電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) 電容式傳感器論文

1、 智能儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱： 智能儀器 設(shè)計(jì)題目： 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) 學(xué)院： 電氣學(xué)院 專業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí)： BG0XX 組員： XXX XXXXXX XXX摘 要儀器儀表式獲取信息的工具，式認(rèn)識(shí)世界的手段。它是一個(gè)具體的系統(tǒng)或裝置。它最基本的作用是延伸、擴(kuò)展、補(bǔ)充或代替人的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等器官的功能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)步入信息時(shí)代，對(duì)儀器儀表的依賴性更強(qiáng)，要求也更高。現(xiàn)代儀器儀表以數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化等共性技術(shù)為特征獲得了快速發(fā)展。關(guān)鍵詞：智能儀器、微型計(jì)算機(jī)AbstractInstrument information access tool,

2、 a means of understanding the world style. It is a specific system or device. It is the most basic role is to extend, expand, complement or replace human auditory, visual, tactile and other organ functions. With the continuous development of science and technology, mankind has entered the informatio

3、n age, more dependent on the instrument, demanding more. Modern instrumentation to digital, automatic and intelligent features such as access to common technologies for the rapid development.Keywords: Intelligent instruments, micro-computer目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc214816193 摘 要 可以改變極板間的介質(zhì)

4、，以便介電常數(shù) 發(fā)生變化。這3類常見(jiàn)的電容式傳感器的主要結(jié)構(gòu)形式分為改變極板覆蓋面、改變極板間距離和改變介質(zhì)3組，每組又依運(yùn)動(dòng)件的平移（直線運(yùn)動(dòng)）或角位移（旋轉(zhuǎn)）分類。對(duì)于1、2組，每類又依電容器的形狀分成平面形或圓筒形。電容式傳感器的組成可有單片單組、差接組和多片單組等組合方式。 1.3 電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及一些特殊問(wèn)題優(yōu)點(diǎn) 動(dòng)作能量低（極板間靜電吸引力約幾個(gè)10C），動(dòng)作響應(yīng)快（固有頻率高,載波頻率高），本身發(fā)熱影響?。ㄓ谜婵?，空氣或其他氣體作絕緣介質(zhì)時(shí)），靈敏度高，誤差小，能在惡劣的環(huán)境下工作（如在高溫，低溫及強(qiáng)輻射等各種環(huán)境下）。因此，該傳感器近幾年來(lái)得到了較快的發(fā)展，逐漸廣泛地應(yīng)用

5、在工業(yè)自動(dòng)化儀表中。缺點(diǎn) （1)其輸出特性式非線性的。對(duì)于改變極板距離的電容傳感器。電容量和極板間距離是非線性關(guān)系，雖然用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)可以使其得到改善，但是由于存在泄漏電腦和不可避免的不一致性，也不可能完全消除特性的非線性。 （2）泄漏電容的影響，傳感器的電容量及其變化一般小于電容量，泄漏電容量式由支持構(gòu)建及連接電纜所引起。這些泄漏電容不僅降低了轉(zhuǎn)換效率，還將引起誤差。但是，利用電纜屏蔽層的點(diǎn)位跟蹤與電纜相連接的可動(dòng)極板的點(diǎn)位，或?qū)⑿盘?hào)處理的電子線路安裝在非常靠近的地方，皆可消除泄漏電容的影響。 由于上述特點(diǎn)，目前電容式傳感器通過(guò)改變d和s，在對(duì)位移（直線和轉(zhuǎn)角），壓力，振動(dòng)等的檢測(cè)方面獲得一定

6、的應(yīng)用。例如，利用改變介電常數(shù)的方法可以檢測(cè)密閉容器中的液位，不到點(diǎn)松散物質(zhì)的料位，非導(dǎo)電材料的厚度，非金屬材料涂層等。第2章 電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。2.2 基本原理 利用電容CAd和其它結(jié)構(gòu)的關(guān)系式通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和測(cè)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(cè)谷物干燥度（變）、測(cè)位移（d變）和測(cè)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(zhǎng)為x，則電容量為C=2ln(R

7、r)。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=22Xln(Rr)，式中2、ln(Rr)為常數(shù)，說(shuō)明C與位移X成正比，配上配套測(cè)量電路就能測(cè)量位移。 2.3 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(cè)微頭。2.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)微頭的使用和安裝參閱實(shí)驗(yàn)九。按圖1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)。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(kāi)關(guān)打到檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭改變電容傳感器的動(dòng)極板位置使電壓表顯示 ，再轉(zhuǎn)

