shiyan1传感器

1、一、实验目的一、实验目的：1 1熟悉由运算放大器构成移相电路的组成与工熟悉由运算放大器构成移相电路的组成与工作原理。作原理。4.4.熟悉相敏检波器在检测技术中的运用。熟悉相敏检波器在检测技术中的运用。2.2.熟悉相敏检波器的工作原理及其使用方法。熟悉相敏检波器的工作原理及其使用方法。3 3观测移相电路的功能及其使用方法。观测移相电路的功能及其使用方法。通过本次实验了解并掌握感测技术中常用的通过本次实验了解并掌握感测技术中常用的信号处理电路的组成与功能信号处理电路的组成与功能. .5.5.进一步熟悉并掌握常用电子测量仪器的运用。进一步熟悉并掌握常用电子测量仪器的运用。二二 、 实验内容实验内容

2、1.移相器的功能检测移相器的功能检测2.2.移相器的频率特性检测移相器的频率特性检测3.3.移相器的李沙育图形观测移相器的李沙育图形观测4.4.相敏检波器的直流控制功能检测。相敏检波器的直流控制功能检测。 5.5.相敏检波器的交流控制功能检测相敏检波器的交流控制功能检测6.6.相敏检波器检幅特性测量相敏检波器检幅特性测量7.7.相敏检波器的鉴相特性相敏检波器的鉴相特性三、实验应知知识三、实验应知知识1.1.移相器的电路组成移相器的电路组成实验仪中的移相器电路原理图与面板布局图如图所示实验仪中的移相器电路原理图与面板布局图如图所示 移相器由移相器由两级运算放大两级运算放大器构成，其中，器构成，其

3、中，运算放大器运算放大器A1A1与移相网络与移相网络R1R1、R2R2、W1W1、C1C1构构成微分电路成微分电路, ,实现超前移相实现超前移相器。器。 运算放大器运算放大器A2A2与移相网络与移相网络R4R4、R5R5、W2W2、C2C2构成积分电路构成积分电路, ,实实现滞后移相器。改变现滞后移相器。改变W1W1与与W2W2的大小，可以改变输出信号的相位。的大小，可以改变输出信号的相位。2.2.相敏检波器的电路组成相敏检波器的电路组成 能够鉴别调制信号的相位，同时还具有选频能力的电子电路能够鉴别调制信号的相位，同时还具有选频能力的电子电路, ,称为称为相敏检波器相敏检波器. .实验仪中的实

4、验仪中的相敏检波器相敏检波器电路组成与面板布局如图所示电路组成与面板布局如图所示: : 相敏检波器模块主要由三部分组成：一是由运算放相敏检波器模块主要由三部分组成：一是由运算放大器大器A1A1构成的整形电路部分，用于对参考信号的处理；构成的整形电路部分，用于对参考信号的处理；二是由场效应管构成的电子开关电路部分，控制相敏二是由场效应管构成的电子开关电路部分，控制相敏检波器；三是由运算放大器检波器；三是由运算放大器A2A2构成的相敏检波器部分。构成的相敏检波器部分。当（当（2 2）端的控制电压为高电平时，二极管）端的控制电压为高电平时，二极管D D截止，开截止，开关管栅极关管栅极G G为低电平，

5、为低电平，BGBG截止，相当开关断开。此时，截止，相当开关断开。此时，相敏检波器为反相运算放大器，输入与输出信号反相。相敏检波器为反相运算放大器，输入与输出信号反相。当（当（2 2）端的控制电压为低电平时，二极管）端的控制电压为低电平时，二极管D D导通，开导通，开关管栅极关管栅极G G为高电平，为高电平，BGBG导通，相当开关接通。此时，导通，相当开关接通。此时，相敏检波器为同相运算放大器，输入与输出信号同相。相敏检波器为同相运算放大器，输入与输出信号同相。3.3.示波器线性扫描法的相位测量：示波器线性扫描法的相位测量：=X（cm）/TX)cm)360 四、实验应会技能四、实验应会技能一一.

6、 .移相器的功能检测移相器的功能检测 关闭仪器总电源，按图连接实关闭仪器总电源，按图连接实验线路。验线路。将将音频振荡器输出的标准信号音频振荡器输出的标准信号2KHZ/2Vp-p 2KHZ/2Vp-p 由由“0 0度或度或180180度度” ” 端口输端口输出，加入移相器的输入端出，加入移相器的输入端。并。并用示波用示波器的器的“CH1”CH1”通道检测输入信号。通道检测输入信号。 开启实验仪、移相器模块电源，用示波器的开启实验仪、移相器模块电源，用示波器的“CH2”CH2”通道观察移通道观察移相器的输出端相器的输出端的输出信号波形。的输出信号波形。旋转移相器旋钮置最小（逆时针到底），用示波器

