2011 级。
信号与控制综合实验》课程。
实验报告。基本实验四：检测技术基本实验)
姓名学号专业班号。
同组者1 学号专业班号。
同组者2 学号专业班号。
指导教师。日期年月日。
实验成绩。评阅人。
实验评分表。
目录。实验二十二差动变压器的标定 1
一。 实验原理 1
二。 实验目的： 1
三。 实验仪器： 1
实验二差动变压器性能检测 1
一。 实验原理： 1
二。 实验步骤： 1
三。 数据记录及数据处理 2
四。 结果分析 3
实验三差动变压器零残电压的补偿 4
一。 实验原理： 4
二。 实验步骤： 4
三。 实验数据及数据处理 5
四。 结果分析 6
实验四差动变压器的标定 6
一。 实验原理： 6
二。 实验步骤 6
三。 实验数据及数据处理 7
四。 结果分析 8
五。 试验思考题 8
实验二十四 pt100 铂热电阻测温实验 - 9 -
一。 实验目的 - 9 -
二。 实验原理 - 9 -
三。 设计要求 - 10 -
四。 试验方案设计与分析 - 10 -
五。 实验器材 - 14 -
六。 实验步骤 - 14 -
七。 实验数据及数据处理 - 15 -
八。 结果分析 - 19 -
九。 实验心得 - 19 -
参考文献 - 20 -
一。 实验原理。
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。 实验目的：
通过实验学习差动变压测试系统的组成和标定方法。
三。 实验仪器：
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。
一。 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。
二。 实验步骤：
1. 按下图接线，差动变压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。
三。 数据记录及数据处理。
1. 输入输出同相时：
图1-2-1 测量距离为15.2320mm时输入输出同相时波形。
2. 输入输出反向时：
图1-2-2 测量距离为0.3752mm时输入输出反相时波形。
3. 输出过零时：
图1-2-3 测量距离为10.5297mm时输出过零时波形。
四。 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生改变时，输入输出相位差发生改变，由同相变为反相。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δu。
实验中可以测量到零点残余电压约为200mv。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1-2-2 差动变压器输出特性。
一。 实验原理：
1. 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。
2. 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。
3. 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。
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。
二。 实验步骤：
图1-3-1差动变压器的零点补偿电路。
1. 根据上图接线，差动放大器增益调到最大，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**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？
三。 实验数据及数据处理。
1. 实验得到的输出过零波形图如下：
图1-3-2测量距离为10.0857mm时输出过零波形。
2. 输出放大图像为：
图1-3-2 输出过零放大波形。
四。 结果分析。
通过图像图可以看出，零点残余电压是很大的，在进行补偿后，零点残余电压反而比未补偿时更大了，可能是由于差动放大器的灵敏度过高，导致零点漂移程度随温度、时间变化。而且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。
一。 实验原理：
传感器的标定分为静态标定和动态标定。静态标定是确定传感器静态特性指标，动态标定是确定传感器的动态特性参数，根据需要也对温度响应、环境影响等进行标定。本实验采用绝对标定法进行标定。
二。 实验步骤。
1）按图22- 7接线，差动放大器增益适度，音频振荡器输出频率5khz，输出值vp-p值2v。
图1-4-1 差动变压器标定实验接线。
2）调节电桥、电位器，移相器，调节测微头带动衔铁改变其**圈中的位置，使系统输出为零。
3）旋动测微头使衔铁**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分别接入相敏检波器⑤、⑥端口，用手将衔铁位置压到最低，调节电桥、移相器，当ch1、ch2波形正好同相或反相时，则系统输出可做到正负对称。
旋动测微仪，带动衔铁向上5mm、向下5mm，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并记录。
三。 实验数据及数据处理。
表22-1 差动变压器的标定实验数据表。
图1-4-2差动变压器的标定试验曲线。
差动变压器标定实验结果如上图中电压曲线所示，采用端基拟合方式，得到拟合直线为。
y=0.785+0.1178x，测量范围为-5.15v~+6.68v，量程l=11.83v。
灵敏度k=0.1178。
最大偏差δlm=-1.38v，则线性度。
四。 结果分析。
从分析出的线性度来看，所得数据不是很理想，线性误差较大，而且从端基拟合直线方面看，直线存在较大的零点偏差，分析误差原因为：
1. 线圈中通过电流较大，铁心饱和程度高。
2. 电源电压中的三次谐波以及放大器调零时残存的基波分量，导致零点残余电压较大。
3. 差动线圈中铁心磁化强度高，剩磁较大，迟滞效明显。
五。 试验思考题。
1.为什么在差动变压器的标定电路中要加移相器？其作用是什么？
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.差动变压器标定的含义是什么？为什么要进行标定？
答：标定的含义是：确定仪器或测量系统的输入—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；确定仪器或测量系统的静态特性指标；消除系统误差，改善仪器或系统的正确度。
标定的主要作用是：
确定仪器或测量系统的输入—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；
确定仪器或测量系统的静态特性指标；
消除系统误差，改善仪器或系统的正确度。
一。 实验目的。
1．通过自行设计pt100铂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。
二。 实验原理。
1. 铂热电阻测温机理：在金属导体两端加电压后，自由电子形成有规律的定向运动，使导体导电。
当温度升高时由于自由电子获得较多的能量，能从定向运动中挣脱出来，从而定向运动被削弱，导电率降低，电阻率增大。
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