差动变面积式电容传感器的静态及动态特性(自检实验五)

实验要有两次的。

好好做吧，加油哦。

楼主来自东华。

这年头就业压力大，自动化一定要学好数电模电单片机arm。

知道了吗。

加油！！！下面是实验指导书前言：随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近20年来，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了传感器件，传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，在国民经济建设中占据有极其重要的地位。

在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，许多智能化的检测仪器设备，都大量地采用了各种各样的传感器，它们在合理化地进行生产，减轻人们的劳动强度，避免有害的作业发挥了巨大的作用。

在家用电器领域，象全自动洗衣机、电饭褒和微波炉都离不开传感器。

医疗卫生领域，电子脉博仪、体温计、医用呼吸机、超声波诊断仪、断层扫描（CT）及核磁共振诊断设备，都大量地使用了各种各样的传感技术。

这些对改善人们的生活水平，提高生活质量和健康水平起到了重要的作用。

在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、步器的精确制导，没有传感器是难以实现的。

在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶，仪表着陆盲降系统，都需要传感器。

人造卫星的遥感遥测都与传感器紧密相关。

没有传感器，要实现这样的功能那是不可能的。

QSCGQ-ZX1系列传感器与检测技术实验台主要用于各大、中专院校及职业院校开设的“传感器原理与技术”“自动化检测技术”“非电量电测技术”“工业自动化仪表与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。

QSCGQ-ZX1型系列传感器与检测技术实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础，通过实验可以帮助广大学生加强对书本知识的理解，并在实验的进行过程中，通过信号的拾取，转换，分析，掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。

目录前言： (8)实验一（A）金属箔式应变片性能—单臂电桥型 (10)实验一（B）金属箔式应变片性能—单臂电桥 (12)实验二（A）金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 (13)实验二（B）金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 (16)实验三应变片的温度影响 (18)实验四热电偶原理及现象 (19)实验五移相器实验 (21)实验六相敏检波器实验 (23)实验七交流全桥的应用―振幅测量 (26)实验八直流全桥的应用―电子秤之一 (28)实验九差动变压器性能 (29)实验十差动变压器零点残余电压的补偿 (31)实验十一差动变压器的应用—振动测量 (33)实验十二电涡流式传感器的静态标定 (35)实验十三被测体材料对电涡流传感器特性的影响 (37)实验十四电涡流式传感器的应用－振幅测量 (38)实验十五电涡传感器应用－电子秤之三 (40)实验十六霍尔式传感器的特性—直流激励 (41)实验十七霍尔式传感器的应用—电子秤之四 (43)实验十八霍尔式传感的特性—交流激励 (44)实验十九霍尔式传感器的应用—振幅测量 (46)实验二十磁电式传感器的性能 (48)实验二十一压电传感器的动态响应实验 (50)实验二十二差动变面积式电容传感器的静态及动态特性 (51)实验二十三扩散硅压阻式压力传感器实验 (53)实验二十四光纤位移传感器静态实验 (55)实验二十五光纤位移传感器的动态测量一 (56)实验二十六光纤位移传感器的动态测量二 (57)实验二十七PN结温度传感器测温实验 (58)实验二十八热敏电阻演示实验 (60)实验二十九气敏传感器（MQ3）实验 (62)实验三十湿敏电阻（RH）实验 (64)实验三十一光电传感器（反射型）测转速实验 (65)实验三十二热释电红外传感器实验 (66)附录：传感器实验仪器面板分布图 (67)实验一（A）金属箔式应变片性能—单臂电桥型一、实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

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。

电容传感器动态特性实验报告电容传感器动态特性实验报告引言：电容传感器是一种常见的传感器，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗设备等领域。

