檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電氣學(xué)科大類(lèi) 2013 級(jí)信號(hào)與控制綜合實(shí)驗(yàn)課程實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告(基本實(shí)驗(yàn)三:檢測(cè)技術(shù)基本實(shí)驗(yàn))姓 名 劉 洋 學(xué) 號(hào)U20 專(zhuān)業(yè)班號(hào) 1308 姓 名 汪顯康 學(xué) 號(hào)U201312012 專(zhuān)業(yè)班號(hào) 1308 姓 名 熊永新 學(xué) 號(hào)U201312008 專(zhuān)業(yè)班號(hào) 1308 指導(dǎo)教師 徐雁 日 期 2016年4月 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 評(píng) 閱 人 29 / 29文檔可自由編輯打印實(shí)驗(yàn)評(píng)分表基本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)編號(hào)名稱(chēng)/內(nèi)容（此列由學(xué)生自己填寫(xiě)）實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分22-1 相敏檢波器1022-2 差動(dòng)變壓器的性能檢測(cè)1022-3 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償2022-4 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定40設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分2

2、3 超聲波傳感器距離測(cè)量40創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分教師評(píng)價(jià)意見(jiàn)總分實(shí)驗(yàn)二十二 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解相敏檢波工作原理；2. 掌握差動(dòng)變壓器的性能檢測(cè)及零殘電壓補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮恚?. 學(xué)習(xí)差動(dòng)變壓測(cè)試系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理差動(dòng)變壓器由銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和線圈骨架等組成。初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，相當(dāng)于變壓器的原邊；次級(jí)線圈由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的相同線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。差動(dòng)變壓器是開(kāi)磁路，工作是建立在互感基礎(chǔ)上。由于零殘電壓的存在會(huì)造成差動(dòng)變壓器零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)，電壓經(jīng)過(guò)放大器會(huì)使放大器末級(jí)趨向飽和，影響電路正常關(guān)系，

3、因此必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償。1. 造成零點(diǎn)殘余電壓的主要原因是：1) 一組兩個(gè)傳感器不完全對(duì)稱(chēng)，例如幾何尺寸不對(duì)稱(chēng)、電氣參數(shù)不對(duì)稱(chēng)及磁路參數(shù)不對(duì)稱(chēng)；2) 供電電源中有高次諧波分量，而電橋只能對(duì)基波分量較好的平衡；3) 供電電源很好但磁路本身存在非線性，如導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性使B中產(chǎn)生三次諧波分量。2. 減少零點(diǎn)殘余電壓的辦法有：1) 從設(shè)計(jì)和工藝制作上盡量保證線路和磁路的對(duì)程；2) 采用相敏檢波電路；3) 用補(bǔ)償電路。3. 相敏檢波器工作原理：圖22-1 相敏檢波器原理圖相敏檢波電路如圖所示，圖中1 為輸入信號(hào)端，2為交流參考電壓輸入端，3 為輸出端。4 為直流參考電壓輸入端。5、6為

4、整形電路將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成的方波信號(hào)，使相敏檢波器中的電子開(kāi)關(guān)正常工作。當(dāng)2 、4 端輸入控制電壓信號(hào)時(shí)，通過(guò)差動(dòng)放大器的作用使D 和J 處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而把1 端輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波整流信號(hào)。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備差動(dòng)變壓器、音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、電壓表、示波器、測(cè)微儀。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 了解相敏檢波器工作原理（1） 調(diào)節(jié)音頻振蕩器輸出頻率為5KHZ，輸出幅值為2V，將音頻振蕩器0端接相敏檢波器的輸入端1，相敏檢波器的輸入端連接，低通濾波器的輸出端接數(shù)字電壓表20V。相敏檢波器的交流參考電壓輸入端2分別接0 ， 180 ，使相敏檢波器的輸入信號(hào)和交流參考電

