传感器与检测技术实验报告.doc

xxx信息工程类实验报告课程名称：传感器与检测技术姓 名：xxx系：电子信息工程专 业：电子信息工程年 级：xxx级学 号：xxx指导教师：xxx职 称：副教授2010年 1 月 8 日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1实验一 移相器实验xxx2实验二 相敏检波实验xxx3实验三 热电偶原理及现象xxx4实验四 差动变压器的应用xxx5实验五 霍尔式传感器的应用xxx67891011121314151617181920xxx信息工程类实验报告系： 电子信息系 专业： 电子信息工程 年级： xxx级 姓名： xxx 学号： xxx 实验课程： 传感器与检测技术 实验室号：_ 田410_ 实验设备号： 09 实验时间： 09.12.17 指导教师签字： 成绩： 实验一 移相器实验一、实验目的和要求了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况。二、实验原理该电路的闭环增益为： 把拉普拉氏算符换成频率域的参数，则得到： 又改写为： 在实验电路中，常设定幅频特性=1，为此选择参数R1=RF=10K由上，R=20K,则输出幅度与频率无关，闭路增益可简化为： 当R=2R1=2RRF时，=1。由上式可以得到相频特性表达式： 由表达式和正切三角函数半角公式可以得到： 因此可以得到相移为： 电阻R可以在很宽的范围内变化，当WRC很大是相移-，式中负号表示相位超前，如将电路中R和C互换位置，则可得到相位滞后的情况。如果阻容网络Rc不变，则相移将随输入信号的频率而改变。 图 1三、实验主要仪器设备1、移相器2、音频振荡器3、双线（双踪）示波器4、主、副电源四、操作方法与实验步骤1、了解移相器在实验仪器所在位置及电路原理（见图2）,将音频振荡器的信号引入移相器的输入端（音频信号从00、1800插口输出均可），开启主、副电源。2、将示波器的两根线分别接到移相器的输入和输出端，调整示波器，观察示波器的波形。3、旋动移相器上的电位器，观察两个波形间相位的变化。4、改变音频振荡器的频率，观察不同频率的最大移相范围。 图 2五、实验内容及实验数据记录根据电路原理图图2连接好电路，通过设置音频振荡器然后调整移相器的相位差观察得到下列波形图：（1）两个波形相位差为0o时两列波重合，图形如下：（2）两个波形相位差在0o到180o时波形如下：（3）两个波形相位差为180o时两列波相反，图形如下：六、质疑、建议、问题讨论六、质疑、建议、问题讨论通过此次试验使我开始了解运算放大器构成的移相电路的原理及工作情况。从实验中也了掌握移相器的使用。还有就是音频振荡器，双线（双踪）示波器。实验中也碰到不少问题，起初有点烦躁，不过通过同学老师的帮忙也慢慢得到了解决，问题也逐步解xxx信息工程类实验报告系： 电子信息系 专业： 电子信息工程 年级： xxx级 姓名： xxx 学号： xxx 实验课程： 传感器与检测技术 实验室号：_ 田410_ 实验设备号： 09 实验时间： 09.12.17 指导教师签字： 成绩： 实验二 相敏检波实验一、实验目的和要求了解相敏检波器电路的原理和工作情况。二、实验原理相敏检波电路如图（7）所示：图中（1）为输入信号端，（3）为输出端，（2）为见刘参考电压电输入端，（4）为直流参考电压输入。当（2）、（4）输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使D和J处于开关状态，从而把（1）端输入的正弦信号转换成半波整流信号。图 （7）三、实验主要仪器设备相敏检波器、移相器、音频振荡器、双线示波器（自备）、直流稳压电源、低通滤波器、电压表、频率表、主、副电源。四、操作方法与实验步骤1、了解相敏检波器和低通滤波器在试验仪板上的符号。2、根据图6A的电路接线，将音频振荡器的信号00输出端输出至相敏检波器的输入端（1），把直流稳压电源+2V输出接至相敏检波器的参考输入端（DC），把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端（1）和输出端（3）组成一个测量线路。 图 6A3、调整好示波器，开启主、副电源，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压峰峰值为4V。观察输入和输出的相位和幅值关系。4、改变参考的电源的极性（除去直流稳压电源+2V输出端与相敏检波器参考输入端（DC）的连线，把直流稳压电源的-2V输出接至相敏检波器的参考输入端（DC），观察输入和输出波形的相位和幅值的关系。由此可得出结论：当参考电压为正时，输入和输出 同 相；当参考电压为负时，输入和输出 反 相，此电路的放大倍数为 2 倍。5、关闭主、幅电源，根据图6B电路重新接线，将音频振荡器的信号从00输出端输出至相敏检波器的输入端（1），将从00输出端输出接至相敏检波器的参考输入端（2），把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入（1）和输出端（3），将相敏检波器输出端（3）同时与低通滤波器的输入端连接起来，将低通滤波器的输出端和直流电压表连接起来，组成一个测量线路。