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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1,、了解變面積式電容傳感器的基本結(jié)構(gòu),。

2、掌握變面積式電容及二極管環(huán)形電橋的工作原理,。

3,、掌握變面積式電容傳感器的調(diào)試方法。

二,、實(shí)驗(yàn)所用單元

電容式傳感器,、電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路板、差動(dòng)放大器板,、直流穩(wěn)壓電源,、數(shù)字電壓表、位移臺(tái)架,。

三,、實(shí)驗(yàn)原理及電路

1、實(shí)驗(yàn)電路框圖如圖7-1所示,。電容的變化通過(guò)電容轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),，經(jīng)過(guò)差動(dòng)放大器放大后，用數(shù)字電壓表顯示出來(lái),。

圖7-1 電容式傳感器實(shí)驗(yàn)電路框圖

2,、圖7-1中的電容轉(zhuǎn)換電路圖如圖7-2所示。圖中的信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生方波信號(hào),。電容轉(zhuǎn)換由二極管環(huán)形電橋完成,，二極管環(huán)電橋工作原理如圖7-3所示。

固定頻率的方波脈沖由A點(diǎn)輸入,，在方波的上升沿,，C0被充電,，充電途徑是VD3→C0；與此同時(shí),，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；Cx1的放電途徑是Cx1→VD6,。由于C9在一個(gè)周期內(nèi)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、C10和R6,。L1和L2對(duì)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(guò)。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(zhuǎn)換電路原理圖

圖7-3 二極管環(huán)形電橋原理圖

四,、實(shí)驗(yàn)步驟

1,、固定好位移臺(tái)架，將電容式傳感器置于位移臺(tái)架上,，調(diào)節(jié)測(cè)微器使其指示15mm左右,。將測(cè)微器裝入位移臺(tái)架上部的開口處，再將測(cè)微器測(cè)桿與電容式傳感器動(dòng)極旋緊,。然后調(diào)節(jié)兩個(gè)滾花螺母,，使電容式傳感器的動(dòng)極上表面與靜極上表面基本平齊，且靜極能上下輕松滑動(dòng),，這時(shí)將兩個(gè)滾花螺母旋緊,。

2、差動(dòng)放大器調(diào)零（參見實(shí)驗(yàn)一）,。

3,、按圖7-2接線,，將可變電容Cx1與固定電容C0接到實(shí)驗(yàn)板上，位移臺(tái)架的接地孔與轉(zhuǎn)換電路板的地線相連,。

4,、接通電源，調(diào)節(jié)測(cè)微器使輸出電壓UO接近零,，然后上移或下移測(cè)微器1mm,，調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器增益，使輸出電壓的值為200～400mV左右,，再回調(diào)測(cè)微器,，使輸出電壓為0mV，并以此為系統(tǒng)零位,，分別上旋和下旋測(cè)微器,，每次0.5mm，上下各2.5mm,，將位移量X與對(duì)應(yīng)的輸出電壓UO記入下表中,。

表 7-1

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1,、根據(jù)表7-1,，畫出輸入/輸出特性曲線，并且計(jì)算靈敏度和非線性誤差,。

2,、本實(shí)驗(yàn)的靈敏度和線性度取決于哪些因素？