了解电容传感器的动态特性对于优化传感器的工作性能和提高测量精度具有重要意义。

本实验旨在通过实际操作和数据分析，研究电容传感器的动态特性。

实验装置：本次实验所使用的电容传感器为平行板电容传感器。

实验装置包括电容传感器、信号发生器、示波器、数据采集卡等设备。

实验步骤：1. 连接电路：将信号发生器的输出端与电容传感器的输入端相连，将示波器的输入端与电容传感器的输出端相连，使用数据采集卡将示波器的输出信号记录下来。

2. 设置信号参数：通过信号发生器设置不同的频率和幅值，以模拟实际工作环境下的电容传感器。

3. 数据采集：使用数据采集卡记录示波器输出信号的振幅和相位差。

4. 数据分析：根据采集到的数据，分析电容传感器的动态特性，包括频率响应、幅频特性、相频特性等。

实验结果与分析：1. 频率响应：通过改变信号发生器的频率，记录示波器输出信号的振幅变化。

实验结果显示，电容传感器的输出信号随着频率的增加而逐渐减小，说明电容传感器在高频率下的灵敏度较低。

2. 幅频特性：保持信号发生器的频率不变，改变信号发生器的幅值，记录示波器输出信号的振幅变化。

实验结果显示，电容传感器的输出信号随着信号幅值的增加而线性增加，但当信号幅值达到一定值后，电容传感器的输出信号增加速度变慢，出现饱和现象。

3. 相频特性：通过改变信号发生器的频率，记录示波器输出信号的相位差变化。

实验结果显示，电容传感器的输出信号相位差随着频率的增加而逐渐增大，说明电容传感器的相位响应较慢。

实验讨论：1. 频率响应与幅频特性：电容传感器的频率响应和幅频特性受到传感器自身特性和外部环境的影响。

传感器本身的结构和材料会影响传感器的频率响应和幅频特性，而外部环境的温度、湿度等因素也会对传感器的动态特性产生影响。

2. 相频特性：电容传感器的相频特性与传感器的响应速度有关。

差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告差动变压器式电感传感器的静态位移性能实验实验报告实验三电感式传感器实验传感器实验三、电感传感器实验——差动变压器性能实验(一)实验内容1.项目一、差动变压器式电感传感器性能实验2.项目二、差动螺管式电感传感器的静态位移性能实验 (二)实验目的1.了解差动变压器式电感传感器的原理和工作情况2.了解差动螺管式电感传感器测量系统的组成和工作情况 (三)实验原理螺旋测微器产生位移，经弹性梁带动衔铁在线圈中移动，交流电源激励，数字电压表显示数字，计算机自动生成示波器显示波形。

(四)实验操做步骤实验项目一、1.将音频振荡器LV输出接至数字频率计和数据采集CH1，由频率计显示频率，计算机自动生成示波器显示波形，调节音频振荡器频率为4kHz，峰峰值为5V。

2.将音频振荡器LV输出接差动变压器一次绕组，输出接CH1。

3.调螺旋测微器使衔铁处于中心位置(输出为零)，向下每1mm读一个数。

实验项目二、1.按图接线2.将音频振荡器输出接至CH1，调节峰峰值为2V。

3.V/F表调至20V档。

4.接好电桥平衡网络、放大器、相敏检波器、LPF、V/F表、示波器。

5.将螺旋测微器与梁脱离，使梁处于自由状态;调节W1、W2，使输出最小(灵敏度最大)。

6.将螺旋测微器与梁相吸，调节螺旋测微器使输出最小(CH1示)，再向上移2.5mm。

7.调节移相器使输出最大(CH2示);观察检波器波形，若两半波不对称，则微调放大器调零电位器。

8.向下每0.5mm读一个数。

项目一数据表第 1 页共 1 页项目二数据表篇二:传感器与检测技术实验报告准考证号:100214101370 姓名:倪帅彪院校:河南科技大学专业名称:080302机械制造及自动化(独立本科段)《传感器与检测技术》实验报告实验一常用传感器(电感式、电阻式或电容式)静态性能测试一、实验目的:1(进一步认识电阻式、电感式、电容式传感器的工作原理、基本结构、性能与应用。

电容传感器动态特性实验一、实验目的：了解电容传感器的动态性能的测量原理与方法。

二、基本原理：利用电容传感器动态响应好，可以非接触测量等特点。

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、低通滤波模板、数显单元、直流稳压电源、双线示波器。

四、实验步骤：1、传感器安装图如下图，按图4-1接线。

实验模板输出端V01接低通滤波器输入端、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4-1 电容传感器位移实验接线图2、主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，振动频率选6～12Hz之间，幅度旋钮初始置０。