（此时，电压表置于20V档）6、开启主、幅电源，调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。（单位：V）Vip-p0.5124816V00.030.120.300.741.533.327、关闭主、幅电源，根据图6C电路重新接线，将音频振荡器的信号从00输出端输出至相敏检波器的输入端（1），将从1800输出端输出接至移相器的输入端，将移相器的输出端接至相敏检波器的输入（2），把示波器的两根输入线分别接至相敏检波器的输入（1）和输出端（3），将相敏检波器输出端（3）同时与低通滤波器的输入端连接起来，将低通滤波器的输出端和直流电压表连接起来，组成一个测量线路。8、开启主、幅电源，转动移相器上的移相电位器，观察示波器的显示波形及电压表的读数，使得输出最大。9、调整音频振荡器的输出幅度，同时记录电压表的读数，填入下表。（单位:V）Vip-p0.51246816V00.080.110.190.371.001.383.17五、实验内容及实验数据记录根据电路原理图图6A接好电路，调整好示波器，开启主、副电源，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压峰峰值为4V。改变参考的电源的极性（除去直流稳压电源+2V输出端与相敏检波器参考输入端（DC）的连线，把直流稳压电源的-2V输出接至相敏检波器的参考输入端（DC），观察输入和输出波形的相位和幅值的关系。由此可得出结论：当参考电压为正时，输入和输出 同 相；当参考电压为负时，输入和输出 反 相，此电路的放大倍数为 2 倍。实验图片如下，下面是参考电压为正时的波形图：下面是参考电压为负时的波形图：根据电路原理图图6C接好电路,调整好示波器,开启主、幅电源，转动移相器上的移相电位器，调整音频振荡器的输出幅度，实验波形图如下：实验中的到的数据记录在上面的表格中。六、质疑、建议、问题讨论通过此次试验，是我相敏检波器电路的原理和工作情况有了比较深的了解，还有相敏检波器和低通滤波器在试验仪板上的符号，一次次的重复操作是我慢慢的记下了这些符号，到后面也能够熟练的操作了！试验比较顺利，同组的同学比较能干！做起实验来，一步步的比较清晰比较快了一点，讨论的也比较详细，做xxx信息工程类实验报告系： 电子信息系 专业： 电子信息工程 年级： xxx级 姓名： xxx 学号： xxx 实验课程： 传感器与检测技术 实验室号：_ 田410_ 实验设备号： 09 实验时间： 09.12.17 指导教师签字： 成绩： 实验三 热电偶原理及现象一、实验目的和要求1、观察了解热电偶的结构2、熟悉热电偶的工作特性3、学会查阅热电偶分度表二、实验原理两种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常两种不同金属的这种组合成为热电偶。三、实验主要仪器设备1、+15V不可调直流稳压电源2、差动放大器3、电压表4、电热器5、水银温度计（自备）6、主、副电源四、操作方法与实验步骤1、了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜-康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，两个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。2、按图4接线，开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使电压表显示零，记录下自备温度计的室温（此时的温度为零端温度）。3、将+15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地（加热时间不要超过2分钟）。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的读数E。4、用自备的温度计测出上梁表面热电偶的温度t并记录下来5、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab（t，t0）=Eab（t，tn）+Eab（tn，t0），计算热端温度为t，冷端温度为0时的热电势，Eab（t，t0），根据计算结果，查分度表得到温度t。6、热电偶测得温度值与自备温度计测得的温度值相比较（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶，并非标准热电偶，只要了解热电势现象）。7、实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器+15V电源（自备温度计测出温度后马上拆去+15V电源连接线），其他旋钮置原始位置。