传感器设计基础实验2-2要点.docx
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1、中山大学物理学院、东校区实验中心编制传感器设计基础实验实验报告三、实验数据记录与处理1、实验部分四相敏检波器实验(1)根据图4A进行连线:相敏检波器音频振荡器OOODCJI-TL直流恒压源图4A观察输入与输出波的相位和幅值关系:GND示波器M 际;0.000sMEASUREPfc-Ffc6现理也PJt-PJrCH1发现输入和输出的波形同相并且幅值相等。改变参考电压的极性(除去直流包压源+2V输出端与相敏检波器参考输入端 DC的连 线,把直流包压源的-2V输出接至相敏检波器的参考输入端 DQ,观察输入和输出波形 的相位和幅值关系:发现输入和输出的波形反相,并且幅值相等。结论:当参考电压为正时,输
2、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1。(2)根据图4B重新接线,在电路中加入低通滤波器V音频振荡器PageofGND相救检波器 示波器 低通滤波器 万用表观察Vi与Vo的波形如下:MEASUREPk-Pk2J8VPk-Pfc 2.T8VPk-Pk72.7BV前1 7 一54所i炉500mV CH2 500mV M 100ns vertical poshton 0.36 diw C1&0mV .匚可以看出,Vi与Vo同相且幅值相等。调整音频振荡器的输出幅度 Vip-p,同时记录万用表的读数 Vo:Vi p-p /VVo/mV1.0223.01.2228.71.42
3、33.11.6238.31.8244.52.0249.02.2254.62.4259.52.6264.52.8270.23.0275.4作出Vo-Vi p-p曲线如下:可以看出,Vo与Vip-p呈线性关系,即当音频振荡器的输出幅度变大时,万用表的 示数随之线性增加。图像曲线的斜率大约为 26.2 (mVM(3)根据图4c重新接线,在电路中加入移相器音频振荡器开启恒压源,转动移相器上的移相电位器,观察示波器上显示的波形及万用表上的 读数,使得输出最大。经过调整移相电位器,发现万用表示数最大值为 -0.568V,极性为负。此时波形图如下所示:发现加入移相器后,Vo的幅值会随移相电位器的调整而发生改
4、变。且 Vo在示波器 上的图像不再是完全的正弦波,其顶端变尖,类似于三角波。移相电位器调整时,Vo图像会随之倾斜。当输出最大时,图像的顶端正好处于中间位置(通过图像也发现确实 只有当相敏检波器的Vo的波形顶端处于正中时,才能使 Vo的幅值最大,即输出最大).调整音频振荡器的输出幅度,同时记录万用表的示数,数据如下所示:Vi p-p /VVo/V1-0.1671.96-0.3493-0.5373.96-0.7174.92-0.8965.96-1.0946.96-1.2878-1.4798.96-1.64610-1.83411-2.04012-2.18813-2.379作出Vo-Vip-p曲线图如
5、下所示:发现万用表的读数Vo与Vi呈线性关系,当音频振荡器的输出 Vi变大时,Vo随之 线性减小。曲线斜率约为-0.184 (V/V)o同时通过4B实验的结果推断,示波器的示数, 即低通滤波器的输出幅值,与示波器的输出幅值,即低通滤波器的输入幅值呈线性关系。2、实验部分八 差动变压器(互感式)的性能按图8进行接线,观察CH磁形,并调节铁芯上下的位置使得 CH2的波形幅度为最 小。音频振荡器LvCH1GNDLi差动式LoLoCH2示波器TLGND转动测微头,使示波器上的波形输出幅度为最小,记下测微头上的刻度值为7.865mm示波器图像如下所示:可以看出,此时的CH1与CH2的信号波形同相,近似为
6、正弦波。旋动测微头,用示波器读出差动变压器输出端峰峰值, 根据所得数据计算灵敏度SS=A U/AX,作出U-X关系曲线。U-X实验数据如下所示:Ucp-p(mV)X(mm)32.87.865947.3651546.8652066.36512605.865P 3125.365 13644.8654124.365 4603.8655043.3655502.8655962.3656401.8651U-X曲线如下所示曲线斜率的变化比较微小,但可以看出在 X5mmj部 分,曲线的斜率的绝对值有所增大,呈现出非线性。计算灵敏度S:S=A U/AX=-91.2 (V/m)700四、实验分析与总结1、实验部分
7、四相敏检波器实验(1)相敏检波器、滤波器工作原理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。相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。以参考信号为基波,所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出为零,即它有抑制偶次谐 波的功能。对于n=1,3,5等各奇次谐波,输出信号的幅值相应衰减为基波的1/ n,即信 号的传递系数随谐波次数增高而衰减,对高次谐波有一定抑制作用。相敏检波器原理示意图如下所示:相敏检波器模块主要由三部分组成:一是由运算放大器A1 (左下方)构成的整形电路部分,用于对参考信号的处理(参考信号若是直流则通过DC输入,若是交流则通过Vr输入);二是
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