5、壓分別同相或者反相，用示波器兩通道觀察相敏檢測(cè)器輸出端3的波形變化和電壓表電壓值的變化（2） 注意：此時(shí)差動(dòng)放大器的增益要比較小，稍有增益即可，示波器的“觸發(fā)”方式要選擇正確?？梢钥闯?，當(dāng)相敏檢波器的輸入信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)反相時(shí)，輸出為正極性的全波整流信號(hào)，電壓表只是正極性方向最大值，反之，則輸出負(fù)極性的全波整流波形，電壓表指示負(fù)極性的最大值。（3） 用示波器兩通道觀察相敏檢測(cè)器插口5 、6 的波形2. 差動(dòng)變壓器性能檢測(cè)圖22-2差動(dòng)變壓器性能檢測(cè)電路原理圖（1） 按上圖接線，差動(dòng)變壓器初級(jí)線圈必須從音頻振蕩器 LV 端功率輸出；（2） 音頻振蕩器輸出頻率 5KHz，輸出值 VP-P 值 2V；

6、（3） 用手提變壓器磁芯，觀察示波器第二通道的波形是否能過(guò)零翻轉(zhuǎn)，以判斷兩個(gè)次級(jí)線 圈的聯(lián)接方式，如不能過(guò)零翻轉(zhuǎn)，則需改變兩個(gè)次級(jí)線圈的串接端，使兩個(gè)次級(jí)線圈反向串聯(lián)。3. 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償圖22-3 差動(dòng)變壓器零殘電壓補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)接線（1） 根據(jù)上圖接線，差動(dòng)放大器增益調(diào)到最大，音頻LV端輸出VP-P值2V，調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率，使示波器二通道波形不失真；（2） 調(diào)節(jié)測(cè)微儀帶動(dòng)銜鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)，使差動(dòng)放大器輸出電壓最小，調(diào)整電橋網(wǎng)絡(luò)WDWA電位器，使輸出更趨減??；（3） 提高示波器第二通道靈敏度，將零殘電壓波形與激勵(lì)電壓波形比較，觀察零點(diǎn)殘余電壓的波形，說(shuō)明經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的零殘電壓主要是什么分

7、量（直流、三次諧波）。4. 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定圖22-4 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定電路圖（1） 按上圖接線，差動(dòng)放大器增益適度，音頻振蕩器Lv端輸出5KHZ，VP-P值2V；（2） 調(diào)節(jié)電橋WD、WA 電位器，移相器，調(diào)節(jié)測(cè)微頭帶動(dòng)銜鐵改變其在線圈中的位置，使系統(tǒng)輸出為零；（3） 旋動(dòng)測(cè)微頭使銜鐵在線圈中上、下有一個(gè)較大的位移，用電壓表和示波器觀察系統(tǒng)輸出是否正負(fù)對(duì)稱(chēng)。如不對(duì)稱(chēng)則需反復(fù)調(diào)節(jié)銜鐵位置和電橋、移相器，做到正負(fù)輸出對(duì)稱(chēng)。注意：示波器CH1、CH2 通道分別接入相敏檢波器1、2 端口，用手將銜鐵位置壓到最低，調(diào)節(jié)電橋、移相器，當(dāng)CH1、CH2所觀察到的波形正好同相或反相時(shí)，則系統(tǒng)輸出可做到正負(fù)對(duì)

8、稱(chēng)；（4） 旋動(dòng)測(cè)微儀，帶動(dòng)銜鐵向上5mm，向下5mm 位移，每旋一周（0.5mm）記錄一電壓值并填入表格。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析1. 了解相敏檢波器工作原理（1） 0度同相時(shí)相敏檢波器輸出電壓波形（Vpp=4.20）圖22-5 正極性全波整流信號(hào)分析：0時(shí)，相敏檢波器的輸入信號(hào)和交流參考信號(hào)同相，CH2為3端口輸出，輸出為正極性的全波整流信號(hào)?？梢?jiàn)在這種情況下，輸出是一個(gè)全波整流的圖形。（2） 180度反相時(shí)相敏檢波器輸出電壓波形（Vpp=-1.74V）圖22-6 負(fù)極性全波整流信號(hào)分析：180時(shí)，相敏檢波器的輸入信號(hào)和交流參考信號(hào)反相，CH2為3端口輸出，輸出為負(fù)極性的全波整流信號(hào)，波形不規(guī)

