微小差分电容检测物理教学实验研究

微小差分电容检测电路将电容差转换为电压或电流等电信号,其在微位移检测、电容式惯性传感器等高精度测量仪器中有着广泛的应用。基于桥式检测电路的相关原理,设计了一套电桥式差分电容检测电路。首先对其交流放大电路和两级低通滤波进行了传递函数的测量,然后对系统的灵敏度系数进行了标定实验,最后基于所设计的检测电路,以差分电容单摆作为输入差分电容,研究了差分电容单摆无小球、有小球无激励、有小球有激励三种情况下的电压输出,并通过频域分析证实了小球的运动周期。作为本科生创新性物理实验教学内容,本实验有助于培养学生实践动手能力,同时加深对实验中涉及的如力学、运动学、振动与波动、电磁学、数字电路和模拟电路、信号处理分析等相关大学物理课程知识点的理解。