8、動(dòng)測(cè)微頭(同一個(gè)方向)5圈，記錄此時(shí)的測(cè)微頭讀數(shù)和電壓表顯示值為實(shí)驗(yàn)起點(diǎn)值。以后，反方向每轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭1圈即=.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并作出實(shí)驗(yàn)曲線(這樣單行程位移方向做實(shí)驗(yàn)可以消除測(cè)微頭的回差)。4、 根據(jù)表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。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖1圖1電容傳感器位移實(shí)驗(yàn)接線圖2.5 A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器(也稱”ADC”)是將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的器件,這個(gè)模擬量泛指電壓,電阻,電流,時(shí)間等參數(shù),但在一般情況下,模擬量是指電壓而言的.在數(shù)字系統(tǒng)中,數(shù)字量是離散的,一般用一個(gè)稱為量子Q的基本單位來(lái)度量.例如,一個(gè)N位二

9、進(jìn)制數(shù),共有N=2n個(gè)離散值,定義基本度量單位Q等于滿量程模擬量的1/2n.模擬量的量化就是算出模擬量有多少個(gè)Q,并用2N個(gè)離散電平中最為近似的一個(gè)電平來(lái)代替.A/D轉(zhuǎn)換器常用以下幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)其質(zhì)量水平分辨率A/D轉(zhuǎn)化器的分辨率定義為A/D轉(zhuǎn)換器所能分辨的輸入模擬量的最小變化量,可以用輸入量程值的百分比表示轉(zhuǎn)換時(shí)間A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間定義為A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間.轉(zhuǎn)換時(shí)間與時(shí)間轉(zhuǎn)化所采用的電路技術(shù)有關(guān).精度絕對(duì)精度:定義為對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)一個(gè)給定的輸出數(shù)字碼,理想模擬輸入電壓與實(shí)際模擬輸入電壓的差值.相對(duì)精度偏移誤差增益誤差積分線性誤差微分線性誤差 課程設(shè)計(jì)小結(jié)作為大三學(xué)生。我們覺(jué)得做

10、智能儀器課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的是僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)。如果去鍛煉我們的實(shí)踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。 剛開(kāi)始前我們四個(gè)人還在為到底選那個(gè)課題而發(fā)生分歧，最后還是在協(xié)商下完成了課題的選定，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題卻遠(yuǎn)比我們想想的要困難的多。作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，分工就顯得尤為重要，在組員紛紛完成了初步的工作后，我們自信滿滿的來(lái)到了實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備調(diào)試，但第一次就給了調(diào)試的結(jié)果不是很理想，于是我們就拿著實(shí)驗(yàn)?zāi)K反復(fù)分析和修改，還對(duì)電路模塊進(jìn)行了修改，

11、經(jīng)過(guò)一次次的嘗試之后我們把問(wèn)題慢慢的解決了，然后我們就針對(duì)這部分模塊進(jìn)行了深入思索和修改,才能完成這次的課程設(shè)計(jì)! 在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中。我印象最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善。查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的。同時(shí)也是必不可少的。我們是在做智能儀器課程設(shè)計(jì)，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開(kāi)實(shí)際心情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無(wú)法升級(jí)為設(shè)計(jì)。 最后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用傳感器的結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該傳感器內(nèi)有哪些資源，要有一個(gè)清晰的思想和一個(gè)完整的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能亡想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改，不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。 另外，這次課程設(shè)計(jì)讓我感到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。在團(tuán)隊(duì)中，我們互幫互助。對(duì)整個(gè)課程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這是至關(guān)重要的，缺少每一個(gè)人都會(huì)對(duì)我們的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，還有要感謝指導(dǎo)老師在我們遇到困難時(shí)，給予我們的建議與鼓勵(lì)。 這周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì)讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)，提出，分析，解決總是和實(shí)踐能力的提高都會(huì)受益于我在以后的學(xué)習(xí)，工作和生活中。參考文獻(xiàn)1胡向東，劉京誠(chéng)主編.傳感技術(shù)M.重慶：重慶大學(xué)出版社，20062劉迎春等主編.現(xiàn)代新型