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1、编者寄语内含8篇华中科技大学检测技术实验报告,基本涵盖各个实验。 其中最后篇含有书上的各种设计性实验,可供大家参考。华 科的孩子,没事偷着乐吧。短射科技人學电气学科大类信号与控制综合实验实验报告（基本实验:检测技术基本实验）姓名学号专业班号指导教师日 期实验成绩评阅人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22-1相敏检波器的工作原理2022-2差动变压器的性能检测1022-4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24.（设计性实验）PT100箱热电阻测温 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实验二十二差动变压器的标定、实验目的通过
2、实验学习差动变压测试系统的组成和标定方法。二、实验原理差动变压器由衔铁、初级线圏、次级线圈和线圈骨架等组成。初级线圏作为差动变压器激 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用接而成, 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。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艺差异造成等效电路参数（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
3、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。减少零残电压的办法有：1、从设计和工艺制作上尽量保证线 路和磁路的对程;2、采用相敏检波电路;3、选用补偿电路。相敏检波器工作原理:相敏检波电路如图所示，图为输入信号端,为交流参考电压 输入端，为输出端。为宜流参考电压输入端。、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、端输入控制电压信号时，通过差动 放大器的作用使D和J
4、处于开关状态，从而把端输入的正弦信号转换成半波整流信号。相敏检波器原理图三、实验所需部件差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压 表、示波器、测微仪四、实验步骤（一）了解相敏检波器工作原理1 .调节音频振荡器输出频率为5KHZ,输出幅值2V,将音频振荡器0端接相敏检波器的输入端 ,相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接,低通滤波器的输出端接数字电压表2V。 相敏检波器的交流参考电压输入端分别接0、180,使相敏检波器的输入信号和交流参考电 压分别同相或反相,用示波器观察相敏检波器输出端的波形变化和电压表电压值变化。注意: 示波器的“触发”方式要选择正确
5、。2 .用示波器两通道观察相敏检测器的波形并记录下观察到的波形实验波形记录及分析:音频震荡信号输出:5030HZ, Vp-p=4. 04V参考电压接0时,即参考电压信号与输入信号同相时：输出端波形为正的全波整流波形:参考电压接180时,即参考电压信号与输入信号反相时:输出端波形为负的全 波整流波形：输出端的波形:専（黄线），CH2=（6）（蓝线）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 子开关能正常工作。（二）差动变压器性能检测1 .按下图接线,差动变压器初级线圈必须从音频振荡器屋端功率输出。2 .音频振荡器输岀频率5KHz,输出值Vp值2V。3 .用
6、手提变压器磁芯,观察示波器第二通道的波形是否能过零翻转,以判断两个次级线圈的 联接方式,如不能过零翻转,则需改变两个次级线圈的串接端,使两个次级线圈反向串联。实验数据及波形记录分析:音频震荡输出信号:5030HZ, Vp-p=2V当用手按压磁芯时：输出信号发生了过零翻转,则可确定差动变压器副方线圈是反向串联的由此,该差动变压器可以用输出电压来确定磁芯的正负位移了（三）差动变压器的标定1 .按上图接线,差动放大器增益适度,音频振荡器Lv端输出5KHZ,值2V。2 .调节电桥WD、WA电位器，移相器,调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置,使系统输 出为零。3 .旋动测微头使衔铁在线圈中上、下产生
