傳感器教學（xué）設（shè）備之變麵積式電容傳感器特性實驗
傳感（gǎn）器（qì）綜合實驗台,傳感器教學設備,傳感器教學儀器是根（gēn）據《教育行業標準》電工實驗（yàn）室或電類專業實訓室儀器設備配備標準，是適應（yīng）不同類別與不同層次的專業，推出模塊化的實訓設備，
傳感器實驗台主要用於各大、中專院校開（kāi）設的自動檢測技術、傳感器（qì）原理與技術、非電量電測技術、工業自動（dòng）化儀表與控製、機械（xiè）量電（diàn）則等（děng）課程的實驗需要。
1、實（shí）訓台提供四組（zǔ）直（zhí）流穩壓電源：±5V、±15V；±2V~±10V分（fèn）五擋輸（shū）出，2~24V可調，具有短路保護功能。
2、低頻信號發生器：1Hz-30Hz輸出連續可調，Vp-p值10V，最大輸出（chū）電（diàn）流0.5A。
3、音頻信號發生器：0.4KHz-10KHz輸出連續可調，輸出電壓範圍：0VP~10VP連續可調，最大（dà）輸出電流：0.5A（有效值0.4KHz）
4、差動放大器（qì）：通頻（pín）帶0-10KHz，可接成同相、反相、差（chà）動結構（gòu），增益為1-150倍的直流放大器。
5、數字式電壓表：三位半（bàn）顯示，量程±2V、±20V，輸入阻抗（kàng）100KΩ，精度1%。
6、數字式頻（pín）率/轉速表（biǎo）：由四隻（zhī）數碼管，2隻發光管組成，輸入阻抗100KΩ，精度1%。
頻率測量範圍1-9999 Hz，轉速測量（liàng）範圍1-9999Pem。
7、溫度表：0-150℃度，精（jīng）度1%。
8、高精（jīng）度溫（wēn）度控製調節儀，多種輸入輸出規格，具有人工（gōng）智能（néng）調節以參數自整定功能。
9、機械式壓力表：0-40Kpa，精度2%。
三源部分：
1、加熱源：16V交流電源加熱，溫度控製（zhì）範圍0~150℃。
2、轉動源：0-12V直流電源驅（qū）動，轉速可調範圍0~2400/分轉。
3、振（zhèn）動源：振動頻率1Hz-30Hz，共振頻率（lǜ）12Hz左右。
數據采集卡及處理軟件
數據采集工作12位AD轉（zhuǎn）換、分辨率由1/22048，采樣周期1m-100ms，采樣速度可選擇，即可單次采樣亦能連續采樣。USB、RS-232接（jiē）口，與計算機串行工作。提供的處理軟件有良好的計算機界麵，可以進行實驗項目選擇與（yǔ）編輯、數據采集、特性曲線的（de）分析、比較、文件存取、打印等。
二、實驗目的
1、了解（jiě）變麵積式（shì）電容傳感（gǎn）器的基本結構。
2、掌握變麵積（jī）式電容及二極管環形電橋的工作原理。
3、掌握變麵積式電容傳感器的調試方法。
三、、實驗所用單（dān）元
電容式傳感器、電容（róng）式傳感器轉換電路板、差動放大器板、直流穩壓（yā）電源（yuán）、數字電壓表、位移台架。
四（sì）、實驗原理及電路
1、實驗電路框圖如圖7-1所示。電（diàn）容（róng）的變化通過電容轉換電路轉換成（chéng）電壓信（xìn）號，經過差動放（fàng）大器放大後，用數（shù）字電壓表顯示出來。
圖7-1 電容式傳感器實驗電路框圖（tú）
2、圖7-1中的電容轉換電路（lù）圖如圖7-2所示。圖中的信號發（fā）生器用於產生方波（bō）信號。電容轉換由二（èr）極管環形電（diàn）橋完成，二極管（guǎn）環電橋工作原理如圖7-3所示。
固定頻率的方波脈（mò）衝（chōng）由A點輸入，在方波的上升沿，C0被充電，充電途徑是VD3→C0；與此同（tóng）時，Cx1也被充電，其充電途徑是C9→VD5→Cx1。在方波的下降沿，C0和Cx1都放電，C0的放電途徑是C0→VD4→C9；Cx1的（de）放電途（tú）徑是Cx1→VD6。由於C9在一個周（zhōu）期內的充電和放電平均電流分別為：IU＝fVPCx1和ID＝fVPC0，式中（zhōng）f是脈衝頻率，VP為（wéi）方波峰值電壓，因此AB間的平均電流I＝ID－IU＝fVP(C0-Cx1)。從該式中可以看出電容的變化（huà）與AB間的電路成正比。
在圖（tú）7-2中，增加了L1、L2、C10和R6。L1和L2對高頻方波（bō）的阻抗很大，而直流電阻很小，與R6一起形成了A、B間的（de）直流（liú）通路，使充放電流的（de）直流分量得以通過。C10用作濾波。這樣在R6兩端就有與電容變化量成正比的直流電（diàn）壓輸出。
圖7-2 電容轉換（huàn）電路原理圖
圖7-3 二極管環形電橋原理圖
五（wǔ）、實驗步驟（zhòu）
1、固定好位移台架，將電容式傳感器置於位移台架上（shàng），調節測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入（rù）位移台架上部的開口處，再將測微器測杆與電容式（shì）傳感器動（dòng）極旋緊。然後調節兩個滾花螺母（mǔ），使電容式（shì）傳感器的動極上表麵與靜極上表麵基本平齊，且靜極（jí）能上下輕（qīng）鬆滑動，這時將兩個滾花螺母旋緊。
2、差動放大器調零（參見實驗一）。
3、按圖7-2接（jiē）線，將可變電容Cx1與固定電容C0接到實驗板上，位移台架的接地孔與轉換電路板（bǎn）的地線相連。
4、接通電源，調節（jiē）測微器使輸出電壓UO接近零，然（rán）後上移或下移測微器1mm，調節差動放大器增（zēng）益，使輸出電壓的值為（wéi）200～400mV左右，再回調測微器，使輸出（chū）電壓為0mV，並以此為係統零位，分別上旋和下旋測微器，每次0.5mm，上下（xià）各2.5mm，將位移量X與對（duì）應的輸出電壓UO記入下表中。
六、實驗報告（gào）
1、根據表7-1，畫出輸（shū）入/輸出特性曲線
，並且計算靈敏度和非線性誤差。
2、本實驗（yàn）的靈敏度和線性度取決於（yú）哪些因素（sù）？
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