传感器实验台变面积式电容传感器特性实验
介绍了传感器实验台变面积式电容传感器特性实验内容。
一、实训目的
1、理解变面积式电容传感器的基础构造。
2、掌控把握变面积式电容及二极管环形电桥的作业原理。
3、掌控把握变面积式电容传感器的调动测量试验方法。
二、传感器实训台实训所用单元
电容式传感器、电容式传感器变换电子线路板、差动放大器板、直线DC稳压电源、数字电压（V）（V）表、位移台架。
三、实训原理及电子线路
1、实训电子线路框图如图7-1所示。电容的改变经过电容变换电子线路变换成电压（V）（V）信号，经过差动放大器放大后，用数字电压（V）（V）表显露出来。
图7-1 电容式传感器实训电子线路框图
2、图7-1中的电容变换电子线路图如图7-2所示。图中的信号发生器用来产生方波信号。电容变换由二极管环形电桥完成，二极管环电桥作业原理如图7-3所示。
固定频率的方波脉冲由A点写入，在方波的上升沿，C0被充电，充电途径是VD3→C0；与此--Cx1也被充电，其充电途径是C9→VD5→Cx1。在方波的下降沿，C0和Cx1全部放电，C0的放电途径是C0→VD4→C9；Cx1的放电途径是Cx1→VD6。由于C9在一个周期内的充电和放电平均电流（A）（A）分别为：IU＝fVPCx1和ID＝fVPC0，式中f是脉冲频率，VP为方波峰值电压（V）（V），因此AB间的平均电流（A）（A）I＝ID－IU＝fVP(C0-Cx1)。从该式中可以看出电容的改变与AB间的电子线路成正比。
在图7-2中，多加了L1、L2、C10和R6。L1和L2对高频方波的阻抗很大，而直线DC电阻很小，与R6一起形成了A、B间的直线DC通路，使充放电流（A）（A）的直线DC分量得以经过。C10用作滤波。这样在R6两端就有与电容改变量成正比的直线DC电压（V）（V）输出。
图7-2 电容变换电子线路原理图
图7-3 二极管环形电桥原理图
四、实训步骤
1、固定好位移台架，将电容式传感器存放于位移台架上，调动测微器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆与电容式传感器动极旋紧。然后调动两个滚花螺母，使电容式传感器的动极上表面与静极上表面基础平齐，而而且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺母旋紧。
2、差动放大器调零（参见实训一）。
3、按图7-2接线，将可变电容Cx1与固定电容C0接到实训板上，位移台架的接地孔与变换电子线路板的地线相连。
4、接通电源，调动测微器使输出电压（V）（V）UO接近零，然后上移或下移测微器1mm，调动差动放大器增益，使输出电压（V）（V）的值为200～400mV左右，再回调测微器，使输出电压（V）（V）为0mV，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，将位移量X与对应的输出电压（V）（V）UO记入下表中。
表 7-1
五、实训报告
1、按照表7-1，画出写入/输出特性弯弯曲线 ，并而而且计算感知度和非线性误差。
2、本实训的感知度和线性度取决于哪些因素？
1、理解变面积式电容传感器的基础构造。
2、掌控把握变面积式电容及二极管环形电桥的作业原理。
3、掌控把握变面积式电容传感器的调动测量试验方法。
二、传感器实训台实训所用单元
电容式传感器、电容式传感器变换电子线路板、差动放大器板、直线DC稳压电源、数字电压（V）（V）表、位移台架。
三、实训原理及电子线路
1、实训电子线路框图如图7-1所示。电容的改变经过电容变换电子线路变换成电压（V）（V）信号，经过差动放大器放大后，用数字电压（V）（V）表显露出来。
图7-1 电容式传感器实训电子线路框图
2、图7-1中的电容变换电子线路图如图7-2所示。图中的信号发生器用来产生方波信号。电容变换由二极管环形电桥完成，二极管环电桥作业原理如图7-3所示。
固定频率的方波脉冲由A点写入，在方波的上升沿，C0被充电，充电途径是VD3→C0；与此--Cx1也被充电，其充电途径是C9→VD5→Cx1。在方波的下降沿，C0和Cx1全部放电，C0的放电途径是C0→VD4→C9；Cx1的放电途径是Cx1→VD6。由于C9在一个周期内的充电和放电平均电流（A）（A）分别为：IU＝fVPCx1和ID＝fVPC0，式中f是脉冲频率，VP为方波峰值电压（V）（V），因此AB间的平均电流（A）（A）I＝ID－IU＝fVP(C0-Cx1)。从该式中可以看出电容的改变与AB间的电子线路成正比。
在图7-2中，多加了L1、L2、C10和R6。L1和L2对高频方波的阻抗很大，而直线DC电阻很小，与R6一起形成了A、B间的直线DC通路，使充放电流（A）（A）的直线DC分量得以经过。C10用作滤波。这样在R6两端就有与电容改变量成正比的直线DC电压（V）（V）输出。
图7-2 电容变换电子线路原理图
图7-3 二极管环形电桥原理图
四、实训步骤
1、固定好位移台架，将电容式传感器存放于位移台架上，调动测微器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆与电容式传感器动极旋紧。然后调动两个滚花螺母，使电容式传感器的动极上表面与静极上表面基础平齐，而而且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺母旋紧。
2、差动放大器调零（参见实训一）。
3、按图7-2接线，将可变电容Cx1与固定电容C0接到实训板上，位移台架的接地孔与变换电子线路板的地线相连。
4、接通电源，调动测微器使输出电压（V）（V）UO接近零，然后上移或下移测微器1mm，调动差动放大器增益，使输出电压（V）（V）的值为200～400mV左右，再回调测微器，使输出电压（V）（V）为0mV，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm，上下各2.5mm，将位移量X与对应的输出电压（V）（V）UO记入下表中。
表 7-1
| X(mm) | 0 | ||||||||||
| UO(mV) | 0 |
五、实训报告
1、按照表7-1，画出写入/输出特性弯弯曲线 ，并而而且计算感知度和非线性误差。
2、本实训的感知度和线性度取决于哪些因素？
