电容传感器实验原理设计

第5章《电容传感器》在线练习

思考题与习题

1 ．单项选择题

1 ）在两片间隙为 1mm 的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的电容量。

A. 塑料薄膜

B. 干的纸

C. 湿的纸 D . 玻璃薄片

2 ）电子卡尺的分辨率可达 0.01mm ，行程可达 200mm ，它的内部所采用的电容传感器型式是。

A. 变极距式

B. 变面积式

C. 变介电常数式

3 ）在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。

A. 电容和电感均为变量

B. 电容是变量，电感保持不变

C. 电容保持常数，电感为变量

D. 电容和电感均保持不变

4 ）利用图 5-14 所示的湿敏电容可以测量。

A. 空气的绝对湿度

B. 空气的相对湿度

C. 空气的温度

D. 纸张的含水量

5 ）电容式接近开关对的灵敏度最高。

A. 玻璃

B. 塑料

C. 纸

D. 鸡饲料

6 ）图 5-22 中，当储液罐中装满液体后，电容差压变送器中的膜片。

A. 向左弯曲

B. 向右弯曲

C. 保持不动

7 ）自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是。

A. 瞬时流量，单位为 t/h

B. 累积流量，单位为 t 或 m3

C. 瞬时流量，单位为 k/g

D. 累积流量，单位为 kg

8 ）在图 5-23 中，管道中的流体自左向右流动时，。

A. p 1

燕山大学课程设计说明书

摘要

本次课程设计主要讲解电容式传感器的使用中的一部分，传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能够感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。电容式传感器不但广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量而且还逐步地扩大应用于压力、差压、液面、料面、

??S成分含量等方面的测量。根据C?or可以把电容传感器分为极距变化型电

?容传感器、面积变化型电容传感器、介质变化型电容传感器。根据实际不同的需求，可以利用不同的电路来实现所需要的功能。

电容式传感器的特点：（1）小功率、高阻抗。电容传感器的电容量很小，一般为几十到几百微微法，因此具有高阻抗输出；（2）小的静电引力和良好的动态特性。电容传感器极板间的静电引力很小，工作时需要的作用能量极小和它有很小的可动质量，因而具有较高的固有频率和良好的动态响应特性；（3）本身发热影响小（4）可进行非接触测量。

布料厚度测量是基于变介电常数电容传感器的一种精密测量，它

I 西安石油大学本科课程设计

课 程 设 计

课程 《安全检测技术》课程设计 题目 油库安全监测系统传感器设计八 （电容式液位传感器设计）

电子工程学院 安全工程专业 安全1002班

学号 201005040224 学生 指导老师 徐 竟 天

二○一三年六月

I

西安石油大学本科课程设计

《安全检测技术》课程设计任务书

题 目 学生姓名 油库安全监测系统传感器设计八（电容式液位传感器设计） 学号 201005040224 专业班级 安全1002班 课程设计主要完成某油库安全监测系统硬件设计中电容式液位传感器的选型、应用及接线等。要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起来，使得可以真正理论联系实际。 要求熟

《传感器原理及应用》试卷四

适用班级：（电子071 ，072，073，074，075） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分 评卷人

一、填空题：（共20空，每空1分，共20分）

1、传感器一般由 、 、 测量电路和辅助电源四个部分组成。

2、气敏电阻传感器是利用半导体对气体的__________作用而使其__________发生变化的现象来检测气体的成分和浓度。气敏电阻传感器通常由 、 和封装体等三部分组成。

3、为减少电容式传感器在使用中存在的______________，可以在结构上加保护电极，但要求保护电极和被保护电极要为______________。

4、变隙式电感式传感器与螺线管式电感式传感器都可以用来测位移， _____________线性范围大，______________测量灵敏度高。

5、霍尔片越厚其霍尔灵敏度系数越__________（大或小），霍尔灵敏度系数的含义是指____________________________________________。 6、热电偶产生的热电势一般由

