華科檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共24頁(yè))

1、信號(hào)與控制綜合實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)基本實(shí)驗(yàn)報(bào)告 - 21 - -信號(hào)與控制綜合實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)基本實(shí)驗(yàn)報(bào)告電氣學(xué)科大類 2011 級(jí)信號(hào)(xnho)與控制綜合實(shí)驗(yàn)課程實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告(基本(jbn)實(shí)驗(yàn)四: 檢測(cè)技術(shù)基本(jbn)實(shí)驗(yàn))姓 名 學(xué) 號(hào)專業(yè)班號(hào) 同組者1 學(xué) 號(hào)專業(yè)班號(hào) 同組者2 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班號(hào) 指導(dǎo)教師 日 期 年月日 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 評(píng) 閱 人 實(shí)驗(yàn)(shyn)評(píng)分表基本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)編號(hào)名稱/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分差動(dòng)變壓器的性能檢測(cè)10差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償20差動(dòng)變壓器的標(biāo)定1020設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分PT100 鉑熱電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)40創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分教師評(píng)價(jià)意見(jiàn)

2、總分 -目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc386928222 實(shí)驗(yàn)二十二 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定 PAGEREF _Toc386928222 h 1 HYPERLINK l _Toc386928223 一.實(shí)驗(yàn)原理 PAGEREF _Toc386928223 h 1 HYPERLINK l _Toc386928224 二.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?PAGEREF _Toc386928224 h 1 HYPERLINK l _Toc386928225 三.實(shí)驗(yàn)儀器： PAGEREF _Toc386928225 h 1 HYPERLINK l _Toc386928226 實(shí)驗(yàn)二 差

3、動(dòng)變壓器性能檢測(cè) PAGEREF _Toc386928226 h 1 HYPERLINK l _Toc386928227 一.實(shí)驗(yàn)原理： PAGEREF _Toc386928227 h 1 HYPERLINK l _Toc386928228 二.實(shí)驗(yàn)步驟： PAGEREF _Toc386928228 h 1 HYPERLINK l _Toc386928229 三.數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc386928229 h 2 HYPERLINK l _Toc386928230 四.結(jié)果分析 PAGEREF _Toc386928230 h 3 HYPERLINK l _Toc386928

4、231 實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償 PAGEREF _Toc386928231 h 4 HYPERLINK l _Toc386928232 一.實(shí)驗(yàn)原理： PAGEREF _Toc386928232 h 4 HYPERLINK l _Toc386928233 二.實(shí)驗(yàn)步驟： PAGEREF _Toc386928233 h 4 HYPERLINK l _Toc386928234 三.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc386928234 h 5 HYPERLINK l _Toc386928235 四.結(jié)果分析 PAGEREF _Toc386928235 h 6 HYPERLINK

5、l _Toc386928236 實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定 PAGEREF _Toc386928236 h 6 HYPERLINK l _Toc386928237 一.實(shí)驗(yàn)原理： PAGEREF _Toc386928237 h 6 HYPERLINK l _Toc386928238 二.實(shí)驗(yàn)步驟 PAGEREF _Toc386928238 h 6 HYPERLINK l _Toc386928239 三.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc386928239 h 7 HYPERLINK l _Toc386928240 四.結(jié)果分析 PAGEREF _Toc386928240 h 8 HYP

6、ERLINK l _Toc386928241 五.試驗(yàn)思考題 PAGEREF _Toc386928241 h 8 HYPERLINK l _Toc386928242 實(shí)驗(yàn)二十四 PT100 鉑熱電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc386928242 h - 9 - HYPERLINK l _Toc386928243 一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?PAGEREF _Toc386928243 h - 9 - HYPERLINK l _Toc386928244 二.實(shí)驗(yàn)原理 PAGEREF _Toc386928244 h - 9 - HYPERLINK l _Toc386928245 三.設(shè)計(jì)要求 PAGEREF

