電容式位移傳感器測量實(shí)驗(yàn)

1、電容式位移傳感器測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娙菔絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖所示：二、基本原理：利用電容CAd和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測量電路可以選擇、A、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，則可以有測谷物干燥度（變）、測位移（d變）和測量液位（A變）等多種電容傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用的傳感器為圓筒式變面積差動(dòng)結(jié)構(gòu)的電容式位移傳感器，如下圖所示：它是有二個(gè)圓筒和一個(gè)圓柱組成的。設(shè)圓筒的半徑為R；圓柱的半徑為r；圓柱的長為x，則電容量為C=2pln(Rr)。圖中C1、C2是差動(dòng)連接，當(dāng)圖中的圓柱產(chǎn)生X位移時(shí)，電容量的變化量為C=C1C2=2p2Xln(Rr)，式中2p、

2、ln(Rr)為常數(shù)，說明C與位移X成正比，配上配套測量電路就能測量位移。圖1-1電容式傳感器結(jié)構(gòu)三、需用器件與單元：主機(jī)箱、電容傳感器、電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測微頭。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、測微頭的使用和安裝參閱實(shí)驗(yàn)九。按圖1-2將電容傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳喜磮D示意接線(實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵鼋又鳈C(jī)箱電壓表的)。圖1-2電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)安裝、接線圖2、將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系腞w調(diào)節(jié)到中間位置(方法：逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底再順時(shí)傳圈)。3、將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)開關(guān)打到2檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)，旋轉(zhuǎn)測微頭改變電容傳感器的動(dòng)極板位置使電壓表顯示0，再轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭(同一個(gè)方向)5圈，記錄此時(shí)的測微頭讀數(shù)和電壓表

3、顯示值為實(shí)驗(yàn)起點(diǎn)值。以后，反方向每轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭1圈即X=0.5位移讀取電壓表讀數(shù)(這樣轉(zhuǎn)10圈讀取相應(yīng)的電壓表讀數(shù))，將數(shù)據(jù)填入表1-1并作出XV實(shí)驗(yàn)曲線(這樣單行程位移方向做實(shí)驗(yàn)可以消除測微頭的回差)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、將測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1-1如下所示：表1-1電容傳感器位移與輸出電壓值2、根據(jù)表1-1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用excel做出X-Y曲線并求得曲線的函數(shù)表達(dá)式如圖1-3所示：X-Y曲線的函數(shù)表達(dá)式為V=0.1793X-2.8035.圖1-3X-V實(shí)驗(yàn)曲線3、根據(jù)表1-1數(shù)據(jù)計(jì)算電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S和非線性誤差。由表1-1數(shù)據(jù)及所繪制的X-V曲線可得電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度即曲線的斜率：S

4、=V/X=0.1793mv/mm由所得X-Y函數(shù)表達(dá)式及所測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用excel計(jì)算出各點(diǎn)誤差如表1-2所示，可得輸出V的最大誤差V=0.009868mv.表1-2電容傳感器位移與輸出電壓值及各點(diǎn)誤差值X(mm)13.26013.76014.26014.76015.260V(mv)-0.433-0.339-0.247-0.153-0.061V(mv)-0.425982-0.336332-0.246682-0.157032-0.067382V(mv)0.0070000.0026680.0003180.0040320.006382X(mm)15.76016.26016.76017.26017.760V(mv)0.0280.1180.2050.2890.371V(mv)0.0222680.1119180.2015680.2912180.380868V(mv)0.0057320.0060820.0034320.