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实验九电容式传感器的位移实验学号：姓名：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，则可以组成测介质的性质（ε变）、测位移（d变）和测量液位（A变）等多种电容传感器。
本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，如下图所示：它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。
设圆筒的半径为R；圆柱的半径为r；圆柱的长为x，则电容量为C=ε2πx／ln(R／r)。
图中C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生∆X位移时，电容量的变化量为∆C=C1－C2=ε2π2∆X／ln(R／r)，式中ε2π、ln(R／r)为常数，说明∆C与位移∆X成正比，配上配套测量电路就能测量位移。
三、实验器材主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。
四、实验步骤1、测微头的使用和安装参阅实验九。
按图1将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线(实验模板的输出Ｖo1接主机箱电压表的Ｖin。
图1 电容传感器位移实验安装、接线图2、将实验模板上的Rw调节到中间位置(方法：逆时针转到底再顺时传3圈)。
3、将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到2V档，合上主机箱电源开关，旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示0V ，再转动测微头(同一个方向)5圈，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。
以后，反方向每转动测微头1圈即△X=0.5mm位移读取电压表读数(这样转10圈读取相应的电压表读数)，将数据填入表1并作出X-V实验曲线(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。
4、根据表1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ。
实验完毕，关闭电源。
表1 电容传感器位移与输出电压值X(m15.414.914.413.913.412.912.411.911.410.910.4m)82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82V(mv)-480 -370 -276 -192 -120 1 69 140 219 301 383五、实验结果1、X-V实验曲线如下：2、计算系统灵敏度：ΔV=（-370-（-480））+（-276-（-192））+•••+（383-301）/10=86.3mVΔX=0.5mmS=ΔV/ΔX=172.6mV/mm（2）计算非线性误差：Δm =（-480+(-370)+(-276)+(-192)+(-120)+1+69+140+219+301+383）/11=-29.54mVyFS=-480mVδf =Δm / yFS×100%=6.2%六、思考题设计利用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的，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。
位移测量及静态标定实验报告一、实验目的掌握常用的位移传感器的测量原理、特点及使用，并学会进行静态标定。
二、实验仪器CSY10B型传感器系统实验仪。
三、实验内容（一）电涡流传感器测位移实验1、测量原理：电涡流效应：扁平线圈中通以交变电流，与其平行的金属片中产生电涡流。
电涡流的大小影响线圈的阻抗Z。
Z = f（ρ，μ，ω，x）。
不同的金属材料有不同的ρ、μ，线圈接入相应的电路中，用铁、铝两种不同的金属材料片分别标定出测量电路的输出电压U与距离x的关系曲线。
2、测试系统组建电涡流线圈、电涡流变换器（包括振荡器、测量电路及低通滤波输出电路）、测微头、电压表、金属片（铁片和铝片）。
3、试验步骤①分别安装传感器、测微头；②连接电路；③依次用铁片、铝片进行位移测量，依次记录U(V) 铁片U(V) 铝片X/mmU(V) 铁片U(V) 铝片X/mmU(V) 铁片U(V) 铝片4、数据分析与讨论画出输入输出关系曲线，确定量程范围（在实验曲线上截取线性较好的区域作为传感器的位移量程），估算非线性误差，在测量范围内计算灵敏度，进行误差分析。
（二）光纤传感器测位移实验1、测量原理反射式光纤传感器属于结构型, 工作原理如图。
当发光二极管发射红外光线经光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电元件。
经光电元件转换为电信号。
经相应的测量电路测出照射至光电元件的光强的变化。
2、组建测试系统光纤、光电元件、发光二级管、光电变换测量电路、数字电压表、反射体(片)、测微头。
3、实验步骤①观察光纤结构；②安装光纤探头、反射片；③连接电路；④旋动测微仪测位移，记录位移及测试系统的输出电压。
4、数据分析与讨论画出输入输出关系曲线，实验曲线上截取线性较好的区域作为传感器的位移量程，估算非线性误差，在测量范围内计算灵敏度，进行误差分析。
