检测技术实验

检测技术实验 Prepared on 24 November 2020

电气学科大类

07 级

《信号与控制综合实验》课程

实验报告

(基本实验三:检测技术基本实验)

姓名任传麒

学号 U9

专业班号水利水电0702

指导教师

日期

实验成绩

评阅人

目录

实验十九霍尔式传感器的直流激励特性

一．实验原理：

了解霍尔式传感器的结构，工作原理，霍尔元件的控制电路和信号调理电路的特点，学会用会儿传感器做静态位移测试。

二．实验目的：

霍尔式传感器是由两个环形的磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成的。当霍尔元件通以恒定的电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上，下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以霍尔电势的大小便可知道元件的净位移。

三．实验所需部件：

直流稳压电源，电桥，霍尔传感器，差动放大器，电压表，微测头

四．实验步骤：

1.差动放大器调零。差动放大器增益置合适位置（增益电位器顺时针方向旋转到底为100倍，逆时针旋转到底为1倍），“+，—”输入端用实验线对地短接，输出端接数字电压表2V量程，开启总电压和负电压开关。用“调零”电位器调整差动放大器额输出电压为零。调零后，“调零”电位器的位置不要变化，拔掉实验导线，关闭电源。

2.按图2-1接线，调节实验台顶端右侧的震动圆盘上，下位置，目测霍尔元件位于梯度磁场中间位置。开启电源（注意：直流激励电压须严格限定在2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件）。调节微测头和电桥WP，使差放输出为零。

3.旋转测微头是霍尔元件在梯度磁场中上，下有一个较大的位移，用电压表观察系统输出是否正负对称。如果不对称则重新调节霍尔元件在梯度磁场中间位置，直到正负输出对称为止。

4.上，下移动测微头各，每变化读取相应的电压值并记录下来。做出V-X曲线，求出灵敏度及线性度。

五．实验数据:

位置

11 10 9 8

/mm

电压/V 0

位置

7 6 5

/mm

电压/V

六．思考题：

1.如何利用霍尔传感器做一电子称来承重是说明思路和做法。

答：将霍尔元件连接在一弹簧上端，弹簧上端放重物，当重物压缩弹簧时，霍尔片会随着弹簧上端在梯度磁场中产生位移，通过电压表对电压测量，经过参数转换之后

就可以成为重量的显示。

2.当霍尔元件进入均匀磁场时，霍尔电压是否仍随位移量的增加而线性增加

答：不会，因为在均匀磁场中，切割磁感线所产生的感应电势大小恒定，与位移无关。

实验二十二差动变压器的标定

一．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。

二．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构成。初级线圈作为差动变压器的激励用，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向串接而成，相当于变压器的副边。差动变压器是开磁路，工作是建立在互感的基础上。由于零点残余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。零点残余电压中主要包括两种波形成分：1.基波分量：这是由于差动变压器两个次级线圈绕组因材料或工艺的差异造成等效电路参数（M,L,R）不同，线圈中的铜孙及导磁材料的铁损，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：主要是由于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出非正弦波的电动势。减少零残电压的方法有：1.从设计和工艺制作上尽量保证线路和磁路的对称；2.采用相敏检波电路；3.选用补偿电路。

相敏检波器的工作原理：相敏检波电路如图所示，图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。

三．实验所需部件：

差动变压器、音频振荡器、电桥、差动变压器、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5KHz，输出幅值2V，将音频振荡器00端接相敏检波器的输入端①，相敏检波器的输出端③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20V。相敏检波器的交流参考电压输入端②分别接00、1800，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入端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交流参考信号同相时，输出为正极性的全波整流信号，电压表指示正极性方向最大值，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。记录下观察到的各种情况波形及电压值。

2.用示波器的两通道观察相敏检波器⑤⑥的波形并记录下观察到的波形。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。（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L

端功率输出。

v

值2V。

2.音频振荡器输出功率5KHz，输出值V

P-P

3.用手提变压器磁芯，观察示波器第二通道的波形是否能通过零翻转，以判断两个次级线圈的联接方式，如果不能过零翻转，则需改变两个次级线圈的串接端，使两个次级线圈反相串联。（三）差动变压器零残电压的补偿

1.根据上图接线，差动放大器增益调到最大，音频L

v 端输出V

P-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W

D W

A

电位器，使

输出更趋减小。

3.提高示波器的第二通道灵敏度，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

五．实验数据

1.接在00 ,U=

1800 ,U=

接到通道5 输出V P-P=28V

通道6输出V P-P=

2.

.

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：因为示波器的第一通道与第二通道输出波形经差放后不同相，需要进行调整才能进行标定，移相器的作用就是使两通道输出的波形正好同相或者反相。

2.差动变压器标定的含义，为什么要进行标定

答：差动变压器的标定：在系统输出为零处，使衔铁上下有相同位移时，系统输出正负对称。

进行标定后，可以通过对于系统输出的测定，准确知道衔铁的位移，从而对于微小且难以直接测量的位移进行间接的测量。

实验心得

通过本实验，我更深入的了解了检测技术这门课的内容，知道如何搭建电桥以及如何调节电桥平衡，实验中我遇到了一些困难，但是在克服的过程中我也受益良多。理论知识是抽象的，只有通过亲自动手进行实验，才能对所学到的知识有深入的了解。相对于信号与系统的实验，现在我已经能更加熟练的使用各种仪器，并对所得数据进行分析。在本环节实验中，我更加清楚的了解到实验在工科课程学习中的重要性，以后我一定会更加珍惜实验的机会，利用实验加深对所学知识的理解。