相敏检波器实验.doc

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、基本原理：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/低通滤波器模块面板上的符号布局，接入电源±15V及地线。
2、 根据如下的电路进行接线，将音频振荡器的信号0˚ 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、基本原理：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，应变片已按全桥方式连接）。

2、按振动台模块上的应变片顺序，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个插头的意义，对角线的阻值为350Ω左右，若二组对角线阻值均为350Ω，则接法正确。
3、按图连线，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），R8、Rw1、C、Rw2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10Vp-p。（频率可用数显表Fin监测，幅度可用示波器监测）。将Rw3顺时针调节到最大，用示波器观察Vo1或Vo2（如果增益不够大，则Vo1接入IC4），调节电位器Rw1和Rw2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）。且用手按振动圆盘，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Rw1、Rw2、Rw4以及移相器和相敏检波器的旋钮，使示波器显示的波形无高低且最小（参考位置：示波器的Y轴为0.1V/div，X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的旋钮（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、X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Vo1(或Vo2)波形，此时为接近包络线。

将Vo1(Vo2)连接到相敏检波器Vi。观察此时相敏检波输出Vo波形。此时接近

再观察此时低通滤波器输出端波形为正弦波
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Fin，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1-5
f（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年开始使用到目前，仍然是当前称重测力的主要工具，电阻应变式传感器最高精度可达万分之一甚至更高，除电阻应变片、丝直接以测量机械、仪器及工程结构等的应变外，主要是与种种形式的弹性体相配合，组成各种传感器和测试系统。如称重、压力、扭矩、位移、加速度等传感器，常见的应用场合如各种商用电子秤、皮带秤、吊钩秤、高炉配料系统、汽车衡、轨道衡等。

实验三十五 热电偶测温性能实验
一、实验目的：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。
二、基本原理：当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的0ºC、25ºC。
三、需用器件与单元：热电偶K型、E型、温度测量控制仪、数显单元（主控台电压表）、直流稳压电源±15V。
四、实验步骤：
1、 在温度控制仪上选择控制方式为内控方式，将K，E热电偶插到温度源的插孔中，K型的自由端接到温度控制仪上标有热电偶传感器字样的插孔中。
2、 从主控箱上将±15V电压，地接到温度模块上，并将R5，R6两端短接同时接地，打开主控箱电源开关，将模块上的Vo2与主控箱数显表单元上的Vi相接。将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显表显示为零。设定温度测量控制仪上的温度仪表控制温度T=40℃。
3、 去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电偶的自由端与温度模块的放大器R5，R6相接，同时E型热电偶的蓝色接线端子接地。观察温控仪表的温度值，当温度控制在40℃时，调节Rw2，对照分度表将Vo2输出调至和分度表10倍数值相当（分度表见后）。
4、 调节温度仪表的温度值T=50℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，若电压值超过分度表的10倍数值时，调节放大倍数Rw2，使Vo2输出与分度表10倍数值相当。
5、 重新将温度设定值设为T=40℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，此时Vo2输出值是否与10倍分度表值相当，再次调节放大倍数Rw2，使其与分度表10倍数值接近。
6、 重复步骤4，5以确定放大倍数为10倍关系。记录当T=50℃时数显表的电压值。重新设定温度值为40℃+n△t,建议△t=5℃,n=1……7，每隔1n读出数显表输出电压值与温度值，并记入表11-3中。
表11-3 E型热电偶电势（经放大）与温度数据(考虑到热电偶的精度及处理电路的本身误差，分度表的对应值可能有一定的偏差)
T+n·Δt

V（mv）

五、思考题：
1、同样实验方法，完成K型热电偶电势（经放大）与温度数据
1、通过温度传感器的三个实验你对各类温度传感器的使用范围有何认识？
2、能否用Pt100设计一个直接显示摄氏温度-50ºC-50ºC的数字式温度计，并利用本实验台进行实验。
E型热电偶分度表
          E                         参考端温度：0℃                         整10度μν值
工作端温度˚C
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
热 电 动 势 （mv）
-10
-0.64
-0.70
-0.77
-0.83
-0.89
-0.96
-1.02
-1.08
-1.14
-1.21
-0
-0.00
-0.06
-0.13
-0.19
-0.26
-0.32
-0.38
-0.45
-0.51
-0.58
0
0.00
0.07
0.13
0.20
0.26
0.33
0.39
0.46
0.52
0.59
10
0.65
0.72
0.78
0.85
0.91
0.98
1.05
1.11
1.18
1.24
20
1.31
1.38
1.44
1.51
1.577
1.64
1.70
1.77
1.84
1.91
30
1.98
2.05
2.12
2.18
2.25
2.32
2.38
2.45
2.52
2.59
40
2.66
2.73
2.80
2.87
2.94
3.00
3.07
3.14
3.21
3.28
50
3.35
3.42
3.49
3.56
3.62
3.70
3.77
3.84
3.91
3.98
60
4.05
4.12
4.19
4.26
4.33
4.41
4.48
4.55
4.62
4.69
70
4.76
4.83
4.90
4.98
5.05
5.12
5.20
5.27
5.34
5.41
80
5.48
5.56
5.63
5.70
5.78
5.85
5.92
5.99
6.07
6.14
90
6.21
6.29
6.36
6.43
6.51
6.58
6.65
6.73
6.80
6.87
100
6.96
7.03
7.10
7.17
7.25
7.32
7.40
7.47
7.54
7.62