7、位移,用电压表和示波器观察系统输出是否正负对 称。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器,做到正负输出对称。注意:示波器CH1、 CH2通道分别接入相敏检波器1、2端口,用手将衔铁位置压到最低,调节电桥、移相器,当CH1、 CH2所观察到的波形正好同相或反相时,则系统输出可做到正负对称。4 .旋动测微仪，带动衔铁向上51nm,向下5mm位移,每旋一周（0. 5mm）记录电压值并填入 表格。五、实验数据及波形记录分析:位移 mm00.511. 522.533.544. 55电压 V（上 移）00. 751. 582. 383. 143. 854.515.095. 586.016.37电压 V
8、（下 移）0-0. 74-1.55-2. 32-3. 03-3. 68-4. 27-4. 79-5. 63-5. 95-6. 33所得曲线为该差动变压器铁芯位移输出电压的特性曲线实线为线性拟合曲线灵敏度:K=1.3775 (V/mm)非线性度: i = 0. 5575/ (6. 37- (-6.33) *100%= 4. 3897%六、思考题1、为什么在差动变压器的标定中电路中要加移相器?作用是什么?答:移相器对音频震荡器产生的震荡波做相位变换的操作,使参考信号的相位能和经过差动变 压器与差动放大器的电压信号相符合,实质上是为了抵消差动变压器与差动放大器的相移,使 得相敏检波器能工作在0或者1
9、80。相差的条件下。2、差动变压器标定的含义，为什么要进行标定?对差动变压器进行标定，是为了建立位移测量系统的输入输出的函数关系，有利于我们了解差 动变压器的性能。帮助我们在需要使用差动变压器的场合选择合适的差动变压器。七、实验仪器设备:CSYm型传感器系统实验仪台数字示波器一台实验二十四PT100钳热电阻测温实验一、实验原理1 .钳热电阻工作原理伯热电阻元件作为种温度传感器,其工作原理是在温度作用下,钻电阻丝的 电阻值随着温度的变化而变化。温度和电阻的关系接近于线性关系,偏差极小且随 着时间的增长,偏差可以忽略,具有可靠性好、热响应时间短等优点,且电气性能 稳定。伯热电阻是种精确、灵敏、稳定
10、的温度传感器。伯热电阻元件是用微型陶 瓷管、孔内装绕制好的伯热电阻丝脱胎线圈制成感温元件,由于感温元件可以做得 相当小，因此它可以制成各种微型温度传感器探头。可用于200+420C范围内的 温度。2 . PT100设计参数PT100 伯电阻 A 级在 0时的电阻值 R0=100 0. 06 Q；B 级 R0=100 0. 12 Q , PT100伯热电阻各种温度对应阻值见分度表23-1 PT100R允许通过的最大测量电流 为5mA,由此产生的温升不大于0. 3。设计时PT100上通过电流不能大于5mA。温度0123456789C电阻值（Q）-4084.2783.8783. 4883. 0882
11、. 6982. 2981. 8981.5081. 1080. 70-3088. 2287. 8387. 4387. 0486. 6486. 2585. 8585. 4685. 0684.67-2092. 1691. 7791. 3790. 9890. 5990. 1989. 8089. 4089. 0188. 62-1096. 0995. 6995. 3094. 9194. 5294. 1293. 7393. 3492. 9592. 55-0100. 0099.6199.2298. 8398. 4498. 0497. 6597. 2696. 8796. 480100. 00100. 39100
12、. 78101.17101.56101.95102.34102. 73103.12103. 5110103. 90104.29104. 68105.07105. 46105. 85106.24106. 63107.02107. 4020107. 79108. 18108. 57108.96109.35109.73110. 12110. 51110. 90111. 2930111.67112. 06112. 45112.83113.22113.61114.00114. 38114. 77115. 1540115. 54115. 93116. 31116.70117.08117.47117.861
13、18. 24118.63119. 0150119. 40119. 78120. 17120.55120.94121.32121.71122. 09122.47122. 8660123. 24123. 63124.01124.39124.78125.16125.54125. 93126.31126. 6970127. 08127. 46127. 84128.22128.61128.99129.37129. 75130.13130. 5280130. 90131.28131. 66132.04132.42132.80133. 18133. 57133.95134. 3390134. 71135.0