五、实验内容及实验数据记录根据电路原理图图4接好电源电路，开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使电压表显示零，将+15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地（加热时间不要超过2分钟）。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的读数E。实验数据为：E=-0.14六、质疑、建议、问题讨论通过此次试验，我认识到了许多以前未曾了解的知识，积累了蛮多宝贵的经验！实验中我仔细观察了热电偶的结构，对其有了比较具体的了解， 同时，此次试验让我熟悉热电偶的工作特性，这对我以后应用于此相关的知识有很大的帮助！还有就是实验中我学会查阅热电偶分度表，也体会到了、知道了两种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常两种不同金属的这种组合成为热电偶，这些预习中的理论原理。xxx信息工程类实验报告系： 电子信息系 专业： 电子信息工程 年级： xxx级 姓名： xxx 学号： xxx 实验课程： 传感器与检测技术 实验室号：_ 田410_ 实验设备号： 09 实验时间： 09.12.18 指导教师签字： 成绩： 实验四 差动变压器的应用一、实验目的和要求了解差放变压器的实际应用。二、实验原理电子秤的原理为差动变压器的静态位移性能。差动变压器的输出电压的有效值可以近似用关系式：表示，式中Lp、Rp为初级线圈电感和损耗电阻，Ui、w为激励电压和频率，M1、M2为初级与次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，若RP2w2LP2,则输出电压U0受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当w2LP2RP2时输出U0与w无关，当然w过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。通过对电路调节使电路输出的电压值为重量的对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即可成为一台原始电子称。三、实验主要仪器设备 音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、电压表、电桥、砝码、振动平台、主、副电源。四、操作方法与实验步骤1、按图12接线，开启主、副电源，利用示波器观察调节音频振动器的幅度钮，使音频振荡器的输出为峰一峰值2V。2、调整电桥平衡电位器W1和W2，使电压表和示波器显示最小；稳定数分钟后，提高示波器灵敏度，再仔细调整电桥平衡电位器W1和W2、差动调零旋钮及移相器旋钮，使电压表显示进一步最小，示波器的波形大致为一条水平线。3、适当调整差动放大器的放大倍数，使在称重平台上放上数量的砝码时电压表指示不溢出。4、去掉砝码，必要的话将系统重新调零。然后逐个加上砝码，读出表头读数，记下实验数据，填入下表：W（g）20406080100V（v）0.040.050.070.130.23五、实验内容及实验数据记录实验所得的数据填入下表：W（g）20406080100V（v）0.040.050.070.130.23六、质疑、建议、问题讨论从预习中我知道了电子秤的原理为差动变压器的静态位移性能。实验是跟着原理的思路去做完的，说每一步都会有比较深刻的了解与认识！一个实验下来我知道了很多，如当初级线圈激励频率太低时，若RP2w2LP2,则输出电压U0受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当w2LP2RP2时输出U0与w无关，当然w过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。还有差放变压器的实际应用有了一定的了解，跟单纯的看书本理论是完全不同的体会！感觉很切实。xxx信息工程类实验报告系： 电子信息系 专业： 电子信息工程 年级： xxx级 姓名： xxx 学号： xxx 实验课程： 传感器与检测技术 实验室号：_ 田410_ 实验设备号： 09 实验时间： 09.12.18 指导教师签字： 成绩： 实验五 霍尔式传感器的应用1、 实验目的和要求了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。2、 实验原理电子秤原理为霍尔传感器的直流激励特性原理，即霍尔式传感器是由工作在四个方形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电视输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静态位移。通过对电路调节使电路输出的电压值为重量的对应值。3、 实验主要仪器设备霍尔片、磁路系统、差动放大器、直流稳压电源、电桥、砝码、电压表、主、副电源、振动平台。4、 操作方法与实验步骤1、 开启主、副电