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哈尔滨工业大学测试技术与仪器大作业二——传感器的综合应用姓名：学号：10908104xx班级：0908104学院：机电学院专业：机械设计制造及其自动化日期：2011.6.23录*设计指导书 (3)一、厚度检测 (3)1、光强位移传感器测量厚度原理 (3)2、方案分析 (3)3、元器件选择 (3)二、计数器 (5)1、计数器 (5)2、设计方案 (5)3、系统组成 (5)参考文献 (8)*设计指导书：题目：如图所示的工件，根据图中所示测量要求（1）选用适合的传感器（需要分析其工作原理），并提供实际产品型号（最好有产品照片）、选型参数；（2）设计相应的测量方案，要求为计算机控制的测试系统；（3）绘制方案示意图；（4）绘制测量装置系统框图。
（5）如图所示工件，在生产线的30°滑道上自上而下滑落，要求在滑动过程中检测工件厚度，并且计数。
图中4mm尺寸公差带为10μm。
一、厚度检测1、光强位移传感器测量厚度原理：通过传感器接收受到光强随传感器探头到反光面距离的改变而变化，经光电变换器件转变为直流电压或电流信号后由电路输出。
该仪器受到,α，ε,η,Ζ），σ为反的电压为U=f（σ,Ι光表面的反射率；Ι为电源发光强度；α为光电转换效率；ε为电路增益；η为光路效率；Ζ为,反射面到传感器探头端口的距离。
假设当σ,Ια，ε,η,Ζ一定时，电压就是Z的函数。
2、方案分析该方案实现测量结果的前提依赖于其传感器在线性度、重复性、滞缓、灵敏度、分辨力、静态误差、稳定性、漂移等。
3、元器件选择①芯片avrmega16l选择avr作为MCU处理的芯片具有比89c51有如下几个优点，工作电压范围为2.7~6.0V，电源抗干扰性能强；片内集成16位指令的程序存储器，总线采用哈佛结构，程序存储器和数据存储器分开组织和寻址；采用CMOS工艺技术，精简指令RISC结构，用32个通用工作寄存器代替了累加器，具有较高的MIPS/MHZ 的能力，具有高速度，低功耗，休眠功能，指令执行速度可达50ns；自带8路复用的单端输入通道的AD转换，具有10位精度，65~260微妙的转换时间，7路差分输入通道，具有可选的2.56VADC的参考电压，连续转换或单次转换模式，ADC转换结束中断。
《传感器的应用实例》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解传感器在不同领域的广泛应用，增强对传感器技术的认识和兴趣。
2、培养学生收集、整理和分析信息的能力，提高其解决实际问题的能力。
3、引导学生观察生活中的科技应用，培养其创新思维和科学素养。
二、作业内容1、要求学生通过互联网、图书馆等渠道，收集至少五个传感器在不同领域的应用实例。
2、对每个应用实例进行详细描述，包括传感器的类型、工作原理、应用场景以及带来的好处。
3、分析这些应用实例中传感器的优缺点，并提出可能的改进方向。
三、作业形式1、撰写一篇研究报告，字数不少于 1500 字。
2、制作一份 PPT，展示所收集的应用实例和分析结果。
四、作业指导1、提供一些常见的传感器类型及相关资料，帮助学生了解传感器的基本知识。
2、指导学生如何有效地收集和筛选信息，例如推荐一些权威的科技网站和学术数据库。
3、组织学生进行小组讨论，分享各自收集到的应用实例，互相启发和补充。
五、作业评估1、内容完整性（40 分）：应用实例丰富，描述准确详细，分析深入全面。
2、科学性（30 分）：对传感器的原理和应用的阐述正确，符合科学事实。
3、创新性（20 分）：提出的改进方向具有新颖性和可行性。
4、表达与展示（10 分）：研究报告语言通顺，逻辑清晰；PPT 制作精美，展示效果好。
以下是为学生提供的一些传感器应用实例参考：（一）医疗领域1、血压传感器血压传感器常用于电子血压计中，它通过测量动脉血管的压力变化来获取血压值。
常见的血压传感器有压力传感器和光电传感器。
压力传感器直接感知动脉内的压力，而光电传感器则通过检测血液流动时对光的吸收或反射变化来间接测量血压。
血压传感器的应用为高血压患者提供了方便快捷的自我监测手段，有助于及时发现血压异常，调整治疗方案。
其优点是操作简单、非侵入性，能够快速获取测量结果。
但缺点是可能会受到测量姿势、环境等因素的影响，导致测量结果不够准确。
未来可以进一步提高传感器的精度和稳定性，同时结合人工智能算法，对测量数据进行更准确的分析和判断。