（三）电容式传感器测位移实验1、测量原理电容式传感器是将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。
本实验采用的电容式传感器为二组固定极片与一组动极片组成二个差动变化的变面积型平行极板电容式传感器。
接主控箱电源输出
接主
控箱数显表
V i
地
图4-1 电容传感器位移实验接线图
实验十六 电容式传感器的位移特性实验
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d A C /ε=和其他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 三个参数中，保持两个参数不变，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（d 变）和测量液位（A 变）等多种电容传感器。
三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模块、测微头、数显单元（主控台电压表）、直流稳压源。
四、实验步骤：
1、按图3-1安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模块上。
2、将电容传感器专用连线插入电容传感器实验模块专用接口，接线图如下。
电容传感器安装示意图
3、将电容传感器实验模块的输出端V
o1与数显表单元（主控台电压表）V
i
相
接（插入主控箱V
i
孔），Rw调节到中间位置。
4、接入±15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每隔0.5mm 记下位移X与输出电压值（此时电压档位打在20v），填入表4-1。
表4-1 电容传感器位移与输出电压值
5、根据表4-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
解：s=4.125 δ=16.6%
实验总结：根据实验结果显示非线性误差较大，可能由于边缘效应的影响
自己需要熟练掌握数据处理的能力，从此次实验显示自己能力较弱。
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。
摘要传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
电容式传感器就是把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。
它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、极间以空气为介质的电容器。
本文设计介绍了一种电容式传感器测量位移的设计结构及其工作原理。
关键字：电容式传感器，平行电极，位移目录摘要。
1 引言。
3 传感器转换电路仿真调试及原理分析。
3 1．同相比例放大电路2.二阶低通滤波器电路电容式传感器测量电路设计及分析。
5 误差分析。
8 学习心得。
8参考文献资料。
9引言传感器是科学仪器、自动控制系统中信息获取的首要环节和关键技术，是先进国家优先发展的重要基础性技术。
传感器与通信技术和计算机技术构成了信息技术的三大支柱。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
随着现代科学技术的迅猛发展，非电物理量的测量与控制技术已越来越广泛地应用于航天、交通运输、机械制造、自动检测与计量等技术领域，而且也正在逐步引入人们的日常生活中。
70年代末以来，随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。
这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。
电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。
典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。
当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。
但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。
传感器转换电路仿真调试及原理分析1．同相比例放大电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻RS加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有vN=vP=vS，i1=if于是求得所以该电路实现同相比例运算。
摘要差动式电容传感器灵敏度高、非线性误差小，同时还能减小静电引力给测量带来的影响，并能有效的改善高温等环境影响造成的误差，因而在许多测量场合中被广泛应用。
把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。
它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。
本设计采用变压器电桥测试电路将电容变化转化为电压变化，电容式传感器的电容值十分微小，必须借助信号调理电路，将微小电容的变化转换成与其成正比的电压、电流或频率的变化，这样才可以显示、记录以及传输出。
因此，本设计中采用了运算放大器，差分脉冲调宽型电路以及低通滤波器等电路设计，并对这些单元电路进行了原理分析，通过参数的确定，实现位移向电压的转变。
在本次设计中还涉及了寄生电容的消除，以及测量过程中的误差分析，从而保证了测量的精度和准确度。
一、设计分析本文主要是设计差动变面积式电容位移传感器，以及测量电路的设计。
