电容式传感器特性实验多媒体课件设计

摘  要：介绍电容式传感器特性实验原理及测量方法，利用PowerPoint制作了一套多媒体教学课件，重点放在实验过程的数字图像采集和处理制作上，其间穿插具有中南民族大学特色的精美图片、音像片段，让学生在紧张的学习过程中张弛有度。

    关键词：电容式传感器；特性实验；PowerPoint；多媒体课件；民族特色

    1  引言

    在现代信息社会中，从宇宙探索，到海洋开发；从生产过程控制，到现代文明生活，几乎都离不开传感器技术。传感器技术特别是在自动检测、自动控制、遥感遥测等领域中起着决定性作用。CSY系列传感器系统实验是电信、通信、生物医学工程及相关专业的一门基础课，该实验是强化理论学习、训练实际操作技能的重要手段。在传感器系统实验教学中，因CSY系列传感器系统实验是综合提高性实验，装置复杂、仪器昂贵、器件易损、学生预习时不能面对实验设备，只读实验教材难以达到较好的预习效果。随着招生规模逐年扩大，本实验教学任务随之加重。为了加强学生的预习效果，提高教师的工作效率，保证教学质量，我们设计开发了一套多媒体教学课件，该课件除了实验目的、原理及实验流程介绍外，重点放在实验操作的录像介绍上，录像与实验前老师的讲解完全相同甚至更加详细。

    学生利用课件在电脑上自主学习，如在实验现场学习一样，而在丰富的交互功能和多彩的动画效果间穿插了具有中南民族大学特色的精美图片、音像片段，有效地激发了学生的学习兴趣，并对中华五十六个民族有更多的了解。随着预习效果提高，教师实验课前讲解工作减少，因 而提高了实验教学质量。

    2  电容式传感器特性实验

    2．1  电容式传感器工作原理

    电容式传感器有多种形式，本实验中是差动变面积式。传感器由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化即成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为Cx 1，下层定片与动片形成的电容定为Cx2，当将Cx 1和Cx 2接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。

    2．2  测量方法

    本实验选用CSY10A型传感器系统实验仪。所用部件为以下几种：

    （1）电容式传感器

    由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围≥3 mm。

    （2）电容变换器

     由高频振荡、放大和双T电桥组成。

    （3）差动放大器

    增益可调比例直流放大器，可接成同相、反相、差动结构，增益1～100倍。

    （4）低通滤波器

    由50Hz陷波器和RC滤波器组成，转折频率35Hz左右。

    （5）低频振荡器

    1～30 Hz输出连续可调，Vp－p值20 V，zui大输出电流0．5 A，Vi端插口可提供用作电流放大器。Vi端3．5 mm耳机插座静合接点的正常接触是保证让低频输出的条件，无低频信号输出时则可能是静合接点分开，如遇此种情况请打开面板，调节Vi插口静合接点使之接触良好。

    （6）测微仪

    由螺旋测微仪组成，测量范围0～25 mm。测量时按图1接线，电容变换器和差动放大器的增益适中。

    装上测微仪，带动振动台位移，使电容动片位于两静片中，此时差动放大器输出应为0。以此为起点，向上和向下移动动片，每次0．5 mm，直至动片与一组静片全部重合为止。记录数据，并做出V-X曲线，求得灵敏度S＝ΔV／ΔX。

    低频振荡器输出接“激振I”一端，“激振I”另一端接地。移开测微头，调节频率和振幅，使差放输出波形较大但不失真，用示波器观察波形。

     注意：

    （1）电容动片与两定片之间的片间距离须相等，必要时可稍微调整。位移和振动时均不可有擦片现象，否则会造成输出信号突变。

    （2）如果差动放大器输出端用示波器观察到波形中有杂波，请将电容变换器增益进一步减小。

    （3）由于悬臂梁弹性恢复滞后，虽然测微仪回到开始刻度，但差放输出电压并不回0，此时可反向旋动测微仪，使输出电压过零后再回到初始位置，反复几次，差放电压即到0，然后进行负方向实验。

