电容式传感器的位移特性

电容式传感器的位移特性实验报告

一、实验目的

了解电容式传感器结构及其特点。

二、基本原理

利用平板电容C＝εA／d和其它结构的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，则可以有测谷物干燥度（ε变）测微小位移（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器。

三、需用期间与单元

电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。

四、实验步骤

1、按图1－1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上，判别C X1和C X2时，注意动极板接地，接法正确则动极板左右移动时，有正、负输出。不然得调换接头。一般接线：二个静片分别是1号和2号引线，动极板为3号引线。

2、将电容传感器电容C1和C2的静片接线分别插入电容传感器实验模板C x1、C x2插孔上，动极板连接地插孔（见图1－3）。

图1－3电容传感器位移实验接线图

3、将电容传感器实验模板的输出端V o1与数显表单元V i相接（插入主控箱V i孔），Rw调节到中间位置。

接入±15V电源，旋动测微头推进电容器传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表1－2。

表1－2 电容传感器位移与输出电压值

X(mm)

V(mv)

4、根据表1－2数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。

五、实验数据处理

1、实验数据：

2、电容传感器位移与输出电压值数据表：

3、计算灵敏度和非线性误差：

用最小二乘法拟合的直线为：y =−0.037x +0.2293 灵敏度为0.037V/mm

在7.800mm 处取最大相对误差为：0.006mv 非线性误差：

0.006

0.350

×100%=1.71% 六、思考题

试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙

述一下在设计中应考虑哪些因素？

答：由于是测谷物的湿度，当此传感器放在谷物里面时，根据谷物的呼吸作用，用传感器检测呼吸作用的水分程度，从而判断出谷物的湿度，当电容的S 与D 为恒定值时C =f(ε),稻谷的含水率不同，介电常数也不同，可确定谷物含水率，传感器为两个板，谷物从传感器之间穿过。

y = -0.037x + 0.2293

R² = 0.9927

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

7.000

7.200

7.400

7.600

7.800

8.000

电压(m v )

位移(mm)

位移与输出电压拟合曲线

在设计过程中应考虑：感应器是否于谷物接触的充分、谷物是否均匀的从传感器之间穿过，而且要注意直板传感器的边缘效应。