传感器实验七-九

-.z.实验七移相器实验一、实验目地：了解运算放大器构成的移相电路和它的原理及工作情况。二、根本原理：图5为移相电路示意图，由移相器电路构造图可求得该电路的闭环增益G(s)则当时有：由正切三角函数半角公式可得：从上式可以看出，调节电位器将产生相应的相位变化。三、需用器件与单元：移相器/相敏检波器/低通滤波器模块、音频振荡器、双线〔双踪〕示波器〔自备〕、直流稳压电源±15V。四、实验步骤：1、了解移相器原理，即通过调节电位器使交流信号产生相位的变化。2、将音频振荡器的信号引入移相器的输入端〔音频信号从插口输出均可〕，将±15V电源及地线接入移相器模块，合上主控箱电源。3、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。4、调节移相器上的电位器，观察两个波形间相位的变化。5、改变音频振荡器的频率，观察不同频率的最大相移范围。五、思考题：1、根据根本原理公式，分析本移相器的工作原理，并解释所观察到的现象。考前须知：本实验台中音频信号由函数发生器产生，所以通过移相器后波形局部都有些畸变，这不是仪器故障。正确选择示波器中的"触发〞形式，以保证双踪示波器能看到波形的变化。实验八相敏检波器实验一、实验目的：了解相敏检波器的原理及工作情况。二、根本原理：相敏检波器模块示意图如下所示，图中Vi为输入信号端，Vo为输出端，AC为交流参考电压输入端，DC为直流参考电压输入。当有脉冲符号的两个端子为附加观察端。三、需用器件与单元：移相器/相敏检波器/低通滤波器模块、音频振荡器、双踪示波器〔自备〕、直流稳压电源±15V、±2V、转速/频率表、数显电压表。四、旋钮初始位置：转速/频率表置频率档，音频振荡器频率为4KHz左右，幅度置最小〔逆时针到底〕，直流稳压电源输出置于±2V档。五、实验步骤：1、了解移相器/相敏检波器/低通滤波器模块上的符号布局，接入电源±15V及地线。2、根据如下的电路进展接线，将音频振荡器的信号输出端和移相器及相敏检波器输入端Vi相接，把示波器两根输入线分别接至相敏检波器的输入端Vi和输出端Vo组成一个测量线路。3、将主控台电压选择拨段开关拨至±2V档位，改变参考电压的极性〔通过DC端输入+2V或者-2V〕，观察输入和输出波形的相位和幅值关系。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。4、调整好示波器，调整音频振荡器的幅度旋钮，示波器输出电压为峰-峰值4V，通过调节移相器和相敏检波器的电位器，使相敏检波器的输出Vo为全波整流波形。六、思考题：根据实验结果，可以知道相敏检波器的作用是什么？移相器在实验线路中的作用是什么？〔即参考端输入波形相位的作用〕。实验九交流全桥的应用——振动测量实验一、实验目的：了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。二、根本原理：对于交流应变信号用交流电桥测量时，桥路输出的波形为一调制波，不能直接显示其应变值，只有通过移相检波和滤波电路后才能得到变化的应变信号，此信号可以从示波器读得。三、需用器件与单元：音频振荡器、低频振荡器、万用表〔自备〕、应变式传感器实验模块、移相/相敏检波/低通滤波器模块、振动源模块、示波器〔自备〕。四、实验步骤：1、应变式传感器实验模块上的应变传感器不用，改为转动、振动模块振动梁上的应变片〔即振动模块上的应变输出，应变片以按全桥方式连接〕。2、按振动台模块上的应变顺序，用连接线插入应变传感器实验模块上。组成全桥。接线时应注意连接线上每一个插头的意义，对角线的阻值为350Ω左右，假设二组对角线阻值均为350Ω，则接法正确。3、按图接线，接好交流电桥调平衡电路及系统〔音频振荡器接Lv输出端接全桥电路一端，另一端接Lv的"地〞端〕，为交流电桥调平衡网络，同时将模块左上方拨段开关拨至"交流〞档，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，将音频振荡器的频率调节到5KHz左右，幅度调节到10〔频率可用数显表Fin监测，幅度可用示波器监测〕。将顺时针调节到最大，用示波器观察〔如果增益不够大，则〕,调节电位器使得示波器显示接近直线〔示波器的电压轴为0.1V/div，时间轴为0.1ms/div〕。且用手按动圆盘，波形幅值有明显变化。将示波器接入相敏检波的输出端，观察示波器的波形，调节以及移相器和相敏检波器的旋钮，使示波器显示的波形无上下且最小〔参考位置：示波器二栋Y轴为0.1V/div，*轴为0.2ms/div〕，用手按下振动圆盘〔且按住不放〕，调节移相器与相敏检波器旋钮〔前面实验已介绍移相器和相敏检波器原理〕，使示波器显示的波形有检波趋向，即显示如下波形：4、将低频振荡器输出接入振动模块低频输入插孔，调节低频振荡器输出幅度和频率使振动台〔圆盘〕明显振动〔调节频率和幅度时应缓慢调节〕。5、调节示波器电压轴为50mv/div或100mv/div、*轴为10ms/div或5ms/div或2ms/div，用示波器观察差动放大器输出端〔调幅波〕和相敏检波器输出端〔解调波〕及低通滤波器输出端〔包络线波形——传感器信号〕波形，调节实验电路中各电位器旋钮，用示波器观察各环节波形，体会电路中各电位器的作用。在应变梁振动时，观察波形，此时为接近包络线。将连接到相敏检波器Vi。观察此时相敏检波器输出Vo波形。此时接近再观察此时低通滤波器输出端为正弦波调节电位器使各波形接近理论波形，并使低通滤波器输出波形不失真，并且峰-峰值最大。6、固定低频振荡器幅度旋钮位置不变，低频输出端接入数显单元的，把数显表的切换开关打到频率档监测低频频率。调节低频输出频率，用示波器读出低通滤波器输出Vo的电压峰-峰值，填入表1-5。表1-5f(Hz)Vo(p-p)从实验数据得振动梁的自振频率为__________Hz。五、思考题：1、在交流电桥测量中，对音频振荡器频率和被测梁振动频率之间有什么要求？2、请归纳直流电桥和交流电桥的特点。小结：电阻应变式传感器从1938年开场使用到目前，仍然是当前称重测力的主要工具，电阻应变式传感器最高