电容式传感器的位移特性研究

1.实验目的

了解电容式传感器的结构及其特点。

2.实验原理

电容式传感器的基本原理。

利用电容式传感器的关系，在介电常数ε、极板相对覆盖面积S、极板间距δ三个参数中，若保持ε、S不变，只改变δ，则可使电容器的容量C发生改变。通过相应的测量电路（如图3-24所示），将电容的变化量转换成相应的电压量。

3.实验器件与单元

电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压源。

4.实验内容与步骤

（1）按图3-24所示电路接线。将电容式传感器装于电容传感器实验模板上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中。

图3-24　电容传感器位移实验接线图

（2）将电容传感器实验模板的输出端Uo1与数显单元Ui相接（插入主控箱Ui孔），RW调节到中间位置。

（3）接入±15V电源，旋动测微头改变电容传感器动极板的位置，每隔0.2mm记下位移x与输出电压的值，填入表3-1。（测量从电压最小值时的值，并向左右移以及上下行的值，总共有40个数据）(www.xing528.com)

表3-1　电容传感器位移与输出电压值

（4）根据表3-1数据，计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。

5.实验注意事项

（1）传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。

（2）做实验时，不要接触传感器，否则会使线性变差。

6.思考题

（1）简述什么是传感器的边缘效应，它会对传感器的性能带来哪些不利影响?

（2）电容式传感器和电感式传感器相比，有哪些优缺点?

7.实验报告要求

（1）整理实验数据，根据所得的实验数据绘制传感器的特性曲线，并利用最小二乘法做出拟合直线，计算该传感器的非线性误差。

（2）根据实验结果，分析引起这些非线性的原因，并说明怎样提高传感器的线性度。