實驗報告移相

1、實驗四 移相實驗一、實驗?zāi)康牧私庖葡嚯娐返脑砗蛻?yīng)用。二、實驗儀器移相器、信號源、示波器（自備）三、實驗原理由運算放大器構(gòu)成的移相器原理圖如下圖所示：圖4-1 移相器原理圖通過調(diào)節(jié)Rw，改變RC充放電時間常數(shù)，從而改變信號的相位。四、實驗步驟1 將“信號源”的U S100幅值調(diào)節(jié)為6V，頻率調(diào)節(jié)電位器逆時針旋到底，將U S100 與“移相器”輸入端相連接。2 打開“直流電源”開關(guān)，“移相器”的輸入端與輸出端分別接示波器的兩個通道，調(diào)整示波器，觀察兩路波形。3 調(diào)節(jié)“移相器”的相位調(diào)節(jié)電位器，觀察兩路波形的相位差。4 實驗結(jié)束后，關(guān)閉實驗臺電源，整理好實驗設(shè)備。五、實驗報告根據(jù)實驗現(xiàn)象，對照移相

2、器原理圖分析其工作原理。（1）當兩波形的相位差最大時：（2） 當兩波形的相位差最小時：六、注意事項實驗過程中正弦信號通過移相器后波形局部有失真，這并非儀器故障。實驗五 相敏檢波實驗一、實驗?zāi)康牧私庀嗝魴z波電路的原理和應(yīng)用。二、實驗儀器移相器、相敏檢波器、低通濾波器、信號源、示波器（自備）、電壓溫度頻率表三、實驗原理開關(guān)相敏檢波器原理圖如圖5-1所示，示意圖如圖5-2所示：圖5-1 檢波器原理圖圖5-2 檢波器示意圖圖5-1中Ui為輸入信號端，AC為交流參考電壓輸入端，Uo為檢波信號輸出端，DC為直流參考電壓輸入端。當AC、DC端輸入控制電壓信號時，通過差動電路的作用使、處于開或關(guān)的狀態(tài)，從而把

3、Ui端輸入的正弦信號轉(zhuǎn)換成全波整流信號。輸入端信號與AC參考輸入端信號頻率相同，相位不同時，檢波輸出的波形也不相同。當兩者相位相同時，輸出為正半周的全波信號，反之，輸出為負半周的全波信號。四、實驗步驟1 打開“直流電源”開關(guān)，將“信號源”U S1 00輸出調(diào)節(jié)為1kHz，Vp-p8V的正弦信號（用示波器檢測），然后接到“相敏檢波器”輸入端Ui。2 將直流穩(wěn)壓電源的波段開關(guān)打到“±4V”處，然后將“U+”“GND1”接“相敏檢波器”的“DC”“GND”。3 示波器兩通道分別接“相敏檢波器”輸入端Ui、輸出端Uo，觀察輸入、輸出波形的相位關(guān)系和幅值關(guān)系。4 改變DC端參考電壓的極性（將直

4、流穩(wěn)壓電源處的“U-”接到相敏檢波器的“DC”端），觀察輸入、輸出波形的相位和幅值關(guān)系。5 由以上可以得出結(jié)論：當參考電壓為正時，輸入與輸出同相，當參考電壓為負時，輸入與輸出反相。6 去掉DC端連線，將信號源U S1 00接到“移相器”輸入端Ui，“移相器”的輸出端接到“相敏檢波器”的AC端，同時將信號源U S1 00 輸出接到“相敏檢波器”的輸入端Ui。7 用示波器兩通道觀察、的波形?？梢钥闯觯跋嗝魴z波器”中整形電路的作用是將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成方波，使相敏檢波器中的電子開關(guān)能正常工作。8 將“相敏檢波器”的輸出端與“低通濾波器”的輸入端連接，如圖5-4（圖5-3為低通濾波器的原理圖），“低

5、通濾波器”輸出端接電壓溫度頻率表（選擇U）。9 示波器兩通道分別接“相敏檢波器”輸入、輸出端。10 調(diào)節(jié)移相器“相位調(diào)節(jié)”電位器，使電壓表顯示最大。11 調(diào)節(jié)信號源U S1 00幅度調(diào)節(jié)電位器，測出“相敏檢波器”的輸入Vp-p值與輸出直流電壓UO的關(guān)系，將實驗數(shù)據(jù)填入下表。12 將“相敏檢波器”的輸入信號Ui從U S1 00轉(zhuǎn)接到U S1 1800。得出“相敏檢波器”的輸入信號Vp-p值與輸出直流電壓UO1的關(guān)系，并填入下表。表5-1輸入Vp-p(V)12345678910輸出UO（V）-0.27-0.54-0.86-1.15-1.44-1.71-2.0-2.2-2.5-2.8輸出UO1（V）