9、則的原因：可能是MOS管導(dǎo)通帶來(lái)的脈沖沖擊。（3） 0度同相時(shí)相敏檢波器、的波形圖22-7 0度同相時(shí)相敏檢波器、的波形（4） 180度同相時(shí)相敏檢波器、的波形圖22-8 180度同相時(shí)相敏檢波器、的波形分析：信號(hào)經(jīng)相敏檢波器中整形電路作用后，輸入的正弦波被轉(zhuǎn)換成方波（5端輸出），又經(jīng)二極管整流后變成負(fù)方波。2. 差動(dòng)變壓器性能檢測(cè)（1） 過(guò)零翻轉(zhuǎn)前，輸入輸出同相位圖22-9 過(guò)零翻轉(zhuǎn)前波形（2） 過(guò)零翻轉(zhuǎn)時(shí)，輸入輸出即將反相位圖22-10 過(guò)零翻轉(zhuǎn)時(shí)波形（3） 過(guò)零翻轉(zhuǎn)后，輸入輸出反相位圖22-11 過(guò)零翻轉(zhuǎn)后波形分析：做過(guò)零翻轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意差動(dòng)變壓器鐵芯的初始位置，當(dāng)無(wú)論如何位移輸出電壓

10、不能過(guò)零翻轉(zhuǎn)時(shí)，不一定是由變壓器兩線圈同名端接反造成，可能是由鐵芯初始位置太高或太低造成，實(shí)驗(yàn)前要注意調(diào)整。下圖為差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線3. 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償圖22-12 補(bǔ)償后零點(diǎn)殘余電壓波形分析：根據(jù)圖中得到的結(jié)果，可以看到在調(diào)節(jié)銜鐵與二次繞組的相對(duì)位置發(fā)生改變時(shí)，輸入輸出相位差發(fā)生改變，變?yōu)榉聪?。第二通道過(guò)零時(shí)的波形，此時(shí)有零點(diǎn)殘余電壓，幅值不為零，只是幅值很小。零點(diǎn)殘余電壓表現(xiàn)在電橋預(yù)平衡時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡，最后總要存在某個(gè)輸出值U。實(shí)驗(yàn)中可以測(cè)量到零點(diǎn)殘余電壓約為26mv。需要進(jìn)行零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償。4. 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定表22-1 位移與電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表位移/mm00.511.

11、522.533.544.55電壓測(cè)量值/V0.0010.0070.0140.0210.0270.0340.0410.0470.0540.060.067電壓理論值/V0.00120.007750.01430.020850.02740.033950.04050.047050.05360.060150.0667/V0.00020.000750.00030.000150.0004-5E-050.00055E-050.00040.000150.0003位移/mm-0.5-1-1.5-2-2.5-3-3.5-4-4.5-5電壓測(cè)量值/V-0.005-0.012-0.019-0.025-0.032-0.03

12、8-0.045-0.05-0.057-0.064電壓理論值/V-0.00535-0.0119-0.01845-0.025-0.03155-0.0381-0.04465-0.0512-0.05775-0.0643/V0.000351E-040.0005500.000450.00010.000350.00120.000750.0003位移為0mm時(shí)，旋動(dòng)測(cè)微儀在15mm處。分析：作差動(dòng)變壓器的標(biāo)定的U-X曲線：圖22-13 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定的U-X曲線線性擬合直線方程：y=0.0131x+0.0012.靈敏度：k=y/x=0.0131.非線性度： =mYFS=0.000750.067-（-0.06

13、4）*100%=0.57%差動(dòng)變壓器是一種互感式的變壓器傳感器，在差動(dòng)變壓器的特性曲線中，零點(diǎn)殘余電壓是差動(dòng)放大器的一個(gè)特性，零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償對(duì)靈敏度的提高以及線性化有著很大的影響，通過(guò)零點(diǎn)電壓的補(bǔ)償，可以的得到較為理想的特性曲線，得到很好的靈敏度。六、 思考題1. 為什么在差動(dòng)變壓器的標(biāo)定中電路中要加移相器？作用是什么？答：根據(jù)相敏檢波器的原理，當(dāng)兩個(gè)輸入端的相位剛好相同或者相反（即相差180）時(shí)，輸出為正極性（或者負(fù)極性）全波整流信號(hào)，電壓表才能只是正極性最大值（或者負(fù)極性最大值）。所以在差動(dòng)變壓器的標(biāo)定電路中加入移相器，作用是保證2端輸入的參考交流電壓與1端輸入的電壓同相或反相，從而使

