實(shí)驗(yàn)四電容式傳感器測(cè)量位移實(shí)驗(yàn)

1、電容式傳感器測(cè)量位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?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(cè)量電路1、電容式傳感器本實(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，如圖1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=£2? x/ln(R/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=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(cè)量電路就能

2、測(cè)量位移。圖1實(shí)驗(yàn)電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖2、測(cè)量電路測(cè)量電路畫在實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓拿姘迳希潆娐返暮诵牟糠质嵌O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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(模擬量)進(jìn)行采集并 與計(jì)算機(jī)(PC機(jī))通訊，再用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)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(jì)算機(jī)。附：測(cè)微頭的組成與使用測(cè)微頭組成和讀數(shù)如圖3所示。測(cè)微頭讀數(shù)圖圖3測(cè)位頭組成與讀數(shù)測(cè)微頭組成： 測(cè)微頭由不可動(dòng)部分安裝套、軸套和可動(dòng)部分測(cè) 桿、微分筒、微調(diào)鈕組成。

3、測(cè)微頭讀數(shù)與使用：測(cè)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(shí)， 測(cè)桿就沿軸線方向進(jìn)退。 微分筒每 轉(zhuǎn)過 1 格，測(cè)桿沿軸方向移動(dòng)微小位移0 . 01毫米，這也叫測(cè)微頭 的分度值。測(cè)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(duì)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(shí)， 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(cè)微頭使用：測(cè)微頭在實(shí)驗(yàn)中是用來產(chǎn)生位移并指示出位移量的 工具。一般測(cè)微頭在使用前，首先轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒到1 0mm處 （為了保 留測(cè)桿軸向前、后位移的余量 ） ,再將測(cè)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(dòng)測(cè)微頭的安裝套 （ 測(cè)微頭整體移動(dòng) ） 使測(cè)桿與被測(cè)體連接并使被測(cè)體處于合適位置 （ 視具體實(shí)驗(yàn)而定 ） 時(shí) 再擰緊支架座上的緊固螺釘。 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭的微分筒時(shí), 被測(cè)體就會(huì) 隨測(cè)桿而位移。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖 4 將電

5、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迨?15V電源端口接主機(jī)箱士 15V電源；實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵鯲O1接主機(jī)箱電壓表的Vin ）。電容式傳感器測(cè)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(shí)驗(yàn)?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(shí)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