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傳感器教學設備之變面積式電容傳感器特性實驗

    傳感器綜合實驗臺,傳感器教學設備,傳感器教學儀器是根據《教育行業標準》電工實驗室或電類專業實訓室儀器設備配備標準,是適應不同類別與不同層次的專業,推出模塊化的實訓設備平安彩票app,傳感器實驗臺主要用于各大、中專院校開設的自動檢測技術、傳感器原理與技術、非電量電測技術、工業自動化儀表與控制、機械量電則等課程的實驗需要。
一平安彩票app、傳感器教學設備性能參數:
1平安彩票app、實訓臺提供四組直流穩壓電源:±5V、±15V;±2V~±10V分五擋輸出平安彩票app,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,最大輸出電流0.5A平安彩票app。
3、音頻信號發生器:0.4KHz-10KHz輸出連續可調,輸出電壓范圍:0VP~10VP連續可調,最大輸出電流:0.5A(有效值0.4KHz)
4、差動放大器:通頻帶0-10KHz,可接成同相、反相、差動結構,增益為1-150倍的直流放大器平安彩票app。
5、數字式電壓表:三位半顯示平安彩票app,量程±2V、±20V,輸入阻抗100KΩ,精度1%。
6、數字式頻率/轉速表:由四只數碼管,2只發光管組成,輸入阻抗100KΩ,精度1%。
      頻率測量范圍1-9999 Hz,轉速測量范圍1-9999Pem。
7、溫度表:0-150℃度,精度1%。
8、高精度溫度控制調節儀,多種輸入輸出規格平安彩票app,具有人工智能調節以參數自整定功能。
9、機械式壓力表:0-40Kpa,精度2%平安彩票app。
三源部分:
1、加熱源:16V交流電源加熱,溫度控制范圍0~150℃。
2、轉動源:0-12V直流電源驅動平安彩票app,轉速可調范圍0~2400/分轉。
3平安彩票app、振動源:振動頻率1Hz-30Hz平安彩票app,共振頻率12Hz左右。
數據采集卡及處理軟件
        數據采集工作12位AD轉換、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接口,與計算機串行工作。提供的處理軟件有良好的計算機界面平安彩票app,可以進行實驗項目選擇與編輯、數據采集平安彩票app、特性曲線的分析、比較、文件存取、打印等。
二、實驗目的
1、了解變面積式電容傳感器的基本結構。
2、掌握變面積式電容及二極管環形電橋的工作原理平安彩票app。
3平安彩票app、掌握變面積式電容傳感器的調試方法。
三、平安彩票app、實驗所用單元
    電容式傳感器、電容式傳感器轉換電路板、差動放大器板、直流穩壓電源平安彩票app、數字電壓表平安彩票app、位移臺架。
四、實驗原理及電路
1、實驗電路框圖如圖7-1所示。電容的變化通過電容轉換電路轉換成電壓信號,經過差動放大器放大后,用數字電壓表顯示出來。

圖7-1 電容式傳感器實驗電路框圖
2、圖7-1中的電容轉換電路圖如圖7-2所示平安彩票app。圖中的信號發生器用于產生方波信號。電容轉換由二極管環形電橋完成平安彩票app,二極管環電橋工作原理如圖7-3所示。
固定頻率的方波脈沖由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平安彩票app;Cx1的放電途徑是Cx1→VD6。由于C9在一個周期內的充電和放電平均電流分別為:IU=fVPCx1和ID=fVPC0,式中f是脈沖頻率,VP為方波峰值電壓,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與AB間的電路成正比。
在圖7-2中,增加了L1、L2平安彩票app、C10和R6。L1和L2對高頻方波的阻抗很大,而直流電阻很小,與R6一起形成了A、B間的直流通路,使充放電流的直流分量得以通過。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壓輸出。

圖7-2 電容轉換電路原理圖
圖7-3 二極管環形電橋原理圖
五、實驗步驟
1、固定好位移臺架,將電容式傳感器置于位移臺架上,調節測微器使其指示15mm左右。將測微器裝入位移臺架上部的開口處,再將測微器測桿與電容式傳感器動極旋緊。然后調節兩個滾花螺母,使電容式傳感器的動極上表面與靜極上表面基本平齊平安彩票app,且靜極能上下輕松滑動平安彩票app,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平安彩票app、按圖7-2接線平安彩票app,將可變電容Cx1與固定電容C0接到實驗板上平安彩票app平安彩票app,位移臺架的接地孔與轉換電路板的地線相連。
4平安彩票app、接通電源平安彩票app,調節測微器使輸出電壓UO接近零,然后上移或下移測微器1mm,調節差動放大器增益,使輸出電壓的值為200~400mV左右,再回調測微器平安彩票app平安彩票app,使輸出電壓為0mV平安彩票app,并以此為系統零位,分別上旋和下旋測微器,每次0.5mm,上下各2.5mm,將位移量X與對應的輸出電壓UO記入下表中。
表 7-1
X(mm)           0          
UO(mV)           0          
六、實驗報告
1、根據表7-1平安彩票app,畫出輸入/輸出特性曲線,并且計算靈敏度和非線性誤差。
2、本實驗的靈敏度和線性度取決于哪些因素?

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