14、系統(tǒng)輸出可以做到正負(fù)對(duì)稱(chēng)。2. 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定的含義，為什么要標(biāo)定？答：差動(dòng)變壓器的標(biāo)定主要是指確定其輸入輸出關(guān)系以及靜態(tài)特性指標(biāo)。具體的作用如下：1） 確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，賦予儀器或測(cè)量系統(tǒng)分度值，本實(shí)驗(yàn)中標(biāo)定為差動(dòng)變壓器的靈敏度；2） 確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)；3） 消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或系統(tǒng)的正確度。4） 在科學(xué)測(cè)量中，標(biāo)定是一個(gè)不容忽視的重要步驟。故差動(dòng)變壓器的標(biāo)定即為給該儀器的表盤(pán)標(biāo)刻度，使差動(dòng)的位移與刻度盤(pán)上的標(biāo)值一一對(duì)應(yīng)，從而能通過(guò)讀值來(lái)確定測(cè)量量。七、 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 實(shí)驗(yàn)二十二相對(duì)而言屬于比較基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作，其具體內(nèi)容也簡(jiǎn)單易懂，于是我們小組也是十分迅速的

15、完成了實(shí)驗(yàn)。但很快我們發(fā)現(xiàn)，在做標(biāo)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們小組的數(shù)據(jù)并不呈現(xiàn)線性相關(guān)，反而在距離調(diào)節(jié)較大時(shí)出現(xiàn)了電壓值相差不大的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)分析和檢查，最后確定是我們沒(méi)有注意增益過(guò)大從而導(dǎo)致飽和的問(wèn)題，當(dāng)增益過(guò)大是，調(diào)節(jié)距離到較大值，此時(shí)系統(tǒng)已不在線性區(qū)。自然沒(méi)辦法使電壓大小隨距離線性變化。將增益調(diào)小之后，就可以保證在位移范圍內(nèi)系統(tǒng)輸入輸出保持線性。這樣小小的細(xì)節(jié)就會(huì)造成我們實(shí)驗(yàn)結(jié)果上的大大不同，我也從這次的差錯(cuò)找錯(cuò)中學(xué)會(huì)了要耐心細(xì)心。實(shí)驗(yàn)二十三 超聲波傳感器距離測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過(guò)對(duì)超聲波傳感器的具體運(yùn)用，掌握超聲波傳感器測(cè)距的工作原理；2. 掌握超聲測(cè)距的電路設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理1.

16、 超聲波測(cè)距工作原理超聲波發(fā)生器是利用壓電晶體的諧振工作的，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶體的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶體將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波；反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。超聲波發(fā)生器不斷地發(fā)射出40kHz超聲波，當(dāng)遇到障礙物時(shí)反射，超聲波接收器接收到反射的信號(hào)，通過(guò)發(fā)射和接收信號(hào)的時(shí)間差可求出距離。計(jì)算距離公式為S=Ct2式中，C為超聲波波速；t為接收器接收到信號(hào)的時(shí)間差。由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)，聲波傳輸速率為C=C0

17、21+T273(ms)式中，T為絕對(duì)溫度；C0=331.4m/s。表23-1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的，一般認(rèn)為C為常數(shù)340m/s。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只要測(cè)得超聲波發(fā)射和接收到信號(hào)的時(shí)間差，即可求得距離。這就是超聲波測(cè)距儀的原理。表23-1 聲速與溫度關(guān)系表溫度/-30-20-100102030100聲速/(m/s)3133193253233383443493862. 超聲波發(fā)射電路和接收電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供的T/R40系列超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)工作的傳感器，通常又稱(chēng)為換能器。T/R40系列