6、0.270.540.861.151.441.712.02.22.52.813 實驗結(jié)束后，關(guān)閉實驗臺電源，整理好實驗設(shè)備。 圖5-3 低通濾波器原理圖 圖5-4低通濾波器示意圖五、實驗報告根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)，作出相敏檢波器輸入輸出曲線（Vp-pVo、Vo1），對照移相器、相敏檢波器原理圖分析其工作原理。（1) 當相敏檢波起的輸入-輸出曲線的VP-P-V0為+4V時，圖為：（2） 當相敏檢波器的輸入-輸出曲線的VP-P-V0為-4V時，圖為：（3） 輸入波形換成方波之后的輸出波形為：6、 移相器，相敏檢波器的工作原理移相器：移相器主要是調(diào)節(jié)電壓相位的裝置。相敏檢波器：相敏檢波器主要由施密特開關(guān)及

7、運放組成的相敏檢波電路.實驗七 擴散硅壓阻式壓力傳感器壓力實驗一、實驗?zāi)康牧私鈹U散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理與方法。二、實驗儀器壓力傳感器、氣室、氣壓表、差動放大器、電壓放大器、電壓溫度頻率表三、實驗原理在具有壓阻效應(yīng)的半導體材料上用擴散或離子注入法，可以制備各種壓力傳感器。摩托羅拉公司設(shè)計出X形硅壓力傳感器，如圖7-1所示，在單晶硅膜片表面形成4個阻值相等的電阻條。將它們連接成惠斯通電橋，電橋電源端和輸出端引出，用制造集成電路的方法封裝起來，制成擴散硅壓阻式壓力傳感器。擴散硅壓力傳感器的工作原理如圖7-1，在X形硅壓力傳感器的一個方向上加偏置電壓形成電流，當敏感芯片沒有外加壓力作用，內(nèi)

8、部電橋處于平衡狀態(tài)，當有剪切力作用時（本實驗采用改變氣室內(nèi)的壓強的方法改變剪切力的大?。?，在垂直于電流方向?qū)a(chǎn)生電場變化，該電場的變化引起電位變化，則在與電流方向垂直的兩側(cè)得到輸出電壓Uo。 （7-1）式中d為元件兩端距離。實驗接線圖如圖7-2所示，MPX10有4個引出腳，1腳接地、2腳為Uo+、3腳接+5V電源、4腳為Uo-；當P1>P2時，輸出為正；P1<P2時，輸出為負（P1與P2為傳感器的兩個氣壓輸入端所產(chǎn)生的壓強）。圖7-1 擴散硅壓力傳感器原理圖圖7-2 擴散硅壓力傳感器接線圖四、實驗內(nèi)容與步驟1 按圖7-2接好“差動放大器”與“電壓放大器”，“電壓放大器”輸出端接電

9、壓溫度頻率表（選擇U，20V檔），打開直流電源開關(guān)。（將“220V直流穩(wěn)壓電源”輸出調(diào)為5V）2 調(diào)節(jié)“差動放大器”與“電壓放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器到中間位置并保持不動，用導線將“差動放大器”的輸入端短接，然后調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。3 取下短路導線，并按圖7-2連接“壓力傳感器”。4 氣室的活塞退回到刻度“17”的小孔后，使氣室的壓力相對大氣壓均為0，氣壓計指在“零”刻度處，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。增大輸入壓力到0.005MPa，每隔0.005Mpa記下“電壓放大器”輸出的電壓值U。直到壓強達到0.1Mpa；填入下表。表7-1P(kP)510152025303

10、5404550U（V）0.280.400.470.540.650.730.810.880.941.03P(kP)556065707580859095100U（V）1.101.161.221.281.341.401.451.501.551.605 實驗結(jié)束后，關(guān)閉實驗臺電源，整理好實驗設(shè)備。五、實驗報告1.根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，計算壓力傳感器輸入輸出（PU）曲線，并計算其線性度。實驗九 電容式傳感器位移特性實驗一、實驗?zāi)康牧私怆娙輦鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)及特點。二、實驗儀器電容傳感器、電容變換器、測微頭、電壓溫度頻率表三、實驗原理電容式傳感器是指能將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器它實質(zhì)上是具有一個

11、可變參數(shù)的電容器。利用平板電容器原理： （9-1）式中，S為極板面積，d為極板間距離，0為真空介電常數(shù)，r為介質(zhì)相對介電常數(shù)，由此可以看出當被測物理量使S、d或r發(fā)生變化時，電容量C隨之發(fā)生改變，如果保持其中兩個參數(shù)不變而僅改變另一參數(shù)，就可以將該參數(shù)的變化單值地轉(zhuǎn)換為電容量的變化。所以電容傳感器可以分為三種類型：改變極間距離的變間隙式，改變極板面積的變面積式和改變介電常數(shù)的變介電常數(shù)式。這里采用變面積式，如圖9-1，兩只平板電容器共享一個下極板，當下極板隨被測物體移動時，兩只電容器上下極板的有效面積一只增大，一只減小，將三個極板用導線引出，形成差動電容輸出。通過處理電路將電容的變化轉(zhuǎn)換成電壓