14、9135. 47135.85136.23136.61136.99137. 37137.75138.13表23-1PT100铝电阻分度表二、实验目的1 .通过自行设计热电阻测温实验方案,加深对温度传感器工作原理的理解。2 .掌握测量温度的电路设计和误差分析方法。三、实验内容1 .设计PT100伯热电阻测温实验电路方案;2 .测量PT100的温度与电压关系,要求测温范围为:室温65;温度测量精度: 2;输出电压04V,输出以电压V方式记录。3 .通过测量值进行误差分析。四、实验设备4 、PT1OO的热电阻;2 .检测技术通用实验板或面包板;3 . CSYum型传感器系统实验仪（带有加热器可供使用）
15、；4 .双路直流稳压电源；5 .数字万用表。五、实验步骤1、完成系统方案设计（信号输入及放大）；实验电路图如上所示;Vo=-R4/R3（l+2R2/R1）（VrV2）各实验参数如图所示,放大电路Av=50, Vo=-5O（Vi-V2）=-5OAV2、测取PT100温度传感器的有关数据（电压、温度变化量等）;计算非线性误差。按照设计方案连接电路,接通电源后,调节Rx使输出电压%。（由于实验存 在各种误差,实际很难使得V0=0,本次实验得到的Vo=O.169V）,记下此时室温20。（：, 升高Pt电阻温度,没升高2记下组电压V直到65 六、实验所得数据记录如下:温度/202224262830323
16、436电压ZV0.1690.2190.3120.4210.520.7090.8621.021.168温度 /384042444648505254电压/V1.3421.5211.7291.8812.0422.222.0412.572.73温度/5658606264电压/V2.923.13.283.423.65绘制曲线如图所示:温度-电压曲线线性（温度-电压曲线）拟合直线方程:丫=0.0822X-1.7038非线性误差 Yl=土ALmax/yFS=6.5%本次实验中,由于电桥部分Rt两端的电压变化和电阻变化并非线性关系,使得最 终得到的曲线不能很好的反应Pt热电阻温度和电阻的线性关系改进方案:将R
17、i=R2=1K改为50K或者更大使得R2Rt,从而让AU与尺具有更好 的线性关系,这样最终得到的曲线就能更好的反应伯热电阻阻值变化和温度的线 性关系七、实验小结1 .本次试验首先将温度的变化转化为Pt电阻阻值的变化，而后又将阻值的变化转 化为电压的变化,从而建立温度和电压的线性关系。通过实验我们进步认识到了 传感器的工作原理,结合书本上的传感器的相关知识,印象更加深刻了。2 .本次实验涉及的知识颇为丰富,从模电的差动放大器到检测的各种传感器以及电 路中的相关电路知识,使我们充分认识到学科的交叉性以及各学科之间的互补综合, 对各学科知识既是巩固又是深刻认识。3 .通过对此次检测技术基本实验的两个
18、实验的接触,让我一方面巩固了检测技术和 模拟电路的相关知识,另一方面使自己独立动手去实践这些课本上的内容增强自己 实践能力。两个实验总体上说做的还是比较顺利的，但在实验过程中有时还是会碰 到些问题,后来反思后觉得还是自己的课内知识没有学扎实,至少有很多知识仅 仅只是学了,等要用的时候都不知道是要在这里应用。这次实验和以往的其他学科 实验相比,觉得增加了对我们自己思考排错及解决问题的要求。通过此次实验,让 自己了解到在课程学习中的一些不足,并为自己积累了一些基础实验的经验与技巧, 包括方案的设计,常用设备的使用等等。可以说这几次实验让自己受益匪浅。、参考文献华中科技大学电气与电子工程学院实验教学
19、中心,信号与控制综合实验指导书， 2009检测技术基本实验康华光,电子技术基础模拟部分（第五版）,高等教育出版社,2006Edward W. Ka men Bonnie S. Heck, Fundamentals of Signals and Systems （第二版）,科 学出版社,2002、年中科技大學电气学科大类级信号与控制综合实验课程（基本实验三:检测技术基本实验）姓 名学 号专业班号指导教师日 期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10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40设计性实
20、验实验名称/内容实验分值评分PT100的热电阻测温实验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4实验差动变压器性能检测6实验三差动变压器零残电压的补偿8实验四差动变压器的标定9实验五PT100钻热电阻测温实验12总结13心得与体会15参考书目15实验二十二差动变压器的标定实验知识储备: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
21、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。零点残余电压的原因:1 .复阻抗不容易达到真正平衡2 .磁化曲线的非线性产生高次谐波3,各种损耗4.分布电容的影响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
