传感器实验总报告-信号与测试技术.docxVIP

信号与测试技术实 验 报 告实验一电感式传感器实验实验二活塞压力计静态校准实验实验三超声测距实验实验四金属箔式应变计实验实验五电容传感器实验实验总结姓名：陈逸人 学号 班级：110325班同组： 颜绍林 单位：自动化科学与电气工程学院实验一电感式传感器实验一．实验目的1.了解电感式传感器的基本组成及工作原理；2.了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性；3.了解移相器的工作原理；4.了解相敏检波器的工作原理；二．实验仪器电感式传感器实验模块实验模块公共电路示波器：DS5062CE信号发生器：DG1011型稳压电源：±12V万用表VC9806电源连接电缆2根螺旋测微仪三．实验原理实验框图电感式传感器实验框图如下图所示。从图中看到，实验系统包括差动变压器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、信号源、电压表，另外还包括示波器。差动变压器结构及原理电感式传感器是一种将位置量的变化转为电感量变化的传感器。电感元件的基本特性方程为：式中，为电感线圈的匝数；为空气的导磁率；为气隙的截面积；?为气隙长度；为电感量。差动变压器的位移测量原理：差动变压器就是一种电感式传感器。差动变压器由衔铁、初级线圈和次级线圈组成，初级线圈是差动变压器激励，相当于变压器原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的，其原理见下图差动变压器输出信号的特点：输出特性见下图。差动变压器的输出为调幅信号，反映了位移的大小和方向，只有经过相应电路才能提取出这两个信息。如下面第二张图所示，其中，（a）为调制信号（位移），（b）为载波信号，（c）为调幅信号。差动变压器零残电压及补偿由于衔铁在中间位置时，次级输出不为0，因此存在零点残余电压。零点残余电压的影响：造成差动变压器零点附近的不灵敏区；此电压经过放大器会使放大器未级趋向饱和，影响电路正常工作。零点残余电压的补偿：从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对称。采用相敏检波电路。选用补偿电路。分析差分放大器的功能：电桥及差动放大电路如下图所示。其功能为：对信号进行放大，进行零点残余电压补偿。分析移相器功能及相位差同差动变压器输出电压的关系：移相器电路示意如下图所示。其功能为调节输入信号与输出信号之间的相位，进行相位补偿。通过对电路的闭环增益的推导，可得此式为移相器输出信号和输入信号之间的相移。调节可改变相移。分析相敏检波器工作原理及功能相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。相敏检波电路如下图所示：图中①为输入信号端，②为交流参考电压输入端，③为检波信号输出端，④为直流参考电压输入端。当②、④端输入控制电压信号时，通过差动电路的作用使D 和J 处于开或关的状态，从而把①端输入的正弦信号转换成全波整流信号。其功能为：使电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，在此实验是为了进行零点补偿。四．数据分析及处理分析测量数据，作出电压-位移曲线，拟合出电压-位移表达式：差动变压器测量数据（采用静态标定步骤进行正反三次循环）第一次正循环位移mm0123456789电压Vp-p-1.84-1.79-1.73-1.65-1.56-1.45-1.31-1.15-0.97-0.78位移mm10111213141516171819电压Vp-p-0.57-0.34-0.120.130.350.580.791.011.181.33位移mm202122232425电压Vp-p1.491.591.681.761.811.87第一次反循环位移mm25242322212019181716电压Vp-p1.871.811.761.681.591.491.331.171.000.78位移mm1514131211109876电压Vp-p0.570.360.13-0.12-0.35-0.58-0.79-0.97-1.16-1.31位移mm543210电压Vp-p-1.44-1.56-1.65-1.73-1.78-1.84第二次正循环位移mm0123456789电压Vp-p-1.84-1.78-1.73-1.66-1.57-1.45-1.30-1.17-0.98-0.77位移mm10111213141516171819电压Vp-p-0.58-0.35-0.130.130.360.570.800.991.171.31位移mm202122232425电压Vp-p1.481.591.661.751.811.88第二次反循环位移mm25242322212019181716电压Vp-p1.871.811.761.681.591