7、检测此时输入旋转移相器旋钮置最小（逆时针到底），用示波器检测此时输入信号与输出信号。并绘出两信号的电波形，计算出两信号的相位差。信号与输出信号。并绘出两信号的电波形，计算出两信号的相位差。 旋转移相器旋钮置最大（顺时针到底），用示波器检测此时输入旋转移相器旋钮置最大（顺时针到底），用示波器检测此时输入信号与输出信号。并绘出两信号的电波形，计算出两信号的相位差。信号与输出信号。并绘出两信号的电波形，计算出两信号的相位差。 二二. .移相器的频率特性检测移相器的频率特性检测 关闭仪器总电源，按图连接实验线路。关闭仪器总电源，按图连接实验线路。 将音频振荡器输出的标准信号将音频振荡器输出的标准信号2

8、KHZ/2Vp-p 由由“0度或度或180度度” 端端口输出，加入移相器的输入端口输出，加入移相器的输入端。并用示波器的。并用示波器的“CH1”通道检测通道检测输入信号。输入信号。 开启实验仪、移相器模块电源，用示波器的开启实验仪、移相器模块电源，用示波器的“CH2”CH2”通道观察移相器的输出端通道观察移相器的输出端的输出信号波形。的输出信号波形。 分别将实验仪中的音频振荡器输出的标准信号分别将实验仪中的音频振荡器输出的标准信号“0 0度或度或180180度度”改为改为1KHZ/2Vp-p1KHZ/2Vp-p、4KHZ/2Vp-p4KHZ/2Vp-p，按实验，按实验1 1步骤中的步骤中的完成

9、实验。完成实验。 旋转移相器旋钮置最小（逆时针到底），用示波器旋转移相器旋钮置最小（逆时针到底），用示波器检测此时输入信号与输出信号。并绘出两信号的电波检测此时输入信号与输出信号。并绘出两信号的电波形，计算出两信号的相位差。形，计算出两信号的相位差。 旋转移相器旋钮置最大（顺时针到底），用示波器旋转移相器旋钮置最大（顺时针到底），用示波器检测此时输入信号与输出信号。并绘出两信号的电波检测此时输入信号与输出信号。并绘出两信号的电波形，计算出两信号的相位差。形，计算出两信号的相位差。 根据实验的数据结果，说明移相器对不同频率的相根据实验的数据结果，说明移相器对不同频率的相移有何区别？得出你的结论。

10、移有何区别？得出你的结论。三三. .移相器的利萨如图形观测移相器的利萨如图形观测 关闭仪器总电源，按图连接实验线路。关闭仪器总电源，按图连接实验线路。用用音频振荡器输出标准信号音频振荡器输出标准信号2KHZ/2Vp-p 2KHZ/2Vp-p 由由“0 0度或度或180180度度” ” 端口输端口输出，加入移相器的输入端出，加入移相器的输入端。 开启实验仪、移相器模块电源。将移相器旋钮置最小，开启实验仪、移相器模块电源。将移相器旋钮置最小，用示波器的用示波器的“CH2”CH2”通道观察移相器的输出端通道观察移相器的输出端的输出信的输出信号波形。号波形。 按示波器（泰克按示波器（泰克1002100

11、2）面板上的）面板上的“DISPLSY”DISPLSY”功能功能键，再用菜单键，再用菜单“格式格式”功能键选功能键选“XY”XY”即可显示利萨如即可显示利萨如图形，记录实验结果。图形，记录实验结果。 将将移相器旋钮置最大（顺时针到底），用示波器检测移相器旋钮置最大（顺时针到底），用示波器检测此时输入信号与输出信号的利萨如图形。尔后，旋转移此时输入信号与输出信号的利萨如图形。尔后，旋转移相器旋钮，用示波器显示的利萨如图形完成下图填空相器旋钮，用示波器显示的利萨如图形完成下图填空 四、相敏检波器的直流控制功能检测四、相敏检波器的直流控制功能检测 按图的实验电路接线。将音频信号按图的实验电路接线。将

12、音频信号4KHZ/2V p-p4KHZ/2V p-p（0 0度）信号，模拟待检测信度）信号，模拟待检测信号，加入相敏检波器的输入端号，加入相敏检波器的输入端。 将直流电压将直流电压+2V+2V加入相敏检波器的参考加入相敏检波器的参考( (控制控制) )电压输电压输入端入端。 将音频信号将音频信号180180度度/4KHz/2V p-p/4KHz/2V p-p信号加入相敏检波信号加入相敏检波器的交流控制端器的交流控制端。用示波器的。用示波器的“CH1CH1、CH2”CH2”通道，通道，同时观测相敏检波器输入信号、输出信号的相位与幅同时观测相敏检波器输入信号、输出信号的相位与幅值关系，尔后用值关系

13、，尔后用“CH2”CH2”通道观测附加端口通道观测附加端口端与端与端端的信号波形，绘出波形图。的信号波形，绘出波形图。通过以上实验结果，可以得出结论：相敏检波器中的整通过以上实验结果，可以得出结论：相敏检波器中的整形电路的作用是将输入的形电路的作用是将输入的 波转换变成波转换变成 ，使相敏检波器中的电子开关电路能正常工作。使相敏检波器中的电子开关电路能正常工作。五相敏检波器的交流控制功能检测五相敏检波器的交流控制功能检测 关闭仪器总电源，按图连接实验电路与准备信号源。关闭仪器总电源，按图连接实验电路与准备信号源。 开启实验仪电源，用示波器的开启实验仪电源，用示波器的“CH1CH1、CH2”CH