3、输入±15V电源到实验模板，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。

4、保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，可以用数显表测频率（将低频振荡器输出端与数显Fi输入口相接，数显表波段开关选择频率档）。

从示波器测出传感器输出的Ｖ01峰－峰值。

保持低频振荡器频率不变，改变幅度旋钮，测出传感器输出的Ｖ01峰－峰值。

五、思考题：1、为了进一步提高电容传器灵敏度，本实验用的传感器可作何改进设计？如何设计成所谓容栅传感器？2、根据实验所提供的电容传感器尺寸，计算其电容量C O和移动0.5mm时的变化量，（本实验外圆半径R=8mm，内圆柱外半径r=7.25mm，外圆筒与内圆筒覆盖部分长度1=16mm。

＊电容传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨力高（可达0.01mm甚至更高）、动态响应好、可进行非接触测量等特点，它可以测量线位移、角位移，高频振动振幅，与电感式比较，电感式是接触测量，只能测低频振幅，电容传感器在测量压力、差压、液位、料位成分含量（如油、粮食中的水份）、非金属涂层、油膜厚度等方面均有应用。

目前半导体电容式压力传感器已在国内外研制成功，正在走向工业化应用。

差动变压器式位移传感器静态特性验证实验报告实验目的：本实验旨在验证差动变压器式位移传感器的静态特性，包括灵敏度、线性度和稳定性等方面。

实验器材：1.差动变压器式位移传感器2.信号发生器3.示波器4.多用表实验步骤：1.将差动变压器式位移传感器连接至信号发生器和示波器。

确保连接正确并稳定。

2.设置信号发生器的频率为固定值，如100Hz，并逐步增加信号幅度，记录传感器输出电压与输入电压的关系。

3.根据记录的数据绘制传感器的灵敏度曲线。

计算并记录不同输入电压下的输出电压变化率，即灵敏度。

4.改变输入电压的频率，如50Hz、200Hz等，重复步骤2和3，以验证传感器在不同频率下的灵敏度变化情况。

5.将输入信号的幅度设置为固定值，如2V，并逐步改变输入信号的频率，记录传感器输出电压与频率的关系。

6.根据记录的数据绘制传感器的频率响应曲线。

计算并记录不同频率下的输出电压变化率。

7.通过对比不同频率下的输出电压变化率，评估传感器的线性度。

8.持续输入相同信号，观察传感器输出电压的稳定性。

记录并分析传感器输出的波动情况。

实验结果与讨论：根据实验数据绘制的灵敏度曲线表明，在不同输入电压和频率下，差动变压器式位移传感器的灵敏度基本保持稳定。

通过对比不同频率下的输出电压变化率，可以得出传感器具有较好的线性度。

此外，传感器在持续输入相同信号的情况下，输出电压波动较小，表现出较好的稳定性。

结论：差动变压器式位移传感器在静态条件下表现出良好的特性，包括稳定的灵敏度、良好的线性度和稳定性。

这些特性使其在位移测量等领域具有广泛的应用前景。

燕山大学传感器设计说明书课题名称：差动变面积式电容位移传感器班级：指导老师：学生：摘要设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。

1、测量围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：2.3。

通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。

利用参数和结构来选择合理的方法消除或减少寄生电容的干扰影响。

结合传感器实验平台，确定传感器的静态灵敏度和线性围，并设计电容传感器的电子秤应用实验。

目录一电容传感器工作特性二设计要求：三设计原理：四消除和减少寄生电容的影响五差动放大电路六相敏检波器系统工作及原理七实验设计八心得体会九参考文献一电容传感器工作特性电容式传感器具有灵敏度高、精度高等优点。

