中 南 大 学

                仪器与自动检测实 验 报 告

冶金科学与工程   院  系   冶金专 业   10级试验班  级

 姓  名  陈晓晨   学  号  0505100102    同组者  席昭  等          

 实验日期    2013  年 4 月 08 日      指导教师            

实验名称：    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

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：

式中，S为极板面积，d为极板间距离， 真空介电常数，介质相对介电常数，由此

可以看出当被测物理量使 或 发生变化时，电容量 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11-1

四、实验内容与步骤

1．按图11-2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。

2．将电容传感器模块的输出U 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

五、实验数据处理：

1．根据表11-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ 。

数据处理：

灵敏度S=-0.0075V/mm

六、实验结果分析

   通过本次实验，同学们在老师的悉心指导下，了解了电容传感器的结构及特点。总体来说，这个实验还是比较简单的。主要的基本原理，在基础课上都有学过，因而理解起来相对容易。实验过程主要就是认真去对待，这样才能尽可能的减小实验误差。

尤其要注意的一点是，在接入±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，使得直流电压表显示为零时后，Rw位置不能再改变了。其实在这个实验中，我们意识到了熟悉原理的重要性。因为只有这样，我们才能从原理的本质去解释实验中的现象和实验所得的结果。

第二篇：实验四 电容式传感器的位移特性实验

实验四  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，电容传感器的位移测量原理。

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：

                                                  （4-1）

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4-1两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4-1 差动电容传感器原理图

四、实验内容与步骤

1．按图4-2将电容传感器安装在传感器固定架上，将传感器引线插入电容传感器实验模块插座中。

图4-2 电容传感器安装示意图

2．将电容传感器模块的输出U_O接到数显直流电压表。

3．将实验台上±15V电源接到传感器模块上。检查接线无误后，开启实验台电源，用电压表2V档测量“电容传感器模块”的输出，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（2V档）。（Rw确定后不要改动）

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4-1。

表4-1

五、实验报告

1．根据表4-1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。