利用电容式传感器非接触测量的特性，测量微小位移的变化，由于位移的变化引起电容的变化，将电容的变化量转换成电压的变化，由电压的变化测出位移的变化量。
本设计主要目的是如何利用设计的差动变面积式位移传感器与转换原件，尽量消除外界干扰引起的误差，高精度测出位移的变化量。
二、设计思路电容式传感器的电容值十分微小，必须借助信号调理电路，将微小电容的变化转换成与其成正比的电压、电流或频率的变化，这样才可以显示、记录以及传输出。
其总体原理框图如图：三、设计电路3.1差动变面积电容传感器由物理学可知，两个平行金属极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容为C=εS d式中：ε—两个极板间介质的介电常数；S—两个极板相对有效面积；d—两个极板间的距离。
由上式可知，改变电容C的方法有三种，其一为改变介质的介电常数ε；其二为改变形成电容的有效面积S；其三为改变两个极板间的距离d。
从而得到电参数的输出为电容值的增量∆C，这就组成了电容式传感器。
极距与电容成反比，不适用与测位移，介电常数与电容呈线性相关，但介电常数不能用于测位移，面积与电容成线性相关，利用改变位移来改变面积，从而改变电容。
测控技术与仪器传感器技术实验报告电容式传感器的位移实验
一、实验内容
本实验旨在检测和分析电容式传感器的位移响应性能，以及在位移为特定值时对应的电容值。
二、实验原理
电容式传感器可以用来检测物体或介质（如气体或液体）的位移，它的原理是根据电容变化而变化，电容的基本原理是容量的大小取决于相应电容片的表面积和充放电电路中的介质介电系数，由于电容器中有物体或介质的变化，使得变化的电容量也随之变化，以实现位移检测的目的。
三、仪器及耗材
本实验所需设备主要为有限元分析仪，辅以相关耗材。
四、实验流程
1.将实验构筑出电容传感器测量定位系统，主要由电容传感器、测量电路以及数据分析软件等组成；
2.安装各种位移规测拨动台；
3.使用有限元分析仪，测量不同位移情况下对应的电容值；
4.绘制电容值随位移变化曲线；
5.结合实验结果推测实验结果并敏感度记录结果。
五、实验结果
（1）在位移为-100mm时，电容值为0.71；
（5）在位移为100mm时，电容值为0.86。
将各不同位移情况下的电容值进行扩展绘图：
六、敏感度分析
根据以上实验结果可以推算得出电容式位移传感器的敏感度为0.05F/mm。
七、讨论
电容式位移传感器的位移变化率符合要求，表明该类传感器可以满足实际应用的需求。
但是因为其固有特性，容易受湿度和粉尘影响，也就是说，它的精度和可靠性需要有效地
控制。
电容式传感器实验1 实验目的了解电容式传感器原理及位移测量的原理；2 实验仪器电容传感器实验模块示波器：DS5062CE微机电源：WD990型，±12V万用表：VC9804A型电源连接电缆螺旋测微仪3 实验原理差动式同轴变面积电容的两组电容片Cx1与Cx2作为双T电桥的两臂，当电容量发生变化时，桥路输出电压发生变化。
原理图如图1所示。
图1电容式传感器工作原理4 实验步骤实验步骤如下：（1）用电源电缆连接电源和电容传感器实验模块（插孔在后侧板），其中电缆的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！（2）观察电容传感器结构：传感器由一个动极与两个定级组成，按图1接好实验线路，增益适当。
（3）打开微机电源，用测微仪带动传感器动极位移至两组定极中间，调整调零电位器，此时模块电路输出为零。
（4）前后位移动极，每次0.5mm，直至动静极完全重合为止，记录数据，作出电压-位移曲线。
5 数据记录与处理电容器传感器实验数据X/mm 24.5 24 23.5 23 22.5 22 21.5 21 20.5 V/mv 183.2 175.8 168.5 161.3 154.4 148.8 140.3 132.5 125.0 X/mm 20 19.5 19 18.5 18 17.5 17 16.5 16V/mv 117.4 109.7 100.9 92.5 84.1 75.2 66.9 58.7 50.5 X/mm 15.5 15 14.5 14 13.5 13 12.5 12 11.5 V/mv 43.5 37.7 30.3 23.0 14.8 6.8 0 -5.4 -8.4 X/mm 11 10.5 10 9.5 9 8.5 8 7.5 7V/mv -15.4 -22.0 -28.2 -36.1 -42.1 -48.8 -56.5 -63.6 -71.2 X/mm 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 V/mv -79.0 -85.9 -92.6 -96.0 -102.8 -114.6 -123.8 -133 -144.4 X/mm 2 1.5 1V/mv -156.4 -167.6 -180.8数据散点图如下：电压-位移曲线拟合电压-位移表达式：y=14.721x-178.796 实验感想通过本次实验，了解了电容式传感器原理及位移测量的原理，对课本知识有了更深刻的理解，熟悉了用电容式传感器测量位移的方法，提高了动手能力，总的来说有很大的收获。
