华中科技大学电气2013级检测技术实验报告讲解.doc

2013 级 《信号与控制综合实验》课程 实 验 报 告 (检测技术实验) 姓 名 学号 专业班号 同 组 者 学号 专业班号 指导教师 日 期 2016.5 实验成绩 评 阅 人 实验评分表 基本实验 实验编号名称/内容（此列由学生自己填写） 实验分值 评分 了解相敏检波器工作原理 20 差动变压器性能检测 10 差动变压器零残电压的补偿 20 差动变压器的标定 30 设计性实验 实验名称/内容 实验分值 评分 PT100 铂热电阻测温实验 40 创新性实验 实验名称/内容 实验分值 评分 教师评价意见 总分 目 录 实验一 了解相敏检波器工作原理 1 实验二 差动变压器性能检测 5 实验三 差动变压器零残电压的补偿 7 实验四 差动变压器的标定 9 实验五 PT100 铂热电阻测温实验 12 心得与自我评价 18 参考文献 18 实验二十二.差动变压器的标定 一．差动变压器的基本结构： 差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上。由于零残电压的存在会造成差动变压器零点附近的不灵敏区，电压经过放大器会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常关系，因此必须采用适当的方法进行补偿。 二．零点残余电压的原因： 二个次级线圈在设计和工艺制作上很难保证完全对称。 复阻抗不容易达到真正平衡。 磁化曲线的非线性产生高次谐波。 线圈中存在铜损电阻及导磁材料的铁损。 分布电容的影响 三．零残电压中主要包含两种波形成份： 1）基波分量：这是由于差动变压器两个次级绕组因材料或工艺差异造等效电路参数（M、L、R）不同，线圈中的铜损电阻及导磁材料的铁损，线圈中线间电容的存在，都使得激励电流与所产生的磁通不同相。 2、高次谐波：主要是由导磁材料磁化曲线非线性引起，由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦波（主要是三次谐波）磁通，从而在二次绕组中感应处非正弦波的电动势。 四．减少零残电压的办法有： 1、尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数和磁路的对称。磁性材料要经过处理，消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。 2、选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路，既可以判别衔铁移动方向又可改善输出特性，减小零点残余电动势。 3、选用补偿电路减小零点残余电动势。如在差动变压器二次侧串、并联适当数值的电阻电容元件，当调整这些元件时，可使零点残余电动势减小。 实验一 了解相敏检波器工作原理 一．实验原理： 相敏检波电路如图所示，图中1 为输入信号端，2为交流参考电压输入端，3 为输出端。4 为直流参考电压输入端。5、6为整形电路将正弦信号转换成的方波信号，使相敏检波器中的电子开关正常工作。当2 、4 端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1-1相敏检波器的工作原理 二．实验目的 1.用示波器二通道观察相敏检测器5、6的波形并记录下观察到的波形。 2.了解相敏检波器整形电路的作用。 三．实验设备 差动变压器；音频振荡器；电桥；差动放大器；移相器；相敏器；相敏检波器；LPF；电压表；示波器；测微仪。 四．实验步骤： 调节音频振荡器输出频率为5kHz，输出幅值为2V，将音频振荡器0端接相敏检波器的输入端1，相敏检波器的输入端连接，低通滤波器的输出端接数字电压表20V。相敏检波器的交流参考电压输入端2分别接0 ， 180 ，使相敏检波器的输入信号和交流参考电压分别同相或者反相，用示波器两通道观察相敏检测器输出端3的波形变化和电压表电压值的变化 注意：此时差动放大器的增益要比较小，稍有增益即可，示波器的“触发”方式要选择正确。可以看出，当相敏检波器的输入信号和开关信号反相时，输出为正极性的全波整流信号，电压表只是正极性方向最大值，反之，则输出负极性的全波整流波形，电压表指示负极性的最大值。 用示波器两通道观察相敏检测器插口5 、6 的波形。可以看出，相敏检波器中整形电路的作用是将输入的正弦波转换成方波，使相敏检波器中的电子开关能正常