电容式传感器的位移特性实验

实验三 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 （3-1）

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ε

0真空介电常数，εr介质相对介电常数，由

r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3-1两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3-1 四、实验内容与步骤

1．按图3-2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。

图3-2

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0.2mm记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表3-1

X(mm) V(mV)

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。

实验五 直流激励时霍尔传感器的位移特性实验

一、实验目的：

了解霍尔传感器的原理与应用。 二、实验仪器：

霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。 三、实验原理：

根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，其中KH为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。

四、实验内容与步骤

1．将霍尔传感器按图13-1安装，传感器引线接到霍尔传感器模块9芯航空插座。按图13-2接线。

2．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“1cm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。

3．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表 X（mm） 10 U(mV) 0 11．2 16 16．2 16．4 169 340 516 694 867 1027 3560 表13-1 X（mm） 10 U(mV)

0 9.8 -200 9.6 -390 9.4 -550 9.2 -730 9.0 -880 6.2 -3410

图13-2 霍尔传感器直流激励接线图

五、实验报告

作出U－X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。

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