18、超聲波傳感器的工作過(guò)程：從兩個(gè)引腳輸入40kHz的脈沖信號(hào)，通過(guò)其內(nèi)部的陶瓷片激勵(lì)器和諧振片轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)能量，經(jīng)錐形輻射口將振動(dòng)信號(hào)向外發(fā)射。接收端收到40kHz的反射信號(hào)，使諧振片產(chǎn)生諧振，通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換輸出一組信號(hào)。超聲波發(fā)射器 T40-16 的電路工作電壓為9V，工作電流為4050mA，發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。40kHz 多諧振蕩電路可由LM555 時(shí)基電路及外圍元件構(gòu)成，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻器阻值，可以改變振蕩頻率。超聲波接收器R40-16 諧振頻率40kHz，經(jīng)R40-16 選頻后，將40kHz以外的干擾信號(hào)衰減，只有諧振于40kHz 的有用信號(hào)被接收。通過(guò)設(shè)計(jì)放大電路將超聲波接收器R40-

19、16 端信號(hào)放大并進(jìn)行距離測(cè)量。3. T/R40-16 器件參數(shù)T/R40-16 器件參數(shù)由表可知，T/R40-16 的中心頻率為40kHz1.0Hz，這要求振蕩電路產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定度較高。接收敏感度-74dB，即R40-16 接收信號(hào)最小為R40-16 發(fā)射信號(hào)的0.0002 倍，這對(duì)接收電路的增益提出要求。若發(fā)射電路采用9V 供電，接收電路的增益應(yīng)大致在100 倍到1000倍之間。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 超聲波傳感器（T為發(fā)射器，R為接收器）；2. 檢測(cè)技術(shù)通用實(shí)驗(yàn)板；3. 示波器；4. 雙路直流穩(wěn)壓電源。四、 實(shí)驗(yàn)方案1. 40kHz多諧振蕩電路按圖23-1搭建40kHz多諧振蕩電路，輸出端接

20、超聲波傳感器發(fā)射器T，其中各元件參數(shù)圖中已標(biāo)明，設(shè)計(jì)過(guò)程另作說(shuō)明。圖23-1 多諧振蕩電路原理圖（1） 5端懸空，通過(guò)10nF電容接地，抑制旁路高頻干擾；（2） 三極管截止，7為高電位時(shí)，Vcc通過(guò)R1、R2給C充電，2、6點(diǎn)電位大于23Vcc后，u0=0；（3） u0=0，T導(dǎo)通，7為地位，電容C通過(guò)R2放電，2、6點(diǎn)電位將至13Vcc后，u0=1；（4） 參數(shù)設(shè)計(jì)：充電過(guò)程，u0=1，T1=0.7(R1+R2)C；放電過(guò)程，u0=0，T2=0.7R2C；要求f=40kHz，T1+T2=140k=0.7R1+2R2C=2.5*10-5s；取R1=400，C=10nF，則R2=3.371k，R

21、2取10k電位器以便準(zhǔn)確得到40kHz的震蕩波形。2. 放大電路按圖23-2搭建放大電路原理圖，輸入端接超聲波傳感器接收器R，其中各元件參數(shù)圖中已標(biāo)明，設(shè)計(jì)過(guò)程另作說(shuō)明。圖23-2 放大電路圖查閱資料知R40-16的接收靈敏度-70dB，設(shè)衰減倍數(shù)為K，則20lgK=-70K=0.000316需放大的信號(hào)ui=9*0.000316=0.00285V取放大倍數(shù)400倍時(shí)，有uo=0.00285*400=1.138V放大倍數(shù)(-R2R1)*(-R4R3)=400取R1=R3=1k，R2=20k ，R4為40k電位器。3. 實(shí)驗(yàn)步驟（1） 按圖23-1、圖23-2搭建多諧振蕩電路和放大電路；（2）

