检测技术实验报告.docx
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检测技术实验报告
2010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
专业班号
姓名
同组者
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
实验分值
评分
实验22-4差动变压器的标定
40
设计性实验
实验名称/内容
实验分值
评分
实验24PT100铂热电阻测温实验
0~40
教师评价意见
总分
目录
实验一差动变压器的标定4
实验二PT100铂热电阻测温实验8
心得与体会12
参考书目13
实验22-4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1-1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。
4.旋动测微仪，带动衔铁向上5mm，向下5mm位移，每旋一周（0.5mm）记录一电压值并填入表格。
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。
表格一差动变压器的标定
位移mm
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3．5
4
4.5
5
电压V
0.87
1.7
2.48
3.18
3.78
4.31
4.63
4.9
5.1
5.26
位移mm
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
-3
-3.5
-4
-4.5
-5
电压V
-0.9
-1.78
-2.65
-3.47
-4.2
-4.85
-5.38
-5.72
-5.94
-6.02
实验结果分析：
灵敏度：
k=Δy/Δx=（6.02+5.26）/10=1.128
线性度：
=Δ
=0.52/（6.02+5.26）=4.6%
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—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，标定是一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一一对应，从而能通过读值来确定测量量。
实验二十四PT100铂热电阻测温实验
实验原理：
1．铂热电阻工作原理
铂热电阻元件作为一种温度传感器，其工作原理是在温度作用下，铂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。
铂热电阻是一种精确、灵敏、稳定的温度传感器。
铂热电阻元件是用微型陶瓷管、孔内装绕制好的铂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～+420℃范围内的温度。
2．PT100设计参数
PT100铂电阻A级在0℃时的电阻值R0=100±0.06Ω；B级R0=100±0.12Ω，PT100铂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。
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．设计PT100铂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≤4V，输出以电压V方式记录。
3．通过测量值进行误差分析。
系统方案设计；
实验方案初步设定为如下：
图2-1实验方案电路图
电阻阻值计算：
考虑图中电路，当铂电阻变化ΔR时，电桥电压：
，
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，这样当铂电阻受温度的影响发生变化时就会引起节点间的电压差。
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0.08v左右。
由于实验要求铂电阻的电流不超过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的直流电。
实验步骤：
.根据电路图连接电路，电路图见图2-1
.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。
.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：
测取PT100温度传感器的有关数据（电压、温度变化量）结果如下：
T/℃
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
U/V
0.44
0.75
1.06
1.40
1.76
2.06
2.39
2.73
3.08
3.42
计算灵敏度：
k=Δy/Δx=（3.42-0.44）/（65-20）=0.066
计算线性度：
=Δ
=0.05/（65-20）=0.11%
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。
心得与自我评价
做过这么多次实验，实验前的预习依旧是要强调的重点。
通过预习，要对实验目的、实验任务以及实验仪器有一个总体的认识，这样才能更有效率更有帮助地完成实验。
再者，实验时一定要有耐心，元件和仪器的调节以及等待的过程都要很细致，否则实验结果就会不准确。
检测技术的这两次实验，可以说实验步骤不复杂，数据也少，但很考验检测技术这门课的知识，实验过程中也运用了不少，对课堂上的知识有了很好的巩固。
不足之处就是自己运用计算机处理数据和作图还不够熟练，总是在有的地方卡住了，还要请教其他的同学或者在网上查找方法。
不过通过这一次次的实验，自己的能力在一步步提升。
参考文献
自动检测技术
马西秦主编
机械工业出版社
信号与控制综合实验实验指导书第三分册检测技术基本实验
华中科技大学电气与电子工程学院
实验教学中心编著
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