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时间：2024-04-17 09:50:35
1、了解可变面积电容式传感器的基本结构。
2、掌握可变面积电容器和二极管环形电桥的工作原理。
3、掌握变面积电容传感器的调试方法。
二、实验所用单元
电容式传感器、电容式传感器转换电路板、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
三、实验原理及电路
1、实验电路框图如图7所示-1所示。电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经差分放大器放大，由数字电压表显示。
图7-1 电容传感器实验电路框图
2、图7-1中的电容转换电路图如图7所示-2所示。图中的信号发生器用于产生方波信号。电容转换由二极管环桥完成，二极管环桥的工作原理如图7所示-3所示。
固定频率的方波脉冲从A点输入，C0在方波上升沿充电，充电路径为VD3→C0；同时Cx1也充电，其充电路线为C9→VD5→Cx1。在方波的下降沿，C0和Cx1都放电，C0的放电路径为C0→VD4→C9；Cx1的放电路径为Cx1→VD6。因为C9在一个循环中的平均充电和放电电流分别为：Iu=fvpcx1和id=fvpc0，其中f为脉冲频率，VP为方波峰值电压，因此AB之间的平均电流为I=ID－IU＝fVP(C0-Cx1)从这个公式可以看出，电容的变化与AB之间的电路成正比。
在图7-在2中，增加了L1、L2、C10和R6。L1和L2对高频方波有很大的电阻，但DC电阻很小，它们与R6一起形成一个、以便充放电电流的DC分量可以通过。C10用作滤波。这样，在R6的两端都有一个与电容变化成比例的DC电压输出。
图7-2 电容转换电路示意图
图7- 二极管环形电桥示意图
四、实验步骤
1、固定位移工作台，将电容传感器放在位移工作台上，并将千分尺调整至指示约15 mm。将千分尺装入位移台上部的开口中，然后拧紧千分尺杆和电容传感器的动极。然后调整两个滚花螺母，使电容传感器动极的上表面与静极的上表面基本齐平，静极可以轻松地上下滑动然后拧紧两个滚花螺母。
2、差动放大器调零（参见实验一）
3、按图7-2将可变电容器Cx1和固定电容器C0连接到实验板上，位移台的接地孔连接到转换电路板的接地线上。
4、接通电源，调整千分尺使输出电压UO接近零，然后上下移动千分尺1mm，调整差分放大器的增益使输出电压约200 ~ 400mV，然后回调千分尺使输出电压为0mV，以此为系统零点，上下分别旋转千分尺，每次0.5毫米，上下2.5mm，在下表中记录位移X和相应的输出电压UO。
表 7-1
X(mm)
( )122122)( )122122)UO(mV)
( )122122)
( )122122)
五、实验报告
1、根据表7-1，画出输入/输出特性曲线
并计算灵敏度和非线性误差。