7、 _Toc386928245 h - 10 - HYPERLINK l _Toc386928246 四.試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc386928246 h - 10 - HYPERLINK l _Toc386928247 五.實(shí)驗(yàn)器材 PAGEREF _Toc386928247 h - 14 - HYPERLINK l _Toc386928248 六.實(shí)驗(yàn)步驟 PAGEREF _Toc386928248 h - 14 - HYPERLINK l _Toc386928249 七.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc386928249 h - 15 - HYPERLINK

8、l _Toc386928250 八.結(jié)果分析 PAGEREF _Toc386928250 h - 19 - HYPERLINK l _Toc386928251 九.實(shí)驗(yàn)心得 PAGEREF _Toc386928251 h - 19 - HYPERLINK l _Toc386928252 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc386928252 h - 20 -實(shí)驗(yàn)(shyn)二十二 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定(bio dn) 實(shí)驗(yàn)(shyn)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)

9、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，因此必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)差動(dòng)變壓測(cè)試系統(tǒng)的組成和標(biāo)定方法。 實(shí)驗(yàn)儀器：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)微儀實(shí)驗(yàn)二 差動(dòng)變壓器性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)原理：差動(dòng)變壓器中有銜鐵，通過(guò)上下移動(dòng)銜鐵改變銜鐵的位置可以改變差動(dòng)變壓器的第二通道中的感應(yīng)電壓，當(dāng)兩繞組的同名端連接適當(dāng)時(shí)，根據(jù)輸出電壓的正負(fù)可以判斷兩繞組產(chǎn)生的電壓大小。實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按下圖接線，

10、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。圖1-2-1差動(dòng)變壓器性能檢測(cè)電路原理圖2. 音頻振蕩器輸出頻率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(b xn)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)。數(shù)據(jù)(shj)記錄及數(shù)據(jù)處理1. 輸入輸出同相時(shí)：圖1-2-1 測(cè)量(cling)距離為15.2320mm時(shí)輸入輸出同相時(shí)波形2. 輸入輸出反向時(shí)：圖1-2-2 測(cè)量距離為0.3752mm時(shí)輸入輸出反相時(shí)波形3. 輸出(shch)過(guò)零時(shí)：圖1-2-3 測(cè)量(cling)距離為1

11、0.5297mm時(shí)輸出過(guò)零時(shí)(ln sh)波形結(jié)果分析根據(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，由同相變?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200mv。需要進(jìn)行零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償。下圖為差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線：圖1-2-2 差動(dòng)變壓器輸出特性實(shí)驗(yàn)(shyn)三 差動(dòng)變壓器零殘電壓(diny)的補(bǔ)償 實(shí)驗(yàn)(shyn)原理：1. 零殘電壓中主要包含兩種波形成份：（1）基波分量：這是由于差動(dòng)變壓器兩個(gè)次級(jí)繞

12、組因材料或工藝差異造等效電路參數(shù)（M、L、R）不同，線圈中的銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損，線圈中線間電容的存在，都使得激勵(lì)電流與所產(chǎn)生的磁通不同相。（2）高次諧波：主要是由導(dǎo)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(lì)電流與磁通波形不一致，產(chǎn)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(yīng)處非正弦波的電動(dòng)勢(shì)。2. 減少零殘電壓的辦法有：（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）選用補(bǔ)償電路。3. 零點(diǎn)殘余電壓的原因：（1）復(fù)阻抗不容易達(dá)到真正平衡（2）磁化曲線的非線性產(chǎn)生高次諧波（3）各種損耗（4）分布電容的影響差動(dòng)變壓器零點(diǎn)補(bǔ)償時(shí)，

13、在補(bǔ)償電路法中有加串聯(lián)電阻，加并聯(lián)電容等，先采用并聯(lián)電阻法。通過(guò)調(diào)整WA和WD的阻值調(diào)整，可以達(dá)到零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)步驟：圖1-3-1差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)補(bǔ)償電路1. 根據(jù)上圖接線(ji xin)，差動(dòng)放大器增益調(diào)