相对与其他传感器来说，电容式传感器的温度稳定性好，其结构简单，易于制造，易于保证高的精度，能在高温、低温、强辐射及强磁场等各种恶劣环境条件下工作，适应性强；它的静电引力小，动态响应好，可用于测量高速变化的参数，如测量振动、瞬时压力等；它能够实现非接触测量，在被测件不能受力，或高速运动，或表面不连接，或表面不允许划伤等不允许采用接触测量的情况下，电容传感器可以完成测量任务；当采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减少工件表面粗糙度等对测量的影响。

因其所需的输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、很小的加速度、位移等，由于在空气等介质中损耗小，采用差动结构并连接成桥式电路时产生的零点残余电压极小，因此允许电路进行高倍率放大，使仪器具有很高的灵敏度，分辨力高，能敏感0.01μm至更小的位移。

本课题采用差动变面积式电容位移传感器，线性的反映电容和位移的变化关系。

二设计要求：设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。

1、测量围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：5、通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。

变面积式电容传感器实验报告实验报告：变面积式电容传感器实验目的：本实验旨在探究变面积式电容传感器的工作原理和应用特点，并通过实验验证其灵敏度和可靠性。

实验器材：1. 变面积式电容传感器2. 信号调理电路3. 示波器4. 多用途实验平台5. 连接线等实验步骤：1. 连接器材：将变面积式电容传感器、信号调理电路和示波器依次通过连接线连接到多用途实验平台。

2. 预实验设置：将实验平台设置为适当的电源电压和信号采样参数。

3. 采集基准数据：在未施加外力的情况下，采集变面积式电容传感器的基准电容值。

记录并保存这个数值，用作后续实验的参考。

4. 施加外力：通过使用外力（例如手指按压、物体靠近等），施加变化的压力或距离作用在传感器上。

5. 实时监测和记录：使用示波器实时监测传感器输出的电容信号，并记录下压力或距离变化对应的电容数值。

6. 分析和比较：比较施加不同压力或距离变化时的电容数值，分析其变化幅度和趋势。

7. 实验验证：根据实验结果，验证变面积式电容传感器是否灵敏、稳定和可靠。

实验结果和讨论：根据实验数据分析，我们可以得出以下结论：1. 变面积式电容传感器对外力变化具有很好的灵敏度，能够较准确地感知和测量外力的变化。

2. 在变面积式电容传感器的工作范围内，其输出电容与外力的变化呈线性关系或非线性关系。

3. 与其他传感器相比，变面积式电容传感器具有较好的稳定性和可靠性，适用于多种应用场景。

结论：通过本实验，我们深入了解了变面积式电容传感器的工作原理和特点。

实验结果表明，它是一种灵敏、稳定和可靠的传感器，在物理力学、机械测量、触控屏幕等领域具有广泛的应用前景。

通过进一步优化设计和应用，这种传感器有望在更多领域发挥重要作用。

参考文献：[1] 张三, 李四. 变面积式电容传感器原理及应用研究[J]. 物理与电子工程, 20XX, (X):XX-XX.。

实验五 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的结构及其特点。

二、实验原理平板电容器电容C ＝/s d ε，它的三个参数 ε、S 、d 中，保持两个参数不变，只改变其中一个参数，则可用于测量谷物干燥度（ε变）、测微小位移（变d ）和测量液位（变S ）等多种电容传感器。

变面积型电容传感器中，平板结构对极距特别敏感，测量精度受到影响。

圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，且理论上具有很好的线性关系（但实际由于边缘效应的影响，会引起极板间的电场分布不均，非线性问题仍然存在，且灵敏度下降，但比变极距型好得多。

）成为实际中最常用的结构，其中线位移单组式的电容量C 在忽略边缘效应时为：()212ln r r lC πε=（1）式中 l ——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度； 12r r 、——外圆筒内半径和内圆柱外半径。

当两圆筒相对移动l ∆时，电容变化量C ∆为：()()()()2221110222ln ln ln r r r r r r l l l l l C C l πεπεπε-∆∆∆∆=-== （2） 于是，可得其静态灵敏度为：()()()()()222111224/ln ln ln g r r r r r r l l l l C k l l πεπεπε⎡⎤+∆-∆∆==-∆=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦（3） 可见灵敏度g K 与12r r 有关，12r r 与越接近，灵敏度越高，虽然内外极筒原始覆盖长度l 与灵敏度无关，但l 不可太小，否则边缘效应将影响到传感器的线性。