22、次谐波） 磁通,从而在二次绕组中感应处非正弦波的电动势。减少零残电压的办法有:1、从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对程;2、采用相敏检波电路;3、选用补偿电路。实验一了解相敏检波器工作原理实验原理: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ITT相敏检波器的工作原理相敏波器原理图图1-2负极性的全波整流实验步骤:1 .调节音频振荡
23、器输出频率为5KHZ输出幅值为2V,将音频振荡器。端接相敏 检波器的输入端1l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 , 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2 .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。3 .用示波器两通道
24、观察相敏检测器插口 56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 关能正常工作。实验结果:图1-1-3正极性的全波整流图!-1-5整形电路6端的输出图1-1-4整形电路5端的输出实验结果分析:根据实验所得图形,可以看到通过相敏检波电路,我们得到全波整流波形。相敏 检波器的的5, 6端输出为得到方波信号。实验差动变压器性能检测实验原理:差动变压器中有衔铁,通过上下移动衔铁改变衔铁的位置可以改变差动变压器的 第二通道中的感应电压,当两绕组的同名端连接适当时,根据输出电压的正负可 以判断两绕组产生的电压大小。实验步骤:1 .按下图接线,差动变压
25、器初级线圈必须从音频振荡器LV端功率输出。图1-2-1差动变压器性能检测电路原理图2 .音频振荡器输出频率5KHz,输出值VP-P值2V。3 .用手提变压器磁芯,观察示波器第二通道的波形是否能过零翻转,以判断两 个次级线圈的联接方式,如不能过零翻转,则需改变两个次级线圈的串接端,使 两个次级线圈反向串联。实验结果:图1-2-2输入输出同相时 时图1-2-3输入输出相位差为180fi1 , 1i , , 1 1111 ,1II ftd210).CH1 2 V WO ua ” 12，加,CH21 SQUmY, IQQur ,实验结果分析:根据图中得到的结果,可以看到在调节衔铁与二次绕组的相对位置发
26、生改变时, 输入输出相位差发生改变,变为反相。第二通道过零时的波形,此时有零点残余 电压，幅值不为零，只是幅值很小。零点残余电压表现在电桥预平衡时,无法实 现平衡,最后总要存在某个输出值AU。实验中可以测量到零点残余电压约为 136mvo需要进行零点残余电压补偿。下图为差动变压器的输出特性曲线图1-2-4差动变压器的输出特性实验三差动变压器零残电压的补偿实验原理:差动变压器零点补偿时,在补偿电路法中有加串联电阻,加并联电容等,先采用 并联电阻法。通过调整WA和WD的阻值调整,可以达到零点残余电压的补偿。实验步骤:图3-1差动变压器的零点补偿电路示波器二通道波形不失真时1 .根据上图接线,差动放
27、大器增益调到最大,音频LV端输出VP-P值2V,调节 音频振荡器频率,使示波器二通道波形不失真。2 .调节测微仪带动衔铁在线圈中运动,使差动放大器输出电压最小,调整电桥 网络WDWA电位器,使输出更趋减小。3 .提高示波器第二通道灵敏度,将零残电压波形与激励电压波形比较,观察零 点残余电压的波形，说明经过补偿后的零残电压主要是什么分量?实验结果:零点残余电压波形实验结果分析:有上面两幅图可以看出在进行补偿后,零点残余电压有了很大的改观,残余电压 减小了半左右,然而实验的结果并不是很理想,理论上在零点残余电压补偿过 后其分量应该已三次谐波为主要分量，而实验所得数据中并非三次谐波分量，可 见实验结
28、果并非很理想。分析实验的不足,主要在于零点残余电压补偿时的调节 过程。实验四差动变压器的标定实验原理:差动变压器的灵敏度定义为输出电压与衔铁位移的比值。灵敏度与二次线圈的匝 数成正比,与激励电压的幅值以及频率（低频时）成正比。研究差动变压器的灵 敏度对研究差动变压器的性能有很重要的意义。图1-4-1差动变压器的标定电路图实验步骤:1 .按上图接线,差动放大器增益适度,音频振荡器Lv端输出5KHZ, VP-P值2VO2 .调节电桥WD、WA电位器,移相器,调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的 位置,使系统输出为零。3 .旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移,用电压表和示波器观 察系统输出
