实验：电容式传感器和电涡流测转速

实验二：变面积式电容传感器

一、 变面积式电容传感器的性能

实验目的：了解变面积式电容传感器的工作原理和工作情况。 所需单元和部件：电容变换器（面板示意图见图1（a））差动放大器，直流稳压电源、电桥、低通滤波器V/F表、测微器。

有关旋钮的初始位置：直流稳压电源置于0V档，差动放大器增益旋钮置于中间，V/F表中V表置于20V。 注意事项：

（1） 电容片的一组动片和两组定片不能相碰。

（2） 如果紧接着作下一个实验并与本实验进行灵敏度比较，就不能改变差动放

大器的增益。

图1

图2

实验步骤：（差动放大器增益调到最大调0，然后将增益打到中间）

（1） 转动测微器，将梁上振动平台中间的磁铁与测微头相吸，使双平行梁处于

（目测）水平位置，这时电容片的一组动片一般处于上下两组定片的中间。

（2） 根据如图2的电路结构，将电容片的动片和（任意）一组定片，与电容变

换器、差动放大器、直流稳压电源、电桥、低通滤波器、电压表连接起来，组成一个测量线路。

（3） 将直流稳压电源置于2V档，调整电桥平衡电位器W1，使电压表指示为零。 （4） 往下旋动测微器，使梁的自由端往下产生位移，从而改变电容片的动片和

定片的相对位置（即改变覆盖面积，示意图见图1（b），每位移0.5mm，记一个电压表数值，将所记数据填入下表。根据所得数据计算灵敏度S。s V/ x（ V为电压变化， x为相应的梁端位移变化），并作出V-x关系曲线。

思考：

（1） 如果往上旋动测微器，使梁的自由端往上产生位移，结果有会怎样。 （2） 实验仪的电容传感器的介质是什么，如果改变介质，将会对电容传感器性

能有何影响。

二、 差动变面积式电容传感器的性能

实验目的：了解差动变面积式电容传感器的工作原理和工作情况，与此实验一进行灵敏度比较。

注意事项：电容片的一组动片和两组定片不能相碰。

实验步骤：

（1） 转动测微器，将梁上振动平台中间的磁铁与测微头相吸，使双平等梁处于

（目测）水平位置，见示意图3（b），再向上转动5mm，使梁的自由端往上位移（这时电容片的一组动片一般处于上组定片的中间）。不需调0。

（2） 根据图3（b）的电路结构，将电容片的动片和上下两组定片，与电容变换

器、差动放大器、低通滤波器、电压表连接起来，组成一个测量线路。

（3） 往下旋动测微器，使梁的自由端往下产生位移，从而改变电容片的动片和

定片的相对位置（改变覆盖面积）。每位移1mm，记一个电压表数值，将所记数据填入下表，将所记数据填入下表。根据所得数据计算灵敏度S。s V/ x（ V为电压变化， x为相应的梁端位移变化），并作出V-x关系曲线。进一步与实验三中的一的结果相比较。

三、电涡流传感器的转速测量

实验目的：了解电涡流式传感器在测量转速方面的应用情况。

实验原理：本实验采用光电开关（光断续器）作为转速测量的基准参考。

光耦合器件是由发光元件和光敏器件组合在一起的四端器件。它的输入端通常配置发光二极管，实现电-光转换。在它的输出端通常采用光敏二极管、光敏三极管，实现光-电转换。光耦器件的输入和输出之间在电气上是绝缘的，只能由光来传输信号。按使用目的的不同，可分为光耦合器和光断续器。前者主要用于电路内的隔离，后者作为一个非接触式传感器，是专门用来检测物体的传感器。可用于许多场合。本实验仪试验台上电机旁一个立柱上装有光断续器，电机的转盘是处于断续器的中间，转动一周遮挡光断续器一次，产生一个电脉冲用来测量转速。

所需单元和部件：涡流变换器、涡流传感器探头、V/F表、电机转动盘、电机控制器、示波器。

有关旋钮的初始位置：V/F表置于F档2KHz档。

实验步骤：

1、 电涡流线圈安装在其端面距电机转盘1mm处左右，线圈中央对准转盘上内圈

的金属片。注意两平面平行，不可碰擦。

2、 根据图1的电路结构，将涡流传感器的探头，涡流变换器，电压表连接起来，

组成一个测量线路，同时可将示波器接于涡流式传感器的输出端。

3、 开启涡流变换器的电源，电机控制电源，调节转速，并调整电涡流线圈与转盘

位置，使示波器上观察到的波形较为对称。

4、 在每一个转速点记下电涡流测量转速的频率表显示值，并将频率表输入端改接

在电机控制器输出端，读出光电开关的测试值（应一一对应）。从而得到一组测试值，可作出相应曲线，并分析电涡流测转速与光电 开关测转速的异同。 5、 注意频率显示值为每秒转数，实际转速为每分钟转数，相差60倍。

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