特色實驗集錦

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1、測控專業(yè)特色實驗集錦一、電感傳感器信號處理電路實驗二、條紋式傳感器信號處理實驗三、積分計數(shù)的電容、電阻傳感器檢測實驗一、電感傳感器信號處理電路實驗電感傳感器是一種精度較高的位移傳感器，高精度的電感位移傳感器一般測量范圍只有幾百位微米，但測量精度達到0.1微米級，甚至更小。采用相對測量法測量工件尺寸，或絕對測量法測量很薄尺寸的物體，如紙張的厚度等。一、實驗?zāi)康?．加深對電感傳感器的位移測量原理的理解。2．掌握采用絕對值電路處理電感信號的方法。二、實驗原理下圖顯示了電感傳感器的相敏檢波電路的模型電橋模型檢

2、波模型濾波模型示波器下圖顯示了電感傳感器的信號處理電路原理。信號放大信號取反減法電路減法電路絕對值絕對值減法電路放大低通濾波假設(shè)電橋兩端所加交流信號為：各部分的輸出信號如下所示：1．交流電橋輸出的電感變化信號經(jīng)放大A倍后，輸出為：其中x為鐵芯位移，當(dāng)鐵芯處于中間位置時，x=0，當(dāng)鐵芯偏上時x>0，反之x<0。k為電感位移系數(shù)，為一較小常數(shù)。因為在測量過程中，鐵芯位移只有幾百微米，很小，所以。1．信號取反后的輸出為：2．兩減法電路輸出的信號分別為：3．兩絕對值電路輸出信號分別為：4．絕對值后的減法電路輸

3、出信號為：5．低通濾波后的信號與具體的低通濾波器方式有關(guān)。（為什么？）一、實驗設(shè)備與器材1．傳感器信號處理印刷電路板一塊2．電感傳感器3．示波器4．萬用表5．電子元器件（學(xué)生自購）6．直流電源，含有+5V，+12V與-12V7．電路仿真軟件為Multisim2001、matlab等，電路設(shè)計軟件PROTEL二、實驗內(nèi)容及步驟1．正弦激勵信號產(chǎn)生的方法。A、采用考畢茲及電容三點式振蕩電路產(chǎn)生激勵信號，硬件調(diào)試成功，并計算振蕩信號的振蕩頻率；B、晶振分頻形成方波、再進行低帶通濾波。2．掌握差分（即減法）放

4、大電路芯片AD620的工作原理，并分析其輸出信號與輸入信號的關(guān)系；3．一般運放減法電路的設(shè)計方法與連接；4．絕對值電路的工作原理與電路的連接方法；5．應(yīng)用實驗電路，對電感傳感器進行標(biāo)定；6．應(yīng)用傳感器測量紙張的厚度，并進行數(shù)據(jù)處理；7．應(yīng)用matlab或multisim軟件仿真?zhèn)鞲衅鞯男盘柼幚?，并畫出各部分輸出信號。三、思考題1．如何實現(xiàn)模擬信號的取反；2．為什么電感傳感器的處理信號要求采用交流電橋，電橋信號放大后的一系列處理過程的實質(zhì)是什么；3．怎樣對傳感器進行標(biāo)定。一、實驗報告要求（每小組在弄懂基

5、本原理，提供完整的電感信號處理原理圖的基礎(chǔ)之上，完成以下任務(wù)之一項即可）。1．實驗設(shè)計并完成正弦激勵信號及實現(xiàn)其絕對值的電路；2．設(shè)計電橋及其差分放大電路，在引入正弦信號后，連接電感傳感器觀察波形；3．應(yīng)用multisim或matlab電路軟件仿真?zhèn)鞲衅鞯男盘柼幚恚ń處熃o出簡單的示例后）；4．應(yīng)用教師提供的電路板，完成整個電路的設(shè)計；（2組）5．在第3組的基礎(chǔ)上，對傳感器進行標(biāo)定，并測量紙張或工件厚度，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；6．實現(xiàn)交流信號的絕對值電路，并對絕對值信號進行低通濾波，應(yīng)用示波器觀察低通濾波

6、的結(jié)果。七、運放型號及選擇一般運放有單運放、雙運放、四運放之分，即一塊芯片上分別集成有一個、兩個或四個運算放大器。目前運用的雙運放主要有：LF412LF353等，四運放有TL084、LM324、LM224等。精密差分放大器一般采用AD620即可。綜合實驗報告要求涉及以下幾方面的內(nèi)容，不準(zhǔn)抄襲：1．整個電感傳感器原理詳述，目的為整個綜合實驗作鋪墊；2．綜合實驗指導(dǎo)書中所提出的所有問題，你的解答；3．你或你組所設(shè)計的部分電路原理圖；4．設(shè)計的部分電路原理所采用方案的詳述，調(diào)試過程中遇到的問題；5．部分電路

7、中所選電阻電容等元器件的參數(shù)（即其值的大?。阍谡{(diào)試中所遇到的問題及解決方案；6．所選用的關(guān)鍵芯片、元器件名稱，每個引腳功能，每個引腳干什么用，你能否一一對應(yīng)上；7．關(guān)鍵電路部分各信號輸出形式的分析；8．現(xiàn)場電路調(diào)試結(jié)果（給你電源與示波器，連接電路，結(jié)合電路講解過關(guān)）。建表考核：姓名考核次數(shù)及分數(shù)（ABCD）12345張三李四參考原理圖：1．絕對值電路（你能分析清楚嗎），用一個雙運放如LF412（3元左右，它的資料從附件中給你）與一些電子元器件即可實現(xiàn)。電路如下：2．如何產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦激勵信號？（電

8、路）應(yīng)用有源晶振（市場上直接購買，大約7元，參數(shù)為11.059Mhz）通過計數(shù)器（如SN74HC4040，12位計數(shù)器）分頻，得到大約5Khz的方波信號，通過帶通濾波，得到正弦激勵信號。具體的帶通濾波仿真電路（仿真軟件為Multisim2001）如下：3．如何應(yīng)用AD620搭建電橋減法信號放大電路？你必須首先了解AD620的工作原理及各引腳的功能。AD620的資料我從附件中給你。下面是一個參考二、條紋式傳感器信號處理實驗條紋式傳感器包括光柵、光電編碼器、