實驗四電容式傳感器測量位移實驗

1、電容式傳感器測量位移實驗一、實驗?zāi)康?1) 了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及原理。(2) 熟悉數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用二、基本原理(一)電容式傳感器及其測量電路1、電容式傳感器本實驗采用的傳感器為圓筒式變面積差動結(jié)構(gòu)的電容式位移傳感器，如圖1所示：它是有二個圓筒和一個圓柱組成的。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=£2? x/ln(R/r)。圖中C1、C2是差動連接，當(dāng)圖中的圓柱產(chǎn)生？X位移時，電容 量的變化量為？C=C4 C2=£ 2?2?X/ln(R /r)，式中 & 2?、ln(R /r)為常數(shù)，說明?C與位移?X成正比，配上配套測量電路就能

2、測量位移。圖1實驗電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖2、測量電路測量電路畫在實驗?zāi)０宓拿姘迳?，其電路的核心部分是二極管充 放電電路(二)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集卡)對實驗數(shù)據(jù)(模擬量)進(jìn)行采集并 與計算機(jī)(PC機(jī))通訊，再用計算機(jī)對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。其原理框圖如圖2所示圖2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗原理框圖三、需用器件與單元主機(jī)箱、電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)０?、測微頭；數(shù)據(jù)采集通訊 卡（內(nèi)置式，已經(jīng)裝在主機(jī)箱內(nèi)）、RS232連線、計算機(jī)。附：測微頭的組成與使用測微頭組成和讀數(shù)如圖3所示。測微頭讀數(shù)圖圖3測位頭組成與讀數(shù)測微頭組成： 測微頭由不可動部分安裝套、軸套和可動部分測 桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。

3、測微頭讀數(shù)與使用：測微頭的安裝套便于在支架座上固定安裝， 軸套上的主尺有兩排刻度線，標(biāo)有數(shù)字的是整毫米刻線（1 mm/格）, 另一排是半毫米刻線（0 . 5 mm/格）；微分筒前部圓周表面上刻有50等分的刻線（0 . 0 1mm/格）用手旋轉(zhuǎn)微分筒或微調(diào)鈕時， 測桿就沿軸線方向進(jìn)退。 微分筒每 轉(zhuǎn)過 1 格，測桿沿軸方向移動微小位移0 . 01毫米，這也叫測微頭 的分度值。測微頭的讀數(shù)方法是先讀軸套主尺上露出的刻度數(shù)值， 注意半毫 米刻線；再讀與主尺橫線對準(zhǔn)微分筒上的數(shù)值、 可以估讀 1/10 分度， 如圖3甲讀數(shù)為3 . 6 7 8 mm,不是3 . 178mm;遇到微分筒邊 緣前端與主尺上

4、某條刻線重合時， 應(yīng)看微分筒的示值是否過零， 如圖 3乙已過零則讀2 . 5 14mm;如圖3丙未過零，則不應(yīng)讀為2 m m,讀數(shù)應(yīng)為1 . 9 8 0 mm。測微頭使用：測微頭在實驗中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的 工具。一般測微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動微分筒到1 0mm處 （為了保 留測桿軸向前、后位移的余量 ） ,再將測微頭軸套上的主尺橫線面向 自己安裝到專用支架座上,移動測微頭的安裝套 （ 測微頭整體移動 ） 使測桿與被測體連接并使被測體處于合適位置 （ 視具體實驗而定 ） 時 再擰緊支架座上的緊固螺釘。 當(dāng)轉(zhuǎn)動測微頭的微分筒時, 被測體就會 隨測桿而位移。四、實驗步驟：1、按圖 4 將電

5、容傳感器裝于電容傳感器實驗?zāi)０迳喜磮D示意接線（實驗?zāi)０迨?15V電源端口接主機(jī)箱士 15V電源；實驗?zāi)０宓妮敵鯲O1接主機(jī)箱電壓表的Vin ）。電容式傳感器測徴頭d a s J a IDIRDU： TWD-V-TMjC2-DQ立接主機(jī)箱土 刃0電容傳感器實驗?zāi)０灞?電容傳感器位移與輸出電壓值X(mm)V(mv)5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)標(biāo)定。（1）準(zhǔn)備10V電源：在主機(jī)箱上按圖2接線。將電壓表的量程切 換開關(guān)切到20V檔，檢查接線無誤后合上主機(jī)箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)024V電源使電壓表顯示（調(diào)節(jié)好后保持轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕位置不 變）。關(guān)閉電源。（2）軟件標(biāo)定（以通道A為例）：分別按圖6和圖7示意接線，V和I選擇按鈕選擇Vin。檢查接線 無誤后和上主機(jī)箱電源進(jìn)行軟件 OV、10V標(biāo)定（前提：電腦已安裝好 配套軟件并已正常開機(jī)）。按圖6接線，合上主機(jī)箱電源后按電腦軟 件界面“0V”鍵三次；在轉(zhuǎn)換成圖4接線時不用關(guān)閉主機(jī)箱電源，而 是帶電接線后按電腦軟件界面中“ 10V”鍵三次，然后再點(diǎn)擊電腦軟 件界面中“保存標(biāo)定”鍵。電心丄機(jī)腳圖5準(zhǔn)備10V電源接線示意圖SHB釆集IB訊按口V5I磧誦傳忙圖6軟件0V標(biāo)定接線示意圖圖7