生物醫(yī)學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)(編輯修改稿)
2025-01-31 14:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。 二、實(shí)驗(yàn)器材 電容傳感器 、 電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、 測(cè)微頭 、 數(shù)顯單元 、 直流穩(wěn)壓 用兩塊金屬平板作電極可構(gòu)成電容器 ， 當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)時(shí) ， 其電容 C為： ACd?? A— 極板相對(duì)覆蓋面積； d— 極板間距離； ε— 電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。 三、基本原理 圖 1 電容器原理圖 ε A d 三種基本類型 ： ?變面積型 (A)型 ?變極距 (變間隙 )(d)型 ?變介電常數(shù) (ε)型 在 d、 A和 ε三個(gè)參數(shù)中，保持其中兩個(gè)不變，改變另一個(gè)參數(shù)就可以使電容量 C發(fā)生改變。 電容式傳感器就是利用電容器的原理，將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器件。 醫(yī)學(xué)儀器中，為了記錄生物醫(yī)用信息，變面積型電容傳感器作為位置反饋元件，使記錄儀器的精度、線性度等性能得到改善。 變面積型電容傳感器中，平板結(jié)構(gòu)對(duì)極距特別敏感，測(cè)精度受到影響，而 圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化的影響很小，且理論上具有很好的線性關(guān)系。 ? ?2 12ln r rlC ???21rr、l—— 外圓筒與內(nèi)圓柱覆蓋部分的長(zhǎng)度； —— 外圓筒內(nèi)半徑和內(nèi)圓柱外半徑。 l l?r1 r2 定 極板 動(dòng) 極板 線位移單組式的電容量為： 圖 2 差動(dòng)電容器原理圖 ? ?02 2 21 1 1222ln ln lnlll l lCCr r r lr r r??? ? ? ??? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?當(dāng)兩圓筒相對(duì)移動(dòng) Δl 時(shí) ,電容變化量 ΔC為： ? ? ? ?2 2 21 1 122 4l n l n l ngl l l lCklr r rlr r r?? ?? ?????? ? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???于是，可得其靜態(tài)靈敏度為 圓筒式電容傳感器可以提高靈敏度和線性度 電容傳感器的電容值非常微小，必須借助于測(cè)量電路，將其轉(zhuǎn)換成電壓、電流、頻率信號(hào)等電量來(lái)表示電容值的大小。 圖 3 測(cè)量電路 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 安裝傳感器 將電容式傳感器裝于電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０? 將傳感器引線插頭插入實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓牟遄小? 2. 連線 接入 177。 15V電源； 將電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓妮敵龆?Vo1與數(shù)顯單元 Vi相接（插入主控箱 Vi孔） Rw調(diào)節(jié)到中間位置。 3. 測(cè)量與記錄 旋動(dòng)測(cè)微頭改變電容傳感器動(dòng)極板的位置， 每隔 X與輸出電壓值，填入表中。 V(mV) X(mm) 表 1 電容傳感器位移與輸出電壓值關(guān)系表 五、注意事項(xiàng) 1. 傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。 2. 做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不要接觸傳感器，否則將會(huì)使 線性變差。 六 、 思考題 什么是傳感器的邊緣效應(yīng)，它會(huì)對(duì)傳感器的性能帶來(lái)哪些不利影響？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1. 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并繪制出電容式傳感器特性 曲線，并用最小二乘法做擬和曲線。 S2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 2f?及非線性誤差 實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器的性能測(cè)定 生物醫(yī)學(xué)傳感器課題組 高鳳梅 Email: 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解差動(dòng)變壓器的工作原理和特性 。 2. 了解三段式差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)。 二、實(shí)驗(yàn)器材 差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、測(cè)微頭、雙線示波 器、差動(dòng)變壓器、音頻信號(hào)源。 電感式傳感器的基本原理是電磁感應(yīng)。在 電感式傳感器中， 互感式傳感器是把被測(cè)量的變 化轉(zhuǎn)換為變壓器的互感變化。 變壓器初級(jí)線圈輸 入交流電壓，次級(jí)線圈則互感應(yīng)出電勢(shì)。 由于變 壓器的次級(jí)線圈常接成差動(dòng)形式，故又稱為差動(dòng) 變壓器式傳感器。 三、基本原理 當(dāng)鐵芯位于線圈中心位置時(shí) 當(dāng)鐵芯向上移動(dòng)時(shí) 當(dāng)鐵芯向下移動(dòng)時(shí) U U
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