22、觀察振蕩方波波形輸出是否正確，調(diào)節(jié)多諧振蕩電路的電位器使其輸出方波的頻率為40kHz；（3） 將接收器與發(fā)射器相對(duì)放置并有適當(dāng)?shù)拈g距，觀察經(jīng)放大電路放大后的輸出信號(hào)，調(diào)節(jié)放大電路的電位器使輸出信號(hào)具有合適的幅值；（4） 固定發(fā)射器不動(dòng)，緩慢移動(dòng)接收器使其遠(yuǎn)離發(fā)射器1cm，觀察輸出信號(hào)，記錄輸出信號(hào)相對(duì)發(fā)射信號(hào)移動(dòng)的時(shí)間t，重復(fù)10次；（5） 固定發(fā)射器不動(dòng)，緩慢移動(dòng)接收器使其靠近發(fā)射器1cm，觀察輸出信號(hào)，記錄輸出信號(hào)相對(duì)發(fā)射信號(hào)移動(dòng)的時(shí)間t，重復(fù)10次；（6） 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，x=v*t。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析1. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)接線圖受到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，我們小組沒(méi)有選擇傳統(tǒng)的超聲測(cè)距的方式

23、（反射式s=0.5vt），而是選擇在兩塊實(shí)驗(yàn)班的兩端裝設(shè)超聲傳感器，通過(guò)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)板的距離實(shí)現(xiàn)改變兩超聲傳感器之間的距離，在通過(guò)增量計(jì)算法，逐步增加兩塊板子實(shí)驗(yàn)的距離，步進(jìn)長(zhǎng)度為1cm，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)波形的基準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)的時(shí)基，計(jì)算出增加的距離，通過(guò)累計(jì)增加的距離得到實(shí)際距離。表23-1 聲速與溫度關(guān)系表溫度/-30-20-100102030100聲速/(m/s)3133193253233383443493862. 振蕩方波產(chǎn)生圖23-3 多諧振蕩電路產(chǎn)生方波3. 接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)以初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，記x=0。（1） x=0圖23-4 x=0位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-4 x=

24、0位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（2） x=1圖23-5 x=1位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-5 x=1位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（3） x=2圖23-6 x=2位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-6 x=2位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（4） x=3圖23-7 x=3位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-7 x=3位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（5） x=4圖23-8 x=4位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-8 x=4位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（6） x=5圖23-9 x=5位置接

25、收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-9 x=5位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（7） x=6圖23-10 x=6位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-10 x=6位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（8） x=7圖23-11 x=7位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-11 x=7位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（9） x=8圖23-12 x=8位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（正行程）圖23-12 x=8位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置（反行程）（10） x=9圖23-13 x=9位置接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相對(duì)位置4. 數(shù)據(jù)表23-2 數(shù)據(jù)記錄表格X差值

26、分布表x/cm1 2 3 4 5 6 7 8 9 t1/s31.60 32.00 24.40 29.20 31.20 29.20 28.40 28.80 28.40 t2/s29.20 28.00 26.00 30.40 27.60 30.80 28.40 28.80 28.40 x測(cè)正1.0871.1000.8391.0041.07321.00440.97690.99070.9769x測(cè)反1.0040.9630.8941.0450.94941.05950.97690.99070.9769正向x/cm1.0872.1873.0274.0315.10496.10947.08648.07719.0

27、540反向x/cm1.0872.1743.1374.0315.07746.02687.08648.06339.0540平均值/cm1.0451.0320.8661.0251.011361.0320.976960.990720.97696遲滯/cm0.0820.137-0.05-0.040.1238-0.055000實(shí)際擬合值/cm1.0452.0772.9443.9694.981126.013126.990087.98088.95776理論x=1cm，測(cè)量x=t*v。作出x分布曲線如下：圖23-14 x測(cè)量值分布曲線圖分析：最大絕對(duì)誤差m=1.1932-1=0.1932，最大相對(duì)誤差m(cm)1cm*100=19.32。實(shí)驗(yàn)中由于發(fā)射波形無(wú)法穩(wěn)定，接受波形的移動(dòng)過(guò)程無(wú)法準(zhǔn)確觀察到，因此我組采用了觀察接受波形和發(fā)射波形相對(duì)變化的方法得出移動(dòng)1cm對(duì)應(yīng)的t，受距離測(cè)量不準(zhǔn)、t讀數(shù)不準(zhǔn)等影響，實(shí)驗(yàn)誤差較大。但由圖23-14可以看出，實(shí)驗(yàn)達(dá)到了超聲波測(cè)距的目的，并能在一