29、是否正负对称。如不对称则需反复调节衔铁位置和电桥、移相器,做 到正负输出对称。注意:示波器CHI、CH2通道分别接入相敏检波器1、2端口,用手将衔铁位置压到最低,调节电桥、移相器,当CHI、CH2所观察到的波形正好同相或反相时, 则系统输出可做到正负对称。4 .旋动测微仪,带动衔铁向上5mm,向下5mm位移,每旋一周(0. 5mm)记录 电压值并填入表格。表格一差动变压器的标定位移mm0.511. 522. 533. 544. 55电压V0. 561. 241. 882.523. 163. 764. 374. 985. 636. 22位 移mm-0.5-1-1.5-2-2. 5-3-3. 5-
30、4-4.5-5电压V-0. 68-1.2-1. 8-2. 38-2. 9-3.41-3. 89-4. 35-4. 82-5. 320V时,旋动测微仪在6. 81mm处实验结果分析:灵敏度:k=Ay/Ax=(6. 22+5. 32)/10=1. 154线性度:Yl= Lmax/yFS=0- 46/(6. 22+5. 32)=4%思考题1 .为什么在差动变压器的标定中电路中要加移相器?作用是什么?答:根据相敏检波器的原理,当两个输入端的相位刚好相同或者相反（即相差180） 时,输出为正极性（或者负极性）全波整流信号,电压表才能只是正极性最大值 （或者负极性最大值）。所以在差动变压器的标定电路中加入
31、移相器,作用是保证2端输入的参考交流电压与1端输入的电压同相或反相,从而使系统输出可以 做到正负对称。2 .差动变压器的标定的含义，为什么要标定?答:标定的主要作用是:1）确定仪器或测量系统的输入一输出关系，赋予仪器或测量系统分度 值，本实验中标定为差动变压器的灵敏度;2）确定仪器或测量系统的静态特性指标;3）消除系统误差,改善仪器或系统的正确度。4）在科学测量中,标定是个不容忽视的重要步骤。故差动变压器的标定即为给该仪器的表盘标刻度,使差动的位移与刻度盘上的 标值对应,从而能通过读值来确定测量量。实验二十四PT100粕热电阻测温实验实验知识储备1 .钳热电阻工作原理伯热电阻元件作为一种温度传
32、感器,其工作原理是在温度作用下,伯电阻丝的电 阻值随着温度的变化而变化。温度和电阻的关系接近于线性关系,偏差极小且随 着时间的增长,偏差可以忽略,具有可靠性好、热响应时间短等优点，且电气性 能稳定。钳热电阻是一种精确、灵敏、稳定的温度传感器。伯热电阻元件是用微 型陶瓷管、孔内装绕制好的伯热电阻丝脱胎线圈制成感温元件,由于感温元件可 以做得相当小,因此它可以制成各种微型温度传感器探头。可用于20+420C 范围内的温度。2 . PT100设计参数PT100钻电阻A级在0C时的电阻值R0=100 0.06 Q； B级R0=1000.12 Q, PT100伯热电阻各种温度对应阻值见分度表23-1。P
33、T100R允许通过的最 大测量电流为5mA,由此产生的温升不大于0.3C。设计时PT100上通过电流不 能大于5mA。图2-1-1伯电阻的温度特性温度0二3456789X?电阻值（a）一 4084. 2783. 8783. 4883.0882. 6982. 2981.8981.5081. 1080. 70-3088. 2287. 8387. 4387. 0486. 6486. 2585. 8585. 4685. 0684. 67-2092. 1691. 7791. 3790. 9890. 5990. 1989. 8089. 4089.0188. 62-1096. 0995. 6995. 309
34、4.9194. 5294. 1293. 7393. 3492. 9592. 55-0100. 0099. 6199. 2298. 8398. 4498. 0497. 6597. 2696. 8796. 480100. 00100. 39100. 78101. 171101. 56101.95102. 34102. 73103. 12103. 5110103. 90104. 29104. 68105. 07 105. 46105. 85106. 2 1106. 63107. 02107. 4020107. 79108. 18108. 57108. 96109. 35109. 73110. 121
35、10. 51110. 90111.2930111. 67112. 06112.45112. 83113. 22113. 61114. 00114.38114.77115. 1540115. 54115. 93116. 31116. 70 117. 08117. 47117. 86118. 24118. 63119. 0150119. 40119. 78120. 17120. 55120. 94121. 32121. 71122. 09122. 47122.8660123. 24123. 63124. 01124. 39124. 78125. 16125. 51125. 93126. 31126
36、. 6970127. 08127. 46127. 84128. 22128. 61128. 99129. 37129. 75130. 13130. 5280130. 90131.28131.66132. 01132. 12132.80133. 18133. 57133. 95134. 3390134. 71135. 09 135. 47135. 85 136. 23136. 61136. 99137. 37137. 75138. 13表23-1PT100的电阻分度表实验目的1 .通过自行设计热电阻测温实验方案,加深对温度传感器工作原理的理解。2 .掌握测量温度的电路设计和误差分析方法实验内容1