12、變化，進行測量。圖9-1電容傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖四、實驗內(nèi)容與步驟1 電容傳感器已經(jīng)按圖9-2安裝在實驗臺。圖9-2 電容傳感器安裝示意圖圖9-3 電容傳感器接線圖2 將底面板上“電容傳感器”與“電容變換器”相連，“電容變換器”的輸出接到電壓溫度頻率表（選擇U）。（注：此處應(yīng)選用三根相同長度的實驗導線，而且越短越好。）3 打開“直流電源”開關(guān)。調(diào)節(jié)“電容變換器”的增益調(diào)節(jié)電位器到中間位置，調(diào)節(jié)螺旋測微器使得電壓溫度頻率表顯示為0。（增益調(diào)節(jié)電位器確定后不能改動）4 調(diào)節(jié)螺旋測微器推進電容傳感器的中間極板（內(nèi)極板）上下移動，每隔0.2mm將位移值與電壓溫度頻率表的讀數(shù)填入表9-1。 表9-1 X

13、(mm)-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8U (mV)33261890-8-18-27-36五、實驗報告 1.根據(jù)表9-1的數(shù)據(jù)作做出電壓位移曲線。2.試分析電容傳感器轉(zhuǎn)接電容變換器的導線為什么要長度一致。實驗十一 霍爾傳感器位移特性實驗一、實驗?zāi)康牧私饣魻杺鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。二、實驗儀器霍爾傳感器、測微頭、電橋、差動放大器、電壓溫度頻率表、直流穩(wěn)壓電源（±4V）三、實驗原理根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢UH=KHIB，其中KH為霍爾系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決定，當通過霍爾組件的電流I一定，霍爾組件在一個梯度磁場中運動時，就可以用來進行位移測量。四、實驗內(nèi)容與步驟1

14、 將懸臂架上測微頭向下移動，使測微頭接觸托盤。按圖11-1接線（將直流穩(wěn)壓電源的GND1與儀表電路共地），輸出Uo接電壓溫度頻率表。2 將“差動放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)至中間位置。3 開啟“直流電源”開關(guān)，電壓溫度頻率表選擇“V”檔，手動調(diào)節(jié)測微頭的位置，先使霍爾片處于磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。4 分別向上、下不同方向旋動測微頭，每隔0.2mm記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變，將讀數(shù)填入表11-1。表11-1。X（mm）1.00.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0U(V)-1.37-1.2-0.86-0.52-0.3500.3

15、20.660.981.271.57圖11-1 霍爾傳感器位移接線圖五、實驗報告根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，作出UX曲線。實驗十六 光纖傳感器位移特性實驗一、 實驗?zāi)康牧私夥瓷涫焦饫w位移傳感器的原理與應(yīng)用。二、實驗儀器Y型光纖傳感器、測微頭、反射面、差動放大器、電壓放大器、電壓溫度頻率表三、實驗原理反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。其原理如圖16-1所示，光纖采用型結(jié)構(gòu)，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光纖，通過光纖傳輸，射向反射面，再被反射到接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接收到的光源與反射體表面的性質(zhì)及反射體到光纖探頭距

16、離有關(guān)。當反射表面位置確定后，接收到的反射光光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當光纖探頭緊貼反射面時，接收器接收到的光強為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強逐漸增加，到達最大值點后又隨兩者的距離增加而減小。反射式光纖位移傳感器是一種非接觸式測量，具有探頭小，響應(yīng)速度快，測量線性化（在小位移范圍內(nèi)）等優(yōu)點，可在小位移范圍內(nèi)進行高速位移檢測。 圖16-1 反射式光纖位移傳感器原理 圖16-2 光纖位移傳感器安裝示意圖四、實驗內(nèi)容與步驟1 將千分尺下移，使其與托盤相接觸，光纖傳感器的安裝如圖16-2所示，光纖分叉兩端插入“光纖插座”中。探頭對準不銹鋼反射面。按圖16-3接線。2 調(diào)節(jié)光纖傳感器的高度，使反射面與光纖探頭端面緊密接觸，固定光纖傳感器。3 將“差動變壓器”與“電壓放大器”的增益調(diào)節(jié)電位器調(diào)到中間位置。打開直流電源開關(guān)。4 將“電壓放大器”輸出端接到電壓溫度頻率表（選擇U），仔細調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓溫度頻率表顯示為零。5 旋動測微頭，使反射面與光纖探頭端面距離增大，每隔.1讀出一次輸出電壓值，填入下表。表16-1X（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Uo(V)0-32mv-63mv-93mv-123mv-149mv-172mv-195mv-218mv-0.22-0.24X（mm）1.11.21.