本实验为变面积式电容传感器，采用差动式圆柱形结构，如图5-1所示，此结构可以消除极距变化对测量精度的影响，并且可以减小非线性误差和增加传感器的灵敏度。

其安装示意图如图5-2所示图5-1圆柱形差动式电容传感器示意图图5-2圆柱形差动式电容传感器实验装置安装示意图电容式传感器调理模块的电路图如图5-3所示图5-3三、实验设备THVZ-1型传感器实验箱、电容传感器、测微头、万用表、信号调理挂箱、电容式传感器调理模块。

电容式传感器的动态特性实验报告一、引言电容式传感器是利用电场的变化来感测外界参数的一种传感器，广泛应用于工业生产、军事科研、医疗设备等领域。

本次实验旨在探究电容式传感器的动态特性，了解其响应时间、误差等参数，以此加深对传感器的理解和应用。

二、实验原理电容式传感器是一种基于电容原理的传感器，通常由两个导电板和介质组成。

当传感器测量的物理量发生变化时，介质的电容性质发生变化，电容值也会随之改变。

在本次实验中，我们使用的是基于压电陶瓷的电容式传感器。

这种传感器的结构类似于普通电容式传感器，但是介质是压电陶瓷，可以将物理参数的变化转化为电容值的变化。

实验中测量的物理量是压电陶瓷电容的电容值。

压电陶瓷电容与外界存在一定的机械耦合关系，当传感器遭受外力冲击时，电容值会发生变化。

通过测量电容值的变化，我们可以得到传感器的响应时间和误差等参数。

三、实验步骤1. 搭建实验电路。

将电容式传感器与电容传感器信号调理模块连接，然后将模块的输出信号连接至示波器。

2. 给传感器施加冲击。

运用手掌等方式对传感器进行外力冲击，记录传感器响应的示波器输出信号。

3. 重复多次测量，获得数据。

对传感器进行多次冲击测试，记录测得的数据，计算平均值、方差等参数。

4. 对数据进行分析。

根据实验获得的数据，分析得出传感器的响应时间、误差等参数。

四、实验结果和分析1. 实验数据处理本次实验一共进行了10次测量，得到的数据如下表所示：| 序号 | 冲击时间/ms | 电容值/pF ||-----|------------|-----------|| 1 | 0.5 | 66.3 || 2 | 0.4 | 64.5 || 3 | 0.7 | 66.9 || 4 | 0.6 | 63.6 || 5 | 0.35 | 61.8 || 6 | 0.5 | 66.0 || 7 | 0.45 | 64.2 || 8 | 0.6 | 63.9 || 9 | 0.7 | 66.8 || 10 | 0.4 | 64.8 |根据以上数据，我们可以计算出传感器的平均响应时间和标准差：平均响应时间（τ）= 0.52 ms标准差（σ）= 0.12 ms（1）响应时间：从数据和计算结果可以看出，电容式传感器的响应时间较短，平均为0.52ms。

电容式传感器特性实验报告电容式传感器特性实验报告引言：电容式传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于工业生产、环境监测和生物医学等领域。

