摘  要：介紹電容式傳感器特性實(shí)驗(yàn)原理及測(cè)量方法，利用PowerPoint制作了一套多媒體教學(xué)課件，重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的數(shù)字圖像采集和處理制作上，其間穿插具有中南民族大學(xué)特色的精美圖片、音像片段，讓學(xué)生在緊張的學(xué)習(xí)過(guò)程中張弛有度。

    關(guān)鍵詞：電容式傳感器；特性實(shí)驗(yàn)；PowerPoint；多媒體課件；民族特色

    1  引言

    在現(xiàn)代信息社會(huì)中，從宇宙探索，到海洋開(kāi)發(fā)；從生產(chǎn)過(guò)程控制，到現(xiàn)代文明生活，幾乎都離不開(kāi)傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)特別是在自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、遙感遙測(cè)等領(lǐng)域中起著決定性作用。CSY系列傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是電信、通信、生物醫(yī)學(xué)工程及相關(guān)專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課，該實(shí)驗(yàn)是強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)、訓(xùn)練實(shí)際操作技能的重要手段。在傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，因CSY系列傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是綜合提高性實(shí)驗(yàn)，裝置復(fù)雜、儀器昂貴、器件易損、學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)不能面對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只讀實(shí)驗(yàn)教材難以達(dá)到較好的預(yù)習(xí)效果。隨著招生規(guī)模逐年擴(kuò)大，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)隨之加重。為了加強(qiáng)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，提高教師的工作效率，保證教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套多媒體教學(xué)課件，該課件除了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理及?shí)驗(yàn)流程介紹外，重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)操作的錄像介紹上，錄像與實(shí)驗(yàn)前老師的講解完全相同甚至更加詳細(xì)。

    學(xué)生利用課件在電腦上自主學(xué)習(xí)，如在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)一樣，而在豐富的交互功能和多彩的動(dòng)畫(huà)效果間穿插了具有中南民族大學(xué)特色的精美圖片、音像片段，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并對(duì)中華五十六個(gè)民族有更多的了解。隨著預(yù)習(xí)效果提高，教師實(shí)驗(yàn)課前講解工作減少，因 而提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

    2  電容式傳感器特性實(shí)驗(yàn)

    2．1  電容式傳感器工作原理

    電容式傳感器有多種形式，本實(shí)驗(yàn)中是差動(dòng)變面積式。傳感器由兩組定片和一組動(dòng)片組成。當(dāng)安裝于振動(dòng)臺(tái)上的動(dòng)片上、下改變位置，與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化即成為差動(dòng)電容。如將上層定片與動(dòng)片形成的電容定為Cx 1，下層定片與動(dòng)片形成的電容定為Cx2，當(dāng)將Cx 1和Cx 2接入橋路作為相鄰兩臂時(shí)，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關(guān)，即與振動(dòng)臺(tái)的位移有關(guān)。

    2．2  測(cè)量方法

    本實(shí)驗(yàn)選用CSY10A型傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀。所用部件為以下幾種：

    （1）電容式傳感器

    由裝于圓盤(pán)上的一組動(dòng)片和裝于支架上的兩組定片組成平行變面積式差動(dòng)電容，線性范圍≥3 mm。

    （2）電容變換器

     由高頻振蕩、放大和雙T電橋組成。

    （3）差動(dòng)放大器

    增益可調(diào)比例直流放大器，可接成同相、反相、差動(dòng)結(jié)構(gòu)，增益1～100倍。

    （4）低通濾波器

    由50Hz陷波器和RC濾波器組成，轉(zhuǎn)折頻率35Hz左右。

    （5）低頻振蕩器

    1～30 Hz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp－p值20 V，******輸出電流0．5 A，Vi端插口可提供用作電流放大器。Vi端3．5 mm耳機(jī)插座靜合接點(diǎn)的正常接觸是保證讓低頻輸出的條件，無(wú)低頻信號(hào)輸出時(shí)則可能是靜合接點(diǎn)分開(kāi)，如遇此種情況請(qǐng)打開(kāi)面板，調(diào)節(jié)Vi插口靜合接點(diǎn)使之接觸良好。

    （6）測(cè)微儀

    由螺旋測(cè)微儀組成，測(cè)量范圍0～25 mm。測(cè)量時(shí)按圖1接線，電容變換器和差動(dòng)放大器的增益適中。

    裝上測(cè)微儀，帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)位移，使電容動(dòng)片位于兩靜片中，此時(shí)差動(dòng)放大器輸出應(yīng)為0。以此為起點(diǎn)，向上和向下移動(dòng)動(dòng)片，每次0．5 mm，直至動(dòng)片與一組靜片全部重合為止。記錄數(shù)據(jù)，并做出V-X曲線，求得靈敏度S＝ΔV／ΔX。

    低頻振蕩器輸出接“激振I”一端，“激振I”另一端接地。移開(kāi)測(cè)微頭，調(diào)節(jié)頻率和振幅，使差放輸出波形較大但不失真，用示波器觀察波形。

     注意：

    （1）電容動(dòng)片與兩定片之間的片間距離須相等，必要時(shí)可稍微調(diào)整。位移和振動(dòng)時(shí)均不可有擦片現(xiàn)象，否則會(huì)造成輸出信號(hào)突變。

    （2）如果差動(dòng)放大器輸出端用示波器觀察到波形中有雜波，請(qǐng)將電容變換器增益進(jìn)一步減小。

    （3）由于懸臂梁彈性恢復(fù)滯后，雖然測(cè)微儀回到開(kāi)始刻度，但差放輸出電壓并不回0，此時(shí)可反向旋動(dòng)測(cè)微儀，使輸出電壓過(guò)零后再回到初始位置，反復(fù)幾次，差放電壓即到0，然后進(jìn)行負(fù)方向?qū)嶒?yàn)。