《传感器的应用实例》作业设计方案一、作业目标通过让学生了解和研究传感器在不同领域的应用实例，加深对传感器工作原理和作用的理解，培养学生的观察能力、分析能力和创新思维，提高学生解决实际问题的能力。
二、作业内容（一）传感器在智能家居中的应用1、智能照明系统描述：通过光传感器感知环境光线的强弱，自动调节灯光的亮度和颜色，以提供舒适的照明环境。
原理：光传感器通常基于光敏电阻、光电二极管或光电三极管等元件，将光信号转换为电信号。
当环境光线变化时，传感器输出的电信号也随之改变，控制电路根据此信号调整灯光的参数。
2、智能温度控制系统描述：利用温度传感器实时监测室内温度，并自动控制空调、暖气等设备的运行，以保持室内温度恒定。
原理：温度传感器常见的有热电偶、热敏电阻和集成电路温度传感器等。
它们能够将温度的变化转化为电信号的变化，控制单元根据这些信号来决定加热或制冷设备的工作状态。
3、智能安防系统描述：使用门窗传感器、红外传感器等检测异常情况，如门窗被非法打开、有人闯入等，并及时发出警报。
原理：门窗传感器通常基于磁敏元件，当门窗的状态发生改变时，磁场变化会被传感器检测到。
红外传感器则通过检测人体发出的红外线来感知是否有人存在。
（二）传感器在医疗领域的应用1、血糖监测仪描述：糖尿病患者可以通过血糖仪上的传感器刺破手指获取少量血液，测量血糖水平。
原理：血糖仪中的传感器通常采用电化学法，通过测量血液中的葡萄糖与电极表面发生反应所产生的电流或电位变化来确定血糖浓度。
2、血压监测仪描述：佩戴在手腕或上臂的血压监测仪，能够实时或定时测量血压值。
原理：常见的血压监测仪采用压力传感器，通过测量袖带内的压力变化来推算血压值。
3、心率监测设备描述：运动手环、智能手表等设备中的心率传感器可以实时监测佩戴者的心率。
原理：心率传感器主要有光电式和心电式两种。
光电式传感器通过发射光线并检测经过皮肤和血液反射回来的光量变化来计算心率；心电式传感器则通过检测心脏电活动产生的信号来获取心率信息。
《传感器的应用》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解传感器的基本原理和常见类型。
2、培养学生观察和分析传感器在实际生活中应用的能力。
3、提高学生运用传感器知识解决实际问题的思维能力。
二、作业内容1、知识回顾（1）让学生回顾传感器的定义、组成部分以及工作原理。
（2）列举常见的传感器类型，如温度传感器、压力传感器、光传感器、湿度传感器等，并简要介绍其工作原理和应用场景。
2、观察与记录（1）要求学生在一周内观察身边至少三种使用传感器的设备或场景，如家中的空调（温度传感器）、电子秤（压力传感器）、智能手机（光线传感器）等。
（2）学生需要详细记录所观察到的设备或场景中传感器的作用、工作方式以及对人们生活带来的便利。
3、案例分析（1）提供一些传感器在工业生产、医疗、交通等领域的应用案例，如汽车中的氧传感器、工厂中的液位传感器等。
（2）让学生分析这些案例中传感器的工作原理、优点以及可能存在的问题。
4、创新设计（1）给出一个具体的问题或需求，如设计一个能够自动调节室内光照强度的系统。
（2）学生需要选择合适的传感器，并绘制系统的原理图，描述其工作流程。
5、调研与报告（1）学生分组选择一个特定领域，如智能家居、智能农业或智能环保，对该领域中传感器的应用现状进行调研。
（2）形成一份简要的调研报告，包括该领域常见的传感器类型、应用效果以及未来发展趋势。
三、作业形式1、书面作业（1）完成知识回顾部分的填空、简答等练习题。
（2）撰写观察记录和案例分析报告。
2、实践作业（1）完成创新设计的方案，并制作简单的模型或演示视频。
（2）进行小组调研，并在课堂上进行汇报展示。
四、作业评估1、知识掌握（30%）通过对知识回顾部分的作业批改，评估学生对传感器基本概念和原理的掌握程度。
2、观察分析能力（30%）根据学生的观察记录和案例分析报告，评价其观察的细致程度、分析问题的深度和逻辑思维能力。
3、创新与实践能力（30%）对创新设计方案和实践作业的评估，注重方案的合理性、创新性以及实践操作的可行性。
《传感器及其应用》作业设计方案第一课时一、设计背景：传感器是一种能够感知外界环境并将感知信号转化成电信号的器件，广泛应用于各个领域。
了解和掌握传感器的工作原理及应用是提高学生对现代科技的了解和认识的重要途径。