实验报告电容式位移传感器的设计实验一、实验目的：设计电容式位移传感器，并用matlab仿真二、设计思路线性微小变化输入电容C的变化电压的变化调制放大解调滤波电压量输出三、设计图与各部分封装图及相关数学模型1、输入斜坡函数：2、电路模块a、电路部分物理图b 、电路封装模块c 、数学模型 由电路基本知识可知：1o i e e dt RC =⎰图中电容为变极距型电容s C d dε=+∆ 带入上式可得1o i i d d e e dt e dt RC R s ε+∆==⎰⎰ 令1/k R s ε=则有()o i e k d d e dt =+∆⎰；d =0.05,k =0.02,i e 为频率为100Hz 3、调制模块调制模块封装图调制函数相关参数设置：4、放大模块放大增益为100005、解调模块解调函数相关参数设置6、滤波模块低通滤波器前置一个绝对值函数相关参数设置四、各部分仿真图仿真时间设置为10s1、通过电路后的输出图形-4012345678910 2、调制后的波形-40123456789103、经过放大后的波形012345678910-4-3-2-112344、解调后的波形012345678910-4-3-2-112345、滤波后最终输出波形01234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.96、输入与输出的相关关系图（为近似拟合直线）。
电容式传感器的位移实验总结1. 引言嘿，大家好！今天咱们聊聊电容式传感器的位移实验。
是不是听起来有点高大上？别担心，咱们用最简单的语言来掰扯一下。
电容式传感器，这玩意儿可真是科技的小精灵，能精确测量位移。
想象一下，你的手机屏幕触摸，背后就有这么个“小能手”在忙活。
2. 实验准备2.1 实验设备在实验开始之前，咱们得先准备好设备。
电容式传感器、万用表，还有一些基本的实验工具，比如电源和连接线。
这些东西就像做饭的调料，没有它们，啥都别想做出来。
别忘了，实验室的环境也很重要，要保持干净整洁，像你家里打扫的一样，才能心情好，实验也顺利。
2.2 实验步骤接下来，咱们就要进入正题，嘿嘿！先把传感器连接到电路上，确保一切都能正常工作。
然后，慢慢调整传感器的位移，注意观察数据的变化。
每次移动一点点，传感器就会像个小孩子，立刻给你反馈。
这时候你会感受到，哇，科技就是这么神奇！感觉自己像是进入了未来世界，嘿，有点小激动。
3. 实验结果分析3.1 数据观察实验结束后，拿到的数据就像一份宝藏。
你会发现，位移和电容之间的关系简直清晰得让人惊讶。
每当你移动传感器，电容的变化就像过山车一样，一上又下一惊一乍。
通过这些数据，咱们可以推导出一些公式，仿佛揭开了一个个小秘密，让人忍不住想深入探索。
3.2 误差分析不过，任何事情都不可能完美无缺，对吧？在实验中，总会遇到一些小麻烦。
比如环境的干扰、设备的灵敏度等等，都是影响结果的“捣蛋鬼”。
这时候，别急着骂它们，先冷静下来，想想怎么克服这些问题。
用心去分析，每个误差都是你进步的机会，别小看它们哦！4. 总结与展望实验的最后，咱们得给这次经历一个总结。
电容式传感器在位移测量中的应用真是让人眼前一亮，它的高精度和实时性让很多传统方法相形见绌。
未来，随着科技的发展，这种传感器会越来越普遍，可能在你生活的方方面面都有它的身影。
想到这里，心里满满的都是期待！谁知道呢，或许下一个伟大的发明就是从这些实验中诞生的。
电容式传感器位移特性实验报告篇一：实验十一电容式传感器的位移特性实验实验十一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：C??Sd??0??r?Sd（11-1）0真空介电常数，εr介质相对介电常数，由式中，S为极板面积，d为极板间距离，ε此可以看出当被测物理量使S、d 或εr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。
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UO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），每隔记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表11-1五、实验报告：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δf。
六、实验数据曲线图：VX篇二：电涡流传感器的位移特性实验报告实验十九电涡流传感器的位移特性实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、实验仪器电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表三、实验原理通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
电容式传感器的位移实验报告电容式传感器的位移实验报告概述：电容式传感器是一种常见的传感器类型，它通过测量电容的变化来检测物体的位移。
在本次实验中，我们将使用电容式传感器来测量一个物体的位移，并分析实验结果。
实验装置：1. 电容式传感器：我们选择了一款高精度的电容式传感器，具有稳定的性能和较小的测量误差。
2. 信号采集器：为了获取传感器的输出信号，我们使用了一台信号采集器，并将其连接到电容式传感器。
3. 物体：我们选择了一个简单的金属块作为实验物体，通过移动该物体来模拟位移。
实验步骤：1. 连接：首先，我们将电容式传感器与信号采集器进行连接。
确保连接稳固可靠，并避免干扰信号的出现。
2. 校准：在进行实际测量之前，我们需要对电容式传感器进行校准。
校准的目的是确定传感器的输出与实际位移之间的关系。
3. 实验测量：将物体放置在传感器的测量范围内，并通过移动物体来模拟位移。
同时，记录传感器输出的变化，并与实际位移进行对比。
实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了一系列传感器的输出值，并与实际位移进行了对比。