14、2”通道分通道分别别接相敏检波器的输入端接相敏检波器的输入端和输出端和输出端，组成一个测量，组成一个测量电路。同时观测相敏检波器输入信号、输出信号的相位电路。同时观测相敏检波器输入信号、输出信号的相位与幅值关系与幅值关系. .再用再用”CH2”CH2”观测附加观测附加端口端口端与端与端的信端的信号号波形，波形，绘出波形图。绘出波形图。 将音频信号将音频信号180180度度/4KHz/2V p-p/4KHz/2V p-p信号加入相敏检波器信号加入相敏检波器的交流控制端的交流控制端。用示波。用示波器的器的“CH1CH1、CH2”CH2”通道，同时观测相敏检波器输入信号、通道，同时观测相敏检波器输入

15、信号、输出信号的相位与幅值关输出信号的相位与幅值关系，尔后用系，尔后用“CH2”CH2”通道观测附加端口通道观测附加端口端与端与端的信号端的信号波形，绘出波形图。波形，绘出波形图。通过以上实验结果，可以得出结论：相敏检波器中的整通过以上实验结果，可以得出结论：相敏检波器中的整形电路的作用是将输入的形电路的作用是将输入的 波转换变成波转换变成 ，使相敏检波器中的电子开关电路能正常工作。使相敏检波器中的电子开关电路能正常工作。六六. .相敏检波器检幅特性测量相敏检波器检幅特性测量 关闭仪器总电源，按图连接实验电路与准备信号源。关闭仪器总电源，按图连接实验电路与准备信号源。 将音频信号将音频信号0

16、0度度/4KHz/4KHz信号分别加入相敏检波器的输入信号分别加入相敏检波器的输入端端和交流参考电压控制端和交流参考电压控制端，即两信号同相。按表，即两信号同相。按表1 1所所给数据，改变音频信号的输入幅值给数据，改变音频信号的输入幅值Vp-pVp-p，分别读出电压，分别读出电压表显示的输出电压数值，填入表表显示的输出电压数值，填入表1 1中。中。输入V P-P0.5V1V2V4V8V10V输出V0 (V) 改变交流参考电压控制端改变交流参考电压控制端为为180180度，即使两信号相度，即使两信号相位反相。按表位反相。按表2 2所给数据，改变音频信号的输入幅值所给数据，改变音频信号的输入幅值V

17、p-pVp-p，分别读出电压表显示的输出电压数值，填入表分别读出电压表显示的输出电压数值，填入表2 2中。中。输入V P-P0.5V1V2V4V8V10V输出V0 (V)通过以上实验结果，可以看出：通过以上实验结果，可以看出： 当相敏检波器的输入信号与开关信号当相敏检波器的输入信号与开关信号 相相时，输出为时，输出为 极性的极性的 波形，电压波形，电压表指示为表指示为 极性的电压值。极性的电压值。 当相敏检波器的输入信号与开关信号当相敏检波器的输入信号与开关信号 相相时，输出为时，输出为 极性的极性的 波形，电压波形，电压表指示为表指示为 极性的电压值。极性的电压值。七相敏检波器的鉴相特性七相

18、敏检波器的鉴相特性 关闭仪器总电源，按图连接实验电路与准备信号源。关闭仪器总电源，按图连接实验电路与准备信号源。将音频振荡器的将音频振荡器的“激励信号激励信号”调到调到4KHz/4KHz/幅度（幅度（1Vp-p1Vp-p）适）适当的位置，不要过大，并保持音频振荡器输出幅值不变。当的位置，不要过大，并保持音频振荡器输出幅值不变。旋转移相器的电位器旋钮，改变参考电压的相位为某一旋转移相器的电位器旋钮，改变参考电压的相位为某一定值，用示波器观察定值，用示波器观察敏检波器（敏检波器（2)2)(6(6）端信号电压波形，绘出波形图和读出）端信号电压波形，绘出波形图和读出对应的电压表值。对应的电压表值。 旋转移相器旋钮，使直流毫伏表电压指示为零，将示旋转移相器旋钮，使直流毫伏表电压指示为零，将示波器接至相敏检波器交波器接至相敏检波器交流参考端（流参考端（5 5）上，观察此时相敏检波器输入与输出的相）上，观察此时相敏检波器输入与输出的相位差为多少度并记录。位差为多少度并记录。 旋转移相器旋钮，使直流毫伏表电压指示为最大，将旋转移相器旋钮，使直流毫伏表电压指示为最大，将示波器接至相敏检波器示波器接至相敏检波器流参考端（流参考端（5 5）上，观察此时相敏检波器输入与输出的相）上，观察此时相敏检波器输入与输出的相位差为多少度并记录。位差为多少度并记录。根据实验结果，说明相敏检波器