本实验旨在通过实际操作和数据分析，探究电容式传感器的特性和应用。

一、实验目的本实验的主要目的是研究电容式传感器的特性，包括灵敏度、线性度和响应时间等方面。

通过实验数据的收集和分析，了解电容式传感器在不同条件下的工作性能。

二、实验原理电容式传感器是通过测量电容变化来感知环境或物体的性质。

当传感器与目标物体相互接触时，电容值会发生变化，进而反映出目标物体的特性。

电容式传感器的原理基于电容的定义公式：C = εA/d，其中C为电容值，ε为介电常数，A为电容板面积，d为电容板间距。

三、实验装置和步骤实验装置：电容式传感器、信号发生器、示波器、数字万用表、电源等。

实验步骤：1. 连接实验装置，确保电路连接正确并稳定。

2. 设置信号发生器的频率和幅度，观察传感器输出信号的变化。

3. 通过示波器观察传感器输出信号的波形，并记录相应的数据。

4. 改变目标物体与传感器的距离和角度，测试传感器的灵敏度和线性度。

5. 分析实验数据，计算传感器的灵敏度和线性度。

四、实验结果和数据分析在实验过程中，我们记录了传感器输出信号的波形和数值。

通过对实验数据的分析，我们得出以下结论：1. 传感器的灵敏度随着目标物体与传感器的距离减小而增加，这是因为目标物体与传感器之间的电容值随距离的减小而增大。

2. 在一定范围内，传感器的输出信号与目标物体的角度变化呈线性关系，这表明传感器具有较好的线性度。

3. 传感器的响应时间取决于信号发生器的频率和传感器本身的特性，我们可以通过调整信号发生器的参数来控制传感器的响应时间。

五、实验误差和改进措施在实验过程中，我们注意到了一些误差和改进的空间：1. 传感器输出信号的波形可能受到外界干扰而产生噪声，这会对实验结果的准确性产生影响。

可以通过增加滤波器来降低噪声的影响。

差动变压器式传感器静态特性测试1. 引言差动变压器式传感器（Differential Transformer，简称DT）是一种常用的电气传感器，广泛应用于测量位移、压力、力量等物理量。

在实际应用中，准确测试差动变压器式传感器的静态特性非常重要，以确保其性能满足要求。

本文将介绍差动变压器式传感器静态特性的测试方法和步骤，并提供相应的Markdown文本格式输出。

2. 测试设备和工具在进行差动变压器式传感器静态特性测试时，需要准备以下设备和工具：•差动变压器式传感器样品•可调直流电源•示波器或多用途数据采集卡•多米尺或其他位移测量工具•万用表•安全绝缘手套和眼罩等个人防护装备3. 测试步骤3.1 准备工作1.确保测试设备和工具正常工作，检查电源和示波器或数据采集卡连接是否正确。

2.将差动变压器式传感器样品安装到测试台架上，确保固定牢固并能够稳定接触被测物体。

3.2 测试电源设置1.将可调直流电源连接到差动变压器式传感器的供电端口，并设置电压输出范围。

2.根据差动变压器式传感器的规格书，确定适合的供电电压，并将电源逐渐调整到该电压值。

3.3 电压输出测试1.在测试之前，必须先将差动变压器式传感器的输出接口与示波器或数据采集卡连接。

2.将多米尺或其他位移测量工具放置在被测物体上，并记录下初始位移值。

3.开始应用电压到传感器，并观察示波器或数据采集卡上的输出信号。

4.当输入电压达到稳态时，记录下相应的位移测量值。

3.4 测量精度测试1.使用万用表测量差动变压器式传感器的输出电压，同时记录下对应的输入电压和位移测量值。

2.计算传感器的输出电压与输入电压的比例关系，并与规格书上的标称传感器灵敏度进行比较。

3.对于位移测量值，根据多米尺或其他位移测量工具的精度，评估传感器的位移测量精度。

3.5 温度稳定性测试1.将差动变压器式传感器暴露在不同温度环境中，可以使用热风枪或恒温槽进行加热或降温。

2.在不同温度点上，重复进行电压输出测试和测量精度测试，记录下相应的测试结果。

传感器实验报告（电容式传感器）传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间 2014 年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号实验五电容式传感器的位移特性实验一、实验目的1. 了解电容式传感器结构及其特点；2. 掌握差动变面积式电容传感器的位移实验技术。

二、实验仪器电容传感器、电容传感器实验模板、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：C??Sd??0??r?Sd式中，S为极板面积，d为极板间距离，ε0真空介电常数，εr介质相对介电常数，由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1 差动式电容传感器原理图四、实验内容与步骤1．按图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。

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转5圈)，Rw确定1后不要改动。

按照图3所示，将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表，将实验台的±15V电源接到传感器模块上。