根据我们的实验数据，我们可以得出以下结论：1. 传感器输出与位移之间存在线性关系：通过绘制传感器输出与实际位移之间的散点图，我们发现它们之间存在明显的线性关系。
这意味着电容式传感器在测量位移方面具有较高的准确性和可靠性。
2. 测量误差存在：尽管电容式传感器具有较高的精度，但在实际测量中仍存在一定的误差。
这些误差可能来自于传感器本身的不确定性，以及实验环境中的干扰因素。
因此，在实际应用中，我们需要对测量结果进行修正和校准。
3. 传感器响应速度：通过观察传感器输出的变化曲线，我们可以了解到电容式传感器的响应速度。
在实验中，我们发现传感器的响应速度相对较快，能够准确地跟踪物体的位移变化。
实验应用：电容式传感器在工业和科学研究领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 位移测量：正如我们在实验中所展示的，电容式传感器可以用于测量物体的位移。
实验十六电容式传感器的位移实验
一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理：
1、原理简述：电容传感器是以各种类型的电容器为传感元件，将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。
电容传感器的输出是电容的变化量。
利用电容C＝εA／d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，则可以有测干燥度（ε变）、测位移（d变）和测液位（A变）等多种电容传感器。
电容传感器极板形状分成平板、圆板形和圆柱(圆筒)形，虽还有球面形和锯齿形等其它的形状，但一般很少用。
本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，差动式一般优于单组(单边)式的传感器。
它灵敏度高、线性范围宽、稳定性高。
如图16—1所示：它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。
设圆筒的半径为R；圆柱的半径为r；圆柱的长为x，则电容量为C=ε2πｘ／ln(R／r)。
图中C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生∆X位移时，电容量的变化量为∆C =C1－C2=ε2π2∆X／ln(R／r)，式中ε2π、ln(R／r)为常数，说明∆C与∆X位移成正比，配上配套测量电路就能测量位移。
图16—1 实验电容传感器结构
1、测量电路(电容变换器)：测量电路画在实验模板的面板上。
其电路的核心部分是图16—2的二极管环路充放电电路。
图16—2 二极管环形充放电电路
在图16—2中，环形充放电电路由D3、D4、D5、D6二极管、C4电容、L1电感和C X1、C X2（实验差动电容位移传感器）组成。
当高频激励电压(ｆ>100kHz)输入到ａ点，由低电平E1跃到高电平E2时，电容C X1和C X2两端电压均由E1充到E2。
充电电荷一路由ａ点经D3到b点，再对C X1充电到O点(地)；另一路由由ａ点经C4到c点，再经D5到d点对C X2充电到O点。
此时，D4和D6由于反偏置而截止。
在t1充电时间内，由ａ到c点的电荷量为：
Q1＝C X2(E2-E1) （16—1）
当高频激励电压由高电平E2返回到低电平E1时，电容C X1和C X2均放电。
C X1经b点、D4、c点、C4、ａ点、L1放电到O点；C X2经d点、D6、L1放电到O点。
在t2放电时间内由c点到ａ点的电荷量为：
Q2＝C X1(E2-E1) （16—2）
当然，（16—1）式和（16—2）式是在C4电容值远远大于传感器的C X1和C X2电容值的前提下得到的结果。
电容C4的充放电回路由图16—2中实线、虚线箭头所示。
在一个充放电周期内（Ｔ＝t1＋t2），由c点到ａ点的电荷量为：
Ｑ＝Q2-Q1＝(C X1-C X2)(E2-E1)＝△C X△E （16—3）
式中：C X1与C X2的变化趋势是相反的（传感器的结构决定的，是差动式）。
设激励电压频率f＝1/T，则流过ac支路输出的平均电流i为：
i＝fＱ＝f△C X△E （16—4）
式中：△E—激励电压幅值；△C X—传感器的电容变化量。
由（16—4）式可看出：f、△E一定时，输出平均电流i与△C X成正比，此输出平均电流i经电路中的电感L2、电容C5滤波变为直流I输出，再经R w转换成电压输出V o1＝I R w。
由传感器原理已知∆C与∆X位移成正比，所以通过测量电路的输出电压V o1就可知∆X位移。
2、电容式位移传感器实验原理方块图如图16—3
图16—3电容式位移传感器实验方块图
三、需用器件与单元：主机箱±15V直流稳压电源、电压表；电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。
四、实验步骤：
1、按图16—4示意安装、接线。
图16—4 电容传感器位移实验安装、接线示意图
2、将实验模板上的Rw调节到中间位置(方法：逆时针转到底再顺时传３圈)。
3、将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示0V ，再转动测微头(同一个方向)6圈，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。
以后，反方向每转动测微头1圈即△X=0.5mm位移读取电压表读数(这样转12圈读取相应的电压表读数)，将数据填入表16(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。
表16 电容传感器位移实验数据
△△△和非线性误差δ及测量范围。
实验完毕关闭电源开关。
