1、電氣學科大類 07 級信號與控制綜合實驗課程實 驗 報 告(基本實驗三:檢測技術基本實驗)姓 名 任傳麒 學 號 U200715929 專業班號 水利水電0702 指導教師 日 期 實驗成績 評 閱 人 華中科技大學水電與數字化工程學院目 錄實驗十九 霍爾式傳感器的直流激勵特性2 實驗二十二 差動變壓器的標定5 實驗十九 霍爾式傳感器的直流激勵特性一實驗原理： 了解霍爾式傳感器的結構，工作原理，霍爾元件的控制電路和信號調理電路的特點，學會用會兒傳感器做靜態位移測試。2 實驗目的：霍爾式傳感器是由兩個環形的磁鋼組成梯度磁場和位于梯度磁場中的霍爾元件組成的。當霍爾元件通以恒定的電流時，霍爾元件就有

2、電勢輸出。霍爾元件在梯度磁場中上，下移動時，輸出的霍爾電勢V取決于其在磁場中的位移量X，所以霍爾電勢的大小便可知道元件的凈位移。3 實驗所需部件：直流穩壓電源，電橋，霍爾傳感器，差動放大器，電壓表，微測頭4 實驗步驟：1. 差動放大器調零。差動放大器增益置合適位置（增益電位器順時針方向旋轉到底為100倍，逆時針旋轉到底為1倍），“+，”輸入端用實驗線對地短接，輸出端接數字電壓表2V量程，開啟總電壓和負電壓開關。用“調零”電位器調整差動放大器額輸出電壓為零。調零后，“調零”電位器的位置不要變化，拔掉實驗導線，關閉電源。2. 按圖2-1接線，調節實驗臺頂端右側的震動圓盤上，下位置，目測霍爾元件位于

3、梯度磁場中間位置。開啟電源（注意：直流激勵電壓須嚴格限定在2V，絕對不能任意加大，以免損壞霍爾元件）。調節微測頭和電橋WP，使差放輸出為零。3. 旋轉測微頭是霍爾元件在梯度磁場中上，下有一個較大的位移，用電壓表觀察系統輸出是否正負對稱。如果不對稱則重新調節霍爾元件在梯度磁場中間位置，直到正負輸出對稱為止。4. 上，下移動測微頭各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應的電壓值并記錄下來。做出V-X曲線，求出靈敏度及線性度。5 實驗數據:位置/mm11.51110.5109.598.58電壓/V1.2481.0790.9230.7390.5480.3670.1830位置/mm7.576.565.55

4、4.5電壓/V-0.189-0.37-0.56-0.743-0.927-1.109-1.297六思考題： 1.如何利用霍爾傳感器做一電子稱來承重？是說明思路和做法。答：將霍爾元件連接在一彈簧上端，彈簧上端放重物，當重物壓縮彈簧時，霍爾片會隨 著彈簧上端在梯度磁場中產生位移，通過電壓表對電壓測量，經過參數轉換之后 就可以成為重量的顯示。2.當霍爾元件進入均勻磁場時，霍爾電壓是否仍隨位移量的增加而線性增加？答：不會，因為在均勻磁場中，切割磁感線所產生的感應電勢大小恒定，與位移無關。實驗二十二 差動變壓器的標定1 實驗目的： 通過實驗學習差動變壓測試系統的組成和標定方法。2 實驗原理： 差動變壓器由

5、銜鐵，初級線圈，次級線圈和線圈骨架等構成。初級線圈作為差動變壓器的激勵用，相當于變壓器的原邊；次級線圈由兩個結構尺寸和參數相同的相同線圈反向串接而成，相當于變壓器的副邊。差動變壓器是開磁路，工作是建立在互感的基礎上。由于零點殘余電壓的存在會造成差動變壓器零點附近的不靈敏區，電壓經過放大器會使放大器末級趨向飽和，影響電路正常關系，因此必須采用適當的方法進行補償。零點殘余電壓中主要包括兩種波形成分：1.基波分量：這是由于差動變壓器兩個次級線圈繞組因材料或工藝的差異造成等效電路參數（M,L,R）不同，線圈中的銅孫及導磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵電流與所產生的磁通不同相。2.高次諧波