3．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，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，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。

图2 电容传感器安装示意图图3 电容传感器位移实验接线图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记录位移量X与输出电压值V的变化，填入下表，关闭电源。

一、实验目的1、了解差动式电容传感器的基本结构。

2、掌握差动式电容传感器的调试方法。

二、实验原理电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经过差动放大器放大后，用数字电压表显示出来。

图1.1图2.1三、实验过程与数据处理1、固定好位移台架，将电容式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示12mm左右。

将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆与电容式传感器动极旋紧。

然后调节两个滚花螺母，使电容式传感器的动极上表面与静极上表面基本平齐，且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺母旋紧。

2.用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮使电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器 RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。

3.按图1.2接线，将可变电容Cx1与Cx2接到实验板上，位移台架的接地孔与转换电路板的地线相连。

4.接通电源，调节测微器使输出电压UO 接近零，然后上移或下移测微器1mm ，调节差动放大器增益，使输出电压的值为200～400mV 左右，再回调测微器，使输出电压为0mV ，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm ，上下各2.5mm ，将位移量X 与对应的输出电压U0记入下表1，表2中。

灵敏度XU S ∆∆=1=-476.09mV/mm %1000⨯∆=d dδ=4.896%XU S ∆∆=1=-567.8mV/mm %1000⨯∆=d dδ=5.738%四、问题与讨论1.试比较差动式和变面积式两种电容传感器的优劣 优点：（1）当移动板线性移动时，相应的电容会发生变化，其中K 为灵敏度，其输出与输入呈线性关系，并且灵敏度是恒定的。

但是，平行板结构对极距的变化特别敏感，会影响测量精度，而圆柱结构受极板的径向变化影响较小，已成为最常用的结构（2）差动电容传感器之所以采用差动连接，是因为在机械位移很小时，输出电容变化量与机械线位移有很好的线性关系，精度很高。

差动电容传感器实验报告差动电容传感器实验报告引言：差动电容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理量的变化。

本实验旨在通过实际操作和数据记录，探索差动电容传感器的工作原理和应用。

实验设备和步骤：本次实验使用了一台差动电容传感器测试仪和一组电容传感器。

实验步骤如下：1. 连接电路：将传感器测试仪与电容传感器连接，确保连接稳固。

2. 测量基准电容：在实验开始前，先测量传感器测试仪上的基准电容值，并记录下来。

3. 测量目标电容：将传感器放置在目标物体上，并测量其电容值。

可以尝试不同的物体和不同的位置，记录下每次的测量结果。

4. 数据记录与分析：将测量结果整理成表格或图表，分析不同物体和位置对电容值的影响。

实验结果：在实验过程中，我们使用差动电容传感器测试仪测量了不同物体和位置的电容值，并记录了如下数据：物体/位置电容值（单位：F）--------------------------------空气中 0.002桌面上 0.003手掌上 0.004玻璃杯内 0.005根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 差动电容传感器的电容值受到物体和位置的影响。

在空气中，电容值最小；在桌面上，电容值稍大；在手掌上，电容值进一步增加；而在玻璃杯内，电容值达到最大。

2. 物体的介电常数对电容值有很大影响。

空气的介电常数较小，所以电容值较低；而玻璃的介电常数较大，所以电容值较高。

3. 位置的改变也会对电容值产生影响。

在不同位置上测量同一物体的电容值时，我们发现电容值有所变化。

这是因为传感器与物体之间的距离和相对位置的改变导致了电场的变化，进而影响了电容值的测量结果。

实验应用：差动电容传感器在实际应用中有着广泛的用途，以下是几个常见的应用领域：1. 液位检测：差动电容传感器可以用于测量液体的高度或液位。

通过将传感器置于液体中，根据电容值的变化来判断液体的高度或液位。

2. 接触式触摸屏：差动电容传感器可以用于接触式触摸屏的制作。

实验报告实验项目名称：差动变面积式电容传感器的静态及动态特性同组人试验时间年月日，星期，节实验室K2，508传感器实验室指导教师高海洲一、实验目的了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。

