能够稳定地检测到被测量的物理量。
2. 数据分析根据测试结果，我们可以得出以下结论：- 电容式传感器具有较高的灵敏度和线性度，能够满足实际应用的需求。
- 传感器的重复性好，稳定性高，适用于长时间连续工作。
3. 应用设计根据实验结果，我们设计了一个位移测量系统。
该系统采用电容式传感器作为测量元件，通过信号采集、处理和输出，实现了对位移的精确测量。
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实验二差动电容传感器应用
一、实验目的：
1、了解电容式传感器的结构及其特点。
2、了解电容式传感器的动态性能及测量原理与方法。
二、实验原理：
利用平板电容C=εA/d的关系,在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，就可使电容的容量(C)发生变化，通过相应的测量电路，
图2-1 电容传感器位移实验接线图
将电容的变化量转换成相应的电压量,则可以制成多种电容传感器，如：①变ε的湿度电容传感器。
②变d的电容式压力传感器。
③变A的电容式位移传感器。
本实验采用第③种电容传感器,是一种圆筒形差动变面积式电容传感器。
利用电容式传感器动态响应好，灵敏度高等特点，可进行动态位移测量。
三、需用器件与单元：
电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、移相/相敏检波/滤波模板、数显单元、直流稳压电源。
低通滤波模板、数显单元、双线示波器，振动台（2000型）或振动测量控制仪（9000型）。
四、实验步骤：
1、按图2-2将电容传感器装于电容传感器实验模板上。
图2-2 差动变压器电容传感器安装示意图
2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图2-1。
3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显电压表Vi相接，电压表量程置2V档，
Rw调节到中间位置。
4、接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，活动杆与传感器相吸合，调整测微头的左右位置，使电压表指示最小，并将测量支架顶部的镙钉拧紧，旋动测微头，每间隔0.2mm 记下输出电压值(V)，填入表4-1。
将测微头回到10mm处，反向旋动测微头，重复实验过程。
表2-1电容式传感器位移与输出电压的关系
5、根据表2-1数据计算电容传感器的灵敏度S和非线性误差δf，分析误差来源。
6、按图2-3安装传感器，并按图2-1接线。
实验模板输出端V01接低通滤波器输入端、低通滤波器输出端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2-3 电容传感器振动测量安装示意图
7、将低频信号接入振动源，振动频率选6～12Hz之间，幅度旋钮置最小。
8、将±15V电源接到实验模板上，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。
9、保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，从示波器上读出传感器实验模板输出电压Ｖ01峰－峰值。
10、作出幅频特性曲线，考虑一下这条曲线是传感器的特性还是振动梁的特性?
五、思考题：
1、试设计一个利用ε的变化测谷物湿度的电容传感器？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？
2、为了进一步提高电容传器的灵敏度，本实验用的传感器可作何改进？
如何设计成容栅式传感器？
3、本实验采用的是差动变面积式电容传感器，根据下面提供的电容传感器尺
寸，计算在移动0.5mm时的电容变化量(△c)。
传感器外圆筒半径R=8mm，内圆筒
半径r=7.25mm，当活动杆处于中间位置时，外圆与内圆覆盖部分长度L=16mm。