因此，设计这样一份《传感器及其应用》的作业，希望能够引导学生对传感器的认识和理解，并培养他们的实验和动手能力。
二、设计目的：1. 帮助学生了解传感器的种类、原理和应用领域；2. 提高学生的实验动手能力，培养他们对科技的兴趣；3. 引导学生独立思考、解决问题的能力。
三、设计内容：1. 传感器基本知识讲解：包括传感器的定义、分类、工作原理等；2. 传感器应用案例介绍：介绍几种常见的传感器及其在不同领域的应用；3. 设计实验：设计一个简单的实验，让学生自行制作一个温度传感器，并测试其测温准确性；4. 传感器创意设计：让学生自由发挥想象力，设计一个新颖的传感器，并说明其原理和应用场景。
四、设计步骤：1. 学生预习阶段：老师首先介绍传感器的定义、分类和工作原理，让学生在预习阶段对传感器有一个初步的了解；2. 课堂讲解：老师在课堂上介绍传感器的应用案例，引导学生了解传感器在日常生活和工业生产中的广泛应用；3. 实验操作：老师指导学生进行温度传感器的制作实验，让学生亲自动手操作，提高其实验能力和动手能力；4. 课堂展示：学生展示自己设计的传感器作品，并进行讨论和交流；5. 作业要求：要求学生完成一份传感器创意设计作业，包括设计图纸、原理说明和应用场景描述。
五、评价方式：1. 实验报告评分：评分标准包括实验设计、操作流程、数据记录和分析；2. 传感器创意设计评分：评分标准包括设计创意、原理说明和应用场景描述的合理性。
六、总结反思：通过这样一份《传感器及其应用》的作业设计，不仅可以让学生了解传感器的基本知识和应用领域，还可以培养他们的实验能力和创新思维。
希望通过这样的设计，可以激发学生对科技的兴趣，提高其动手实践能力，为将来的科学研究和创新工作打下良好基础。
《传感器的应用》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解传感器的基本原理和常见类型。
2、帮助学生掌握传感器在不同领域的应用实例。
3、培养学生观察、分析和解决实际问题的能力。
4、激发学生对科学技术的兴趣，提高创新思维和实践能力。
二、作业内容1、知识梳理（1）要求学生通过查阅资料、观看视频等方式，了解传感器的定义、工作原理和分类。
（2）让学生整理常见传感器（如温度传感器、压力传感器、光电传感器等）的特点和适用场景。
2、案例分析（1）提供一些传感器在工业生产、医疗健康、智能家居等领域的应用案例，让学生分析其中传感器的作用和工作方式。
（2）例如，在工业生产中，压力传感器如何监测设备的运行状态；在医疗健康领域，心率传感器如何实时监测人体心率。
3、实验探究（1）安排学生进行简单的传感器实验，如利用温度传感器测量不同环境的温度变化，并记录数据。
（2）引导学生根据实验数据，分析温度传感器的精度和稳定性。
4、创新设计（1）给定一个实际场景（如校园环境监测），让学生设计一个基于传感器的解决方案。
（2）要求学生画出系统框图，说明所选用传感器的类型和理由，并预测可能遇到的问题及解决方法。
三、作业形式1、书面作业（1）学生撰写传感器的知识总结报告，包括原理、分类和应用。
（2）完成案例分析的书面报告，阐述自己的观点和理解。
2、实践作业（1）进行实验操作，并提交实验数据和分析报告。
（2）提交创新设计方案的文档。
3、小组作业（1）将学生分成小组，共同完成一个较为复杂的传感器应用项目，如制作一个智能小车，通过传感器实现自动避障功能。
（2）小组展示项目成果，包括设计思路、实现过程和遇到的问题及解决方法。
四、作业评价1、知识掌握（1）通过对学生书面作业的批改，评价其对传感器知识的掌握程度。
（2）检查学生在案例分析和创新设计中对知识的应用能力。
2、实践能力（1）根据实验报告和实践操作的表现，评估学生的动手能力和实验数据处理能力。
（2）观察小组项目中每个学生的参与度和贡献度。
《传感器的应用实例》作业设计方案一、作业目标通过让学生了解和分析传感器在不同领域的应用实例，加深对传感器工作原理、特点和应用范围的理解，培养学生的观察能力、分析能力和创新思维，提高学生对科学技术的兴趣和应用能力。
二、作业内容1、要求学生收集至少三个不同领域中传感器的应用实例，如工业生产、医疗健康、智能家居、交通运输、环境监测等。
2、对于每个应用实例，学生需要详细描述传感器的类型、工作原理、所检测的物理量或化学量，以及传感器在该应用中的作用和重要性。
3、学生需要分析传感器在应用中可能面临的挑战和限制，如精度、可靠性、成本、环境适应性等，并提出可能的改进措施或解决方案。