目录

摘要--------------------------------------2

一、设计要求------------------------------3 二、EWB软件的使用-------------------------3 三、相关器件介绍及灵敏度------------------3

四、电容式传感器的工作原理及结构形式 -----5 五、电路原理分析--------------------------6 六、测量结果-----------------------------11 七、个人工作-----------------------------11 八、课程设计心得-------------------------11

摘要

传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能够感受到的及规定的被

测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。电容式传感器不但广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量而且还

实验一 金属箔氏应变片：单臂、半桥比较

一、实验目的：验证单臂、半桥的性能及相互之间关系。 二、所需单元和部件：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V

头、双平衡梁、应变片、主、副电源。

表、测微

三、有关旋钮的初始位置：

档，差动放大器增益打到最大。

直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V

四、实验步骤

（1）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。

（2）根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表显示为零。

图 1

（3）调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，将直流稳压电源打到±4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头显示零(需预热几分钟表头才能稳定下来)。

（4）旋转测微头，使梁

实验一 金属箔式应变片的性能实验

一、实验目的

1．熟悉CSY10型传感器系统实验仪，并掌握正确的使用方法。 2．了解应变片的结构和性能。

3．了解实际的应变片电桥的原理和性能。

二、实验设备

直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表

三、实验原理

应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在测件表面上。当测件受力变形时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化。通过测量电路，将其转换为电压或电流信号输出。 在实验仪的双平行梁上粘贴了8片应变片，其中6片为金属箔式应变片，两片受拉伸，两片受压缩，两片用于温度补偿。通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力状况不同，将应变片接于电桥中即可转换为电压输出。

电桥电路是非电量电测最常用的一种方法。当电桥平衡时，即R1R4?R2R3，电桥输出为零。在桥臂R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化分别为?R1/R1、?R2/R2、?R3/R3、

?R4/R4，桥路的输出与?R??R1?R2?R3?R4成正比。当使用一个应变片时，???R1R2R3R4?R??R?R1?R2；当使用两片应变片时，?R?。如两片应变片工作于差动状

《传感器原理及应用》实验教学大纲

课程编号： 课程名称：《传感器原理及应用》 课程总学时：54学时 总学分： 学分 实验学时：8学时 实验学分： 学分 适应专业：01电子信息工程

编写人：陈欣波 编写日期：2000年7月

一、实验课程的目的与任务

传感器原理及应用是实现生产过程自动化的重要手段，通过本课程实验的学习，使学生更好地掌握在生产生活中广泛使用的各类传感器结构、工作原理和特性等，进一步加强学生独立分析、解决问题的能力，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。

二、实验教学基本要求

本课程是《传感器原理及应用》课程的一个实践环节，通过实验教学，使学生进一步巩固所学理论知识，提高其分析和解决问题的能力。具体要求如下：

1. 进一步巩固和加深对基本理论知识的理解，提高综合应用所学知识、独立设计的

能力。

2. 学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。 3. 能正确使用实验仪器设备，掌握工作原理。

4. 能独立撰写实

分析气体传感器选择及其分类

气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。

气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。（简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因

东北石油大学

课 程 设 计

课 程 传感器课程设计

题 目 电容式重量测量系统设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 测控技术与仪器12-2 学生姓名 学生学号 指导教师 邹彦艳 刘继承

2015年7 月 8

任务书

课程 传感器课程设计 题目 电容式重量测量系统

专业 测控技术与仪器 姓名 桂存斌 学号 120601240210 主要内容：

电容式重量传感器：设计的传感器根据受压不同，输出信号不同。

本设计要求完成重量传感器的设计，采用电容式设计电路。电容式称重传感器是要求把被称物体重量转换为电容容量变化的一种传感器。通常为差动变间距电容式称重传感器，采用调频电路，要求是一个具有可变参数的电容器。 基本要求：

1、按照技术要求，