电容式传感器位移特性实验优化标题

（1）实验目的

了解电容传感器的结构及特点，熟悉电容传感器的位移测量原理。

（2）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。

（3）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——极板面积；

d——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。所以电容传感器可分为3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7.9所示的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3个极板用导线引出，形成差动电容输出。(www.xing528.com)

图7.9　差动电容传感器原理图

（4）实验内容与步骤

①按图7.10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7.10　电容传感器安装示意图

②将电容传感器模块的输出Uo接到数显直流电压表。

③将实验台上±15 V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2 V挡测量“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（2 V挡）（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0.2 mm记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表。

（5）实验报告

根据表中数据，计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。