三、作业形式1、以书面报告的形式呈现，包括文字描述、图表、数据等。
2、要求报告内容清晰、逻辑严谨、语言通顺、格式规范。
四、作业步骤1、第一阶段：布置作业，向学生介绍作业的要求和目标，提供一些相关的参考资料和网站，引导学生如何收集和分析资料。
2、第二阶段：学生自主收集资料和分析实例，教师可以通过在线交流或课堂答疑的方式为学生提供指导和帮助。
3、第三阶段：学生完成报告并提交，教师进行批改和评价，指出优点和不足之处，给予相应的分数和反馈。
五、作业评估1、内容完整性（40 分）是否涵盖了至少三个不同领域的应用实例。
对于每个实例，是否详细描述了传感器的类型、工作原理、检测量、作用和重要性。
是否分析了传感器在应用中的挑战和限制，并提出了合理的改进措施或解决方案。
2、准确性（30 分）所描述的传感器相关知识是否准确无误。
对实例的分析和评价是否合理、客观。
3、创新性（15 分）是否提出了独特的见解或创新的想法。
报告的整体呈现方式是否具有创意。
4、语言表达和格式（15 分）语言是否通顺、流畅，逻辑是否清晰。
格式是否规范，包括字体、字号、行距、图表编号等。
六、应用实例展示（一）工业生产中的传感器应用在工业生产中，压力传感器被广泛应用于各种设备和系统中。
例如，在汽车制造过程中，压力传感器用于监测轮胎的充气压力，确保轮胎的性能和安全性。
Harbin Institute of Technology课程大作业说明书课程名称：机械工程测试技术基础设计题目：传感器综合运用院系：班级：设计者：学号：哈尔滨工业大学第一部分设计任务书题目二传感器综合运用：工件如图所示，要求测量出工件的刚度值，在力F的作用下头部将产生偏角（约3度）。
力的大小为300N，选择力传感器，及位移传感器，设计测量方案。
作业提示：高精度的角度测量比较难，可以转换为线位移测量。
作业要求（1）学生选题可以多人选一题，但是要求独立完成作业内容。
同一测量对象，可以有多种测量方法，可以用不同传感器。
（2）根据被测物理量选用适合的传感器系列；例如尺寸量测量传感器，电阻应变式传感器，电感式传感器，电容传感器，磁电传感器、CCD图像传感器等等。
（3）分析所给任务的测量精度，并根据精度指标初选适合该精度的传感器系列；测量精度一般根据被测量的公差带利用的是误差不等式来确定，例如公差带达到10μm 时测量精度一般应达到公差带的1/5，即小于2μm。
满足此精度的传感器有电阻应变式传感器，电感式传感器等，但考虑精度的同时还要考虑量程等其它方面的因素，参考第3章传感器的选用原则一节。
（4）测量方法是确定成败的，好的测量方法可以充分发挥传感器的性能。
学生要根据被测量的特点及题目要求，综合考虑测量方便，适合于批量测量的特点，确定合理的测量方案，并画出测量方案简图，可以配必要的文字说明。
第二部分：设计说明书1.基本原理本题目中为了计算工件的刚度值，需要测量出力的大小和角位移的大小，高精度的角度测量比较难，可以转换为线位移测量，所以本题目中选择力传感器及位移传感器两个传感器来进行测量位移可以分为线位移和角位移，位移的测量在工程上有广泛的应用，有些场合需要精确地测量零部件的位移或位置，我们在此选择气动测量方法测量位移。
气动测量是利用压缩空气作为介质，根据压缩空气在通过测量部位时而产生的流速、流量以及压力的变化量，来间接测量被测对象的位移、变形等参量。
第1篇一、实验目的1. 理解并掌握不同类型传感器的工作原理和特性。
2. 学习传感器在实际应用中的设计方法和应用技巧。
3. 培养实验操作能力和数据分析能力。
4. 了解传感器在电子设备中的重要作用。
二、实验内容本次实验主要涉及以下传感器及其应用：1. 热电偶传感器：测量温度。
2. 霍尔式传感器：测量磁场。
3. 电涡流式传感器：测量位移。
4. 压电式传感器：测量振动。
三、实验设备与器材1. 热电偶传感器实验模块2. 霍尔式传感器实验模块3. 电涡流式传感器实验模块4. 压电式传感器实验模块5. 示波器6. 数据采集卡7. 振动台8. 直流稳压电源9. 低频振荡器四、实验原理1. 热电偶传感器：基于塞贝克效应，两种不同材料的导体构成闭合回路，当两端的温度不同时，回路中会产生电动势。
2. 霍尔式传感器：基于霍尔效应，当磁场垂直于导体时，通过导体的电流会受到磁场的作用，从而产生电动势。
3. 电涡流式传感器：基于电涡流效应，当高频电流通过线圈时，会在导体中产生涡流，从而改变线圈的阻抗。