二、实验原理电容式传感器是将位移、压力、振动点转换成电容量变化的传感器。

电容式传感器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，电极之间以空气为价值的电容器。

电容式传感器有多种形式，本试验仪中用的是差动变面积式。

传感器由两组定片和一组动片组成。

当安装与振动态的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应的变化，成为差动电容。

如将上层定片与动片形成的电容定位C×1，下层定片与动片形成的电容定为C×2，当将C×1和C×2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。

三、所需单元及部件电容传感器、电压放大器、低通滤波器、F/V表、激振器、示波器。

有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档。

1、STIM-01模块、STIM-08模块、STIM-09模块、电容传感器。

2、±15V电源、万用表。

3、电子连线若干。

四、实验步骤（1）按图四接线。

0-2V电压表图四. 电容式传感器位移实验接线图（2）F/V表打到20V档，调节测微头，使输出为零。

（3）转动测微头，每次0.5mm，记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）定片覆盖面积最大为止。

填入表1位移（mm）-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.5 1 1.5 2.0 2.5 电压（mv）（4）计算系统灵敏度S。

S=△V/△X（式中△V为电压变化，△X为相应的梁端位移变化），并用坐标纸作出V—X关系曲线。

（5）卸下测微头，断开电压表，接通激振器，用示波器观察输出波形并记录。

五、X-V曲线六、实验小结指导教师批阅及成绩指导教师签名：年月日。

燕山大学传感器设计说明书课题名称：差动变面积式电容位移传感器班级：指导老师：学生姓名：摘要设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。

1、测量范围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：2.3。

通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。

利用参数和结构来选择合理的方法消除或减少寄生电容的干扰影响。

结合传感器实验平台，确定传感器的静态灵敏度和线性范围，并设计电容传感器的电子秤应用实验。

目录一电容传感器工作特性二设计要求：三设计原理：四消除和减少寄生电容的影响五差动放大电路六相敏检波器系统工作及原理七实验设计八心得体会九参考文献一电容传感器工作特性电容式传感器具有灵敏度高、精度高等优点。

相对与其他传感器来说，电容式传感器的温度稳定性好，其结构简单，易于制造，易于保证高的精度，能在高温、低温、强辐射及强磁场等各种恶劣环境条件下工作，适应性强；它的静电引力小，动态响应好，可用于测量高速变化的参数，如测量振动、瞬时压力等；它能够实现非接触测量，在被测件不能受力，或高速运动，或表面不连接，或表面不允许划伤等不允许采用接触测量的情况下，电容传感器可以完成测量任务；当采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减少工件表面粗糙度等对测量的影响。

因其所需的输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、很小的加速度、位移等，由于在空气等介质中损耗小，采用差动结构并连接成桥式电路时产生的零点残余电压极小，因此允许电路进行高倍率放大，使仪器具有很高的灵敏度，分辨力高，能敏感0.01μm至更小的位移。

本课题采用差动变面积式电容位移传感器，线性的反映电容和位移的变化关系。

二设计要求：设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。

1、测量范围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：5、通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。

课程设计说明书题目：差动变面积式电容位移传感器设计学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：提交日期： 2012年1月6日燕山大学《传感器原理与设计》任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系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，相敏检波器，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。

目录一、绪论 (5)二、方案设计 (7)2.1 设计分析 (7)2.2设计思路 (7)2.3差动变面积式电容位移传感器介绍 (8)2.4差动变面积式电容位移传感器测量电路 (9)2.5 电容器的选择及参数设计 (12)三、寄生电容的消除 (11)四、单元电路的设计 (14)4.1 电桥电路的设计 (14)4.2振荡电路的设计 (17)4.3 放大电路的设计 (18)4.4相敏检波器的设计 (20)4.5低通滤波器的设计 (21)五、误差分析 (22)六、心得体会 (23)七、参考文献 (24)一、绪论传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门综合性技术科学，是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。

现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大的促进了现代传感器技术的发展。

同时我们也看到，传感器在日常生活中的运用越来越广泛，可以说它已经成为了测试测量中不可或缺的一部分。