    测量结果如图2所示。

    2.3  V-X曲线

    V-X曲线如图3所示。

    3  多媒体课件设计与制作

    3．1  课件设计流程

     课件设计流程图如图4所示。

    3．2  课件制作

    （1）课件在中文Windows 98系统平台上制作，工具是多媒体软件PowerPoint。首先打开PowerPoint界面，屏幕上自动弹出“新建演示文稿”对话框，如图5所示。

   （2）选中“空演示文稿”，确定后会弹出另一个对话框，选择所需要的版式，在这里选择空白版式，作为演示文稿封面。然后在该版式下方工作栏处双击“默认设计模板”，选择适合的模板，在以后的幻灯片中都将默认此模板不变，这里选择了自带有上下翻页按钮的模板。在工作栏中选“插入”、“来自文件”存储的扫描图片，然后调整大小。点击艺术字按钮“A”，添加所需文字，并对文字字体、颜色、形态、大小等进行调整。截取CD乐曲片段作为背景音乐，具体操作从工作栏中选“插入”、“影片和声音”、“文件中的声音”，选出优美的旋律，再选工作栏中“放映幻灯片”、“自定义动画”设置图片、声音文件和文字的出现顺序、方式、时间等效果，如图6所示。

   （2）点击“插入”、“新幻灯片”，如上又会弹出一个对话框从中选择一个空白版式，本幻灯片共有4张中南民大精美图片，注意叠放次序。选中要操作的图片，再点击工作栏左下脚的“绘图”、“叠放次序”进行调整，并进行放大。再按照步骤（1）进行制作。按同样的方法，添加新幻灯片、选择版式、插入图片和背景音乐、制作艺术字。本组幻灯片采用了16种艺术字、63张具有少数民族特色的图片，其中包括民族大团结（1张）、藏族（7张）、鄂伦春族（7张）、哈萨克族（4张）、布依族（5张）、黎族（4张）、苗族（5张）、纳西族（6张）、彝族（6张）、羌族（3张）、土家族（4张）、蒙古族（11张），共11个少数民族，如图7所示。

   （3）接下来的两组幻灯片都是各少数民族的图片，一组采用了7种艺术字、14张少数民族图片，其中包括白族（2张）、布朗族（2张）、侗族（2张）、景颇族（2张）、瑶族（2张）、壮族（2张）、客家族（2张），共7个少数民族。另一组幻灯片采用了22种艺术字、23张图片，其中包括阿昌族、德昂族、傣族、朝鲜族、高山族、哈尼族、赫哲族、回族、满族、维吾尔族、基诺族、拉古族、傈僳族、珞巴族、门巴族、普米族、锡伯族、怒族、畲族、水族、仡佬族、塔塔尔族（每个民族各1张），共计22个少数民族。这3组幻灯片涉及到40个少数民族、100张精心挑选的少数民族图片，同时配上zui能反映主题的背景音乐《爱我中华》，用她贯穿这3组幻灯片再恰当不过了，用精美的音像充分展现了我们中华民族大团结。

   （4）高潮过后，进入电容式传感器特性实验学习状态。 制作过程同上，不同的是在这里增添了3个影视文件，顿时使整个画面生动起来。接下来的9张幻灯片描述了整个实验，虽然都是学习内容，但是其间穿插了不同风格的17张图片，其中3张来自剪贴画、6张扫描照片、1张扫描电路和1张表格、1张自绘曲线图、5张来自网络，幻灯片中变换无穷的背景音乐更受学生喜爱。制作完成，选中工作栏的“文件”、“保存”或者直接按存盘快捷键，键入文件名。

    4  结语

    本课件制作软件是多媒体PowerPoint，该软件获取方便简单易学。制作时，利用计算机辅助教学等软件，用数字摄像机对实际实验进行摄制，使虚拟实验与实际实验有机结合，用刻录机刻制成一套具有科学创新与民族特色的传感器实验多媒体课件光盘。在设计制作中，充分发挥创造性、新颖性和严谨性，力求在视觉、听觉、感官和学习效果都做得更好的前提下，重视弘扬中华民族精神，展示中南民族大学的民族特色，让同学们更加爱我中华民族大家庭。