电容式传感器的位移特性.docx

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CX1和CX2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Cx1、Cx2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Vo1与数显表单元Vi相接（插入主控箱Vi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：
X(mm)
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
2.000
V(mv)
0.944
0.921
0.944
0.973
0.977
0.972
0.950
0.968
0.969
0.919
0.949
X(mm)
2.200
2.400
2.600
2.800
3.000
3.200
3.400
3.600
3.800
4.000
4.200
V(mv)
0.912
0.919
0.893
0.833
0.846
0.788
0.798
0.757
0.686
0.695
0.618
X(mm)
4.400
4.600
4.800
5.000
5.200
5.400
5.600
5.800
6.000
6.200
6.400
V(mv)
0.625
0.592
0.526
0.535
0.461
0.462
0.422
0.380
0.368
0.315
0.295
X(mm)
6.600
6.800
7.000
7.200
7.400
7.600
7.800
8.000

V(mv)
0.266
0.215
0.199
0.150
0.118
0.079
0.038
0.014

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：
0.0060.350×100%=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。
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。