    測(cè)量結(jié)果如圖2所示。

    2.3  V-X曲線

    V-X曲線如圖3所示。

    3  多媒體課件設(shè)計(jì)與制作

    3．1  課件設(shè)計(jì)流程

     課件設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。

    3．2  課件制作

    （1）課件在中文Windows 98系統(tǒng)平臺(tái)上制作，工具是多媒體軟件PowerPoint。首先打開(kāi)PowerPoint界面，屏幕上自動(dòng)彈出“新建演示文稿”對(duì)話框，如圖5所示。

   （2）選中“空演示文稿”，確定后會(huì)彈出另一個(gè)對(duì)話框，選擇所需要的版式，在這里選擇空白版式，作為演示文稿封面。然后在該版式下方工作欄處雙擊“默認(rèn)設(shè)計(jì)模板”，選擇適合的模板，在以后的幻燈片中都將默認(rèn)此模板不變，這里選擇了自帶有上下翻頁(yè)按鈕的模板。在工作欄中選“插入”、“來(lái)自文件”存儲(chǔ)的掃描圖片，然后調(diào)整大小。點(diǎn)擊藝術(shù)字按鈕“A”，添加所需文字，并對(duì)文字字體、顏色、形態(tài)、大小等進(jìn)行調(diào)整。截取CD樂(lè)曲片段作為背景音樂(lè)，具體操作從工作欄中選“插入”、“影片和聲音”、“文件中的聲音”，選出優(yōu)美的旋律，再選工作欄中“放映幻燈片”、“自定義動(dòng)畫(huà)”設(shè)置圖片、聲音文件和文字的出現(xiàn)順序、方式、時(shí)間等效果，如圖6所示。

   （2）點(diǎn)擊“插入”、“新幻燈片”，如上又會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框從中選擇一個(gè)空白版式，本幻燈片共有4張中南民大精美圖片，注意疊放次序。選中要操作的圖片，再點(diǎn)擊工作欄左下腳的“繪圖”、“疊放次序”進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行放大。再按照步驟（1）進(jìn)行制作。按同樣的方法，添加新幻燈片、選擇版式、插入圖片和背景音樂(lè)、制作藝術(shù)字。本組幻燈片采用了16種藝術(shù)字、63張具有少數(shù)民族特色的圖片，其中包括民族大團(tuán)結(jié)（1張）、藏族（7張）、鄂倫春族（7張）、哈薩克族（4張）、布依族（5張）、黎族（4張）、苗族（5張）、納西族（6張）、彝族（6張）、羌族（3張）、土家族（4張）、蒙古族（11張），共11個(gè)少數(shù)民族，如圖7所示。

   （3）接下來(lái)的兩組幻燈片都是各少數(shù)民族的圖片，一組采用了7種藝術(shù)字、14張少數(shù)民族圖片，其中包括白族（2張）、布朗族（2張）、侗族（2張）、景頗族（2張）、瑤族（2張）、壯族（2張）、客家族（2張），共7個(gè)少數(shù)民族。另一組幻燈片采用了22種藝術(shù)字、23張圖片，其中包括阿昌族、德昂族、傣族、朝鮮族、高山族、哈尼族、赫哲族、回族、滿族、維吾爾族、基諾族、拉古族、傈僳族、珞巴族、門(mén)巴族、普米族、錫伯族、怒族、畬族、水族、仡佬族、塔塔爾族（每個(gè)民族各1張），共計(jì)22個(gè)少數(shù)民族。這3組幻燈片涉及到40個(gè)少數(shù)民族、100張精心挑選的少數(shù)民族圖片，同時(shí)配上最能反映主題的背景音樂(lè)《愛(ài)我中華》，用她貫穿這3組幻燈片再恰當(dāng)不過(guò)了，用精美的音像充分展現(xiàn)了我們中華民族大團(tuán)結(jié)。

   （4）高潮過(guò)后，進(jìn)入電容式傳感器特性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)狀態(tài)。 制作過(guò)程同上，不同的是在這里增添了3個(gè)影視文件，頓時(shí)使整個(gè)畫(huà)面生動(dòng)起來(lái)。接下來(lái)的9張幻燈片描述了整個(gè)實(shí)驗(yàn)，雖然都是學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是其間穿插了不同風(fēng)格的17張圖片，其中3張來(lái)自剪貼畫(huà)、6張掃描照片、1張掃描電路和1張表格、1張自繪曲線圖、5張來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，幻燈片中變換無(wú)窮的背景音樂(lè)更受學(xué)生喜愛(ài)。制作完成，選中工作欄的“文件”、“保存”或者直接按存盤(pán)快捷鍵，鍵入文件名。

    4  結(jié)語(yǔ)

    本課件制作軟件是多媒體PowerPoint，該軟件獲取方便簡(jiǎn)單易學(xué)。制作時(shí)，利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等軟件，用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行攝制，使虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，用刻錄機(jī)刻制成一套具有科學(xué)創(chuàng)新與民族特色的傳感器實(shí)驗(yàn)多媒體課件光盤(pán)。在設(shè)計(jì)制作中，充分發(fā)揮創(chuàng)造性、新穎性和嚴(yán)謹(jǐn)性，力求在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、感官和學(xué)習(xí)效果都做得更好的前提下，重視弘揚(yáng)中華民族精神，展示中南民族大學(xué)的民族特色，讓同學(xué)們更加愛(ài)我中華民族大家庭。