4. 压电式传感器：基于压电效应，当晶体受到力的作用时，晶体的表面会产生电荷。
五、实验步骤1. 热电偶传感器实验：1. 连接热电偶传感器和实验模块。
2. 使用示波器观察热电偶输出的电压信号。
3. 改变温度，观察电压信号的变化。
2. 霍尔式传感器实验：1. 连接霍尔式传感器和实验模块。
2. 使用示波器观察霍尔式传感器输出的电压信号。
3. 改变磁场强度，观察电压信号的变化。
3. 电涡流式传感器实验：1. 连接电涡流式传感器和实验模块。
2. 使用示波器观察电涡流式传感器输出的电压信号。
3. 改变位移，观察电压信号的变化。
4. 压电式传感器实验：1. 连接压电式传感器和实验模块。
2. 使用示波器观察压电式传感器输出的电压信号。
3. 改变振动幅度，观察电压信号的变化。
六、实验结果与分析1. 热电偶传感器实验：随着温度的升高，热电偶输出的电压信号逐渐增大，符合热电偶的工作原理。
Harbin Institute of Technology
课程大作业说明书
课程名称：机械工程测试技术基础
设计题目：传感器综合运用
院系：机电学院
班级：0908107
设计者：
学号：10908107XX
指导教师：王慧峰
设计时间：XXXXXXX
哈尔滨工业大学
题目二传感器综合运用：
如图所示工件，在生产线的30°滑道上自上而下滑落，要求在滑动过程中检测工件厚度，并且计数。
图中4mm尺寸公差带为10μm。
作业要求
（1）学生选题可以多人选一题，但是要求独立完成作业内容。
同一测量对象，可以有多种测量方法，可以用不同传感器。
（2）根据被测物理量选用适合的传感器系列；例如尺寸量测量传感器，电阻应变式传感器，电感式传感器，电容传感器，磁电传感器、CCD图像传感器等等。
（3）分析所给任务的测量精度，并根据精度指标初选适合该精度的传感器系列；测量精度一般根据被测量的公差带利用的是误差不等式来确定，例如公差带达到10μm 时测量精度一般应达到公差带的1/5，即小于2μm。
满足此精度的传感器有电阻应变
式传感器，电感式传感器等，但考虑精度的同时还要考虑量程等其它方面的因素，参考第3章传感器的选用原则一节。
（4）测量方法是确定成败的，好的测量方法可以充分发挥传感器的性能。
学生要根据被测量的特点及题目要求，综合考虑测量方便，适合于批量测量的特点，确定合理的测量方案，并画出测量方案简图，可以配必要的文字说明。
1.基本原理
电容传感器把被测的机械量，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（见图）。
若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εA/δ，式中ε为极间介质的介电常数，A 为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距离。
δ、
A 、ε 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。
因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。
极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化。
面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。
介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。
与电阻式或电感式传感器相比，电容传感器具有四大优点:
(l)分辨力高，常用于精密测量;
(2)动态响应速度快，可以直接用于某些生产线上的动态测量;
(3)从信号源取得的能量少，有利于发挥其测量精度;
(4)机械结构简单，易于实现非接触式测量。
因此电容传感器在精密测量中占有重要的地位。
此外，电容器传感器还具有结构简单,价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等优点。
但同时输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等对其应运造成了一定的限制。
变面积型：这一类传感器输出特性是线性的，灵敏度是常数。