6、：主要是由于導磁材料磁化曲線非線性引起，由于磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵電流與磁通波形不一致，產生了非正弦波（主要是三次諧波）磁通，從而在二次繞組中感應出非正弦波的電動勢。減少零殘電壓的方法有：1.從設計和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對稱；2.采用相敏檢波電路；3.選用補償電路。相敏檢波器的工作原理：相敏檢波電路如圖所示，圖為輸入信號端，為交流參考電壓輸入端，為輸出端，為直流參考電壓輸入端，、為整形電路將正弦信號轉換成方波信號，使相敏檢波器中的電子開關正常工作。當、端輸入控制電壓信號時，通過差動放大器的作用使D和J處于開關狀態，從而把端輸入的正弦信號轉換成半波整流信號。3 實驗所需部件：

7、差動變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動變壓器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器、測微儀4 實驗步驟：（一）了解相敏檢波器工作原理1.調節音頻振蕩器輸出頻率5KHz，輸出幅值2V，將音頻振蕩器00端接相敏檢波器的輸入端，相敏檢波器的輸出端與低通濾波器的輸入端連接，低通濾波器的輸出端接數字電壓表20V。相敏檢波器的交流參考電壓輸入端分別接00、1800，使相敏檢波器的輸入信號和交流參考電壓分別同相或反相，用示波器觀察相敏檢波器輸入端的波形變化和電壓表電壓值的變化。注意：此時差動放大器的增益要比較小，稍有增益即可，示波器的“觸發”方式要選擇正確。可以看出，當相敏檢波器的輸入信號和交流參考信

8、號同相時，輸出為正極性的全波整流信號，電壓表指示正極性方向最大值，反之，則輸出負極性的全波整流波形，電壓表指示負極性的最大值。記錄下觀察到的各種情況波形及電壓值。2.用示波器的兩通道觀察相敏檢波器的波形并記錄下觀察到的波形。可以看出，相敏檢波器中整形電路的作用是將輸入的正弦波轉換成方波，使相敏檢波器中的電子開關能正常工作。（二）差動變壓器性能檢測1.按下圖接線，差動變壓器初級線圈必須從音頻振蕩器Lv端功率輸出。2.音頻振蕩器輸出功率5KHz，輸出值VP-P值2V。3.用手提變壓器磁芯，觀察示波器第二通道的波形是否能通過零翻轉，以判斷兩個次級線圈的聯接方式，如果不能過零翻轉，則需改變兩個次級線圈

9、的串接端，使兩個次級線圈反相串聯。（三）差動變壓器零殘電壓的補償1. 根據上圖接線，差動放大器增益調到最大，音頻Lv端輸出VP-P值2V，調節音頻振蕩器頻率，使示波器二通道波形不失真。2. 調節測微儀帶動銜鐵在線圈中運動，使差動放大器輸出電壓最小，調整電橋網絡WDWA電位器，使輸出更趨減小。3. 提高示波器的第二通道靈敏度，將零殘電壓波形與激勵電壓波形比較，觀察零點殘余電壓的波形，說明經過補償后的零殘電壓主要是什么分量？5 實驗數據1.接在00 ,U=2.049V 1800 ,U=-2.087V 接到通道5 輸出VP-P=28V 通道6輸出VP-P=13.6V 2.6 思考題： 1.為什么在差動變壓器的標定中電路中要加移相器？作用是什么？ 答：因為示波器的第一通道與第二通道輸出波形經差放后不同相，需要進行調整才能進行 標定，移相器的作用就是使兩通道輸出的波形正好同相或者反相。 2.差動變壓器標定的含義，為什么要進行標定？ 答：差動變壓器的標定：在系統輸出為零處，使銜鐵上下有相同位移時，系統輸出正負對稱。進行標定后，可以通過對于系統輸出的測定，準確知道銜鐵的位移，從而對于微小且難以直接測量的位移進行間接的測量。實驗心得 通過本實驗，我更深入的了解了檢測技術這門課的內容，知道如何搭建電橋以及如何調節電橋平衡，實驗中我遇到了一些困難，但是在克服的過程