37、 .设计PT1OO伯热电阻测温实验电路方案;2 .测量PT1OO的温度与电压关系,要求测温范围为:室温65;温度测量精度:2;输出电压4V,输出以电压V方式记录。3 .通过测量值进行误差分析。实验步骤1、完成系统方案设计;实验方案初步设定为如下:图2实验方案电路图50 Hz0。差放ZVpk 50%5000 Key=A泊电阻R3 OPAMP 3T VIRTUAL3500 3500 :；: 一 ;；R5 2000 50%KeyAR4XMM1OPAMP 3T VIRTUAL 放大器一10QQ电阻阻值计算:考虑图中电路,当伯电阻变化AR时,电桥电压:U = =2,2 R3 + Ro+ARo 2(R3
38、+ Ro+ARo)只有当R3取很大时才能保持线性。故取R3为350欧姆,R1和R2以及电位器选用仪器上的变阻器,通过调整使节点1 和节点2对应的电压差为零,这样当伯电阻受温度的影响发生变化时就会引起节 点间的电压差,在实验时,考虑到差动放大器可以临时调节放大倍数,所以此处 放大器只作为更进步调节的备用元件。通过调零以及放大倍数的调整,使得实验的数据满足本实验的要求,温度变化一 度时电压变化约在. 08V左右。电源电压的计算:由于实验要求伯电阻的电流不超过5mA,考虑电源电压不应该超过5* (350+100) =2250mV=2. 5V,实验时为保证电流不致太大,考虑将电源电压取为幅值为2V的交
39、 流电。2、测取PT100温度传感器的有关数据(电压、温度变化量等);计算非线性误 差。测取结果如下：表 2-1TT/1：!20253035104550556065R/Q105. 07107.79109. 73111. 67113.61115. 54117. 47119. 40121.32123.24125. 16U/V0.00240. 420. 731.051.371. 722. 052. 372. 713. 063.403、根据实验内容要求,拟定设计实验步骤实验步骤如下：I.根据电路图连接电路,电路图见图2TTIL将电路差动放大器的增益调至最大,调节变阻器,到显示接近为零,进行调 零操作。
40、IIL升高温度,观察在各温度下的输出电压值,并记录电压值。实验结果分析:实验结果分析:计算灵敏度:k=Ay/Ax= (3. 4-0. 0024) / (65-13) =0. 065计算线性度:Yl= A Lmax/yFS=0. 05/(65-13) =0.1%有实验得到的图形可以看到,实验所得的数据基本上符合实验要求,满足线性关 系,而且幅值在0-4v内变化。结论差动变压器是种互感式的变压器传感器，在差动变压器的特性曲线中,零点残 余电压是差动放大器的个特性,零点残余电压的补偿对灵敏度的提高以及线性 化有着很大的影响,通过零点电压的补偿,可以的得到较为理想的特性曲线,得 到很好的灵敏度。伯电阻
41、实验中,伯电阻的电阻变化与温度变化呈线性关系,这样就为传感器的线 性化奠定了基础,而线性化就给计算等带来了方便。心得与自我评价实验前预习工作很重要。预习时不仅要掌握实习的内容还应该做一定的扩展, 通过一个实验了解有关知识。充分的预习可以让我们明确实验目的和实验内容, 掌握实验步骤,试验中得心应手。对实验的结果要作定的预测，对实验结果的 预测告诉我们实验结果应该是什么样子的。实验告诉我们实验结果实际是什么样 子。实验中,时刻注意预测结果与实验结果相比较。当两种结果有很大差别时, 我们应该想为什么是这样,并根据结果产生的原因对实验进行有针对性和目的性 的检查。实验前良好的准备工作让我们时刻发现实验
42、中的异常和错误，随时对实 验进行分析和检査，避免了实验后经过分析发现结果有问题而需重做的麻烦。 句话,良好的实验前准备减少实验时间，提高实验效率。实验时首先要做好实验前准备。对仪器有一个总体的认识,熟知仪器对实验 的作用以及和实验有关的工作原理。这样可以很容易找出实验中出现各种复杂现 象的原因,提高了实验效率。实验中要有耐心而且要十分细心,这也是做个研究者的必备素质。信号的 抽样与恢复过程中,抽样信号只在某固定频率稳定,这就要求我们要有耐心和 细心调节到这一频率观察实验结果。实验是一个很细致的过程,实验中任一微小 的变化都可能引起实验结果的巨大变化,要求我们实验者要有严谨的态度和求实 的精神。但在这中间,我也发现了我存在的很多不足。我的动手能力还不够强,当有 些实验需要很强的动手能力时我还不能从容应对;我的探索方式还有待改善,当 面对些复杂的实验时我还不能很快很好的完成;我的数据处理能力还得提高, 当眼前摆着一大堆复杂数据时我处理的方式及能力还不足,不能用最佳的处理手 段使实验误差减小到最小程度。任何个方面的锻炼都可以培养我们的能力