这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参量。
Figure 1变面积式电容传感器
002121212()22ln()ln()ln()x l l l l l C C C C r r r r r r l
πεπεπε-∆∆∆∆=-=-=-=- L －外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度
21,r r -外圆筒内半径与内圆柱外半径 灵敏度0212ln()C C l r r l
πε∆=-=-∆
Figure 2变极距式电容传感器示意图及其特性曲线
00r S c d
εε= 式中S －极板相对覆盖面积；
d －极板间的距离；
ε0－真空介电常数，ε0 =8.85×10-12F .m -1
εr －极板间介质的相对介电常数；
ε－介电常数，ε = ε0 εr 。
灵敏度0C C S d d
∆==∆ 非线性误差：0100%C d C d γ∆∆=
=⨯
图3所示为变介电常数式电容传感器。
该传感器由一对互相平行的金属极板A 、B 组成，其相对面积为S ，极板间隙为δ，两极板间放置有厚度x δ的金属待测工件。
Figure 3变介电常数式电容传感器
其电容量计算公式为：
C C C =+12111
式中C —总的输出电容量(F)；
C 1—以待测工件为介质的电容量(F)；
C 2—以空气为介质的电容量(F);
又
x εS C δ=
11，x εS C δδ=-02
所以得到， ()//x x S C δδεδε=
-+0 式中:S —极板相对面积;
ε0—空气介质常数，./F M -⨯1288510;
ε—待测工件介质介电常数;
δ—两极板间距；
x δ—非金属薄膜介质的厚度。
灵敏度231[]1()r r r r
C N C N εεεε∆∆=∆+，可以看出δx /(a-δx )越大，εr 越小， 灵敏度越大，非线性越小。
当待测工件进入电容两极板后，改变了x δ范围内的介电常数，从而改变了电容量。
这样电容量C 与待测工件厚度x δ形成了确定的关系，这就是变介电常数式电容传感器
测厚的基本原理。
2.电容传感器的设计
电容传感器为两圆柱形测量头，以其两个端面分别作为电容的一极两者之间形成电容C 。
若把它看作平行板电容器，则电容器两极板之间的电力线明显地要产生边缘效应。
要使C 与间距δ之间的关系按无穷大平行板电容器来处理，传感器结构上需采取较为特殊的设计。
即在测量头外面加一测头保护层，保护屏蔽层与测量头之间电绝缘。
传感器采用4Cr13 制作，因4Cr13 的线膨胀系数较低。
绝缘层是聚四氟乙烯材料，它的绝缘强度非常高。
保护层接电源地。
接地后此保护层有利于克服测量头与周围导体的寄生电容的影响，防止外来信号的干扰。
与传感器连接的电缆线采用低噪声的同轴屏蔽电缆。
由于连接测量头的电缆，屏蔽层与测量头之间形成的电容很大，将把待测电容全部淹没，无法将有用信号拾取出来，而电容传感器的电容很小，又是高阻抗元件，所以测量头屏蔽和传输电缆电容的影响问题是电容传感器的技术关键，因此对传感器需采取屏蔽、在测量线路的前置级需采取驱动电缆技术。
3.测量电路
电容式传感器的常用测量电路有变压器电桥电路，差动脉冲调制电路，双T 桥电路，运算放大器是电路，此外电容式传感器的测量电路还有普通交流电桥电路和紧耦合电感臂电桥电路等。
由于运算放大器的放大倍数K 非常大, 而且输入阻抗Z i 很高。
运算放大器的这一特点可以使其作为电容式传感器的比较理想的测量电路。
此处选用该种测量电路。
Figure 4电容式传感器测量电路 由运算放大器工作原理可得
00i x C U U C ⋅
⋅=- 式中：
Cx 为电容式传感器0U ⋅是输出信号电压
C0为固定电容i U ⋅是交流电源电压
如果传感器是一只平板电容,则C x =εS/d ,
代入上式, 有00i C U U d S
ε⋅⋅=-。
此式说明运算放大器的输出电压与极板间距离d 呈线性关系。
运算放大器电路解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题，但要求Zi 及K 足够大。
为保证仪器精度, 还要求电源电压的幅值和固定电容C 值稳定。
4.测量方案简图
采取以上措施以后，再经过传感器线性校正以后，其测量误差可以达到0.001‰，即测量4mm 的工件最大测量误差在4~5μm 左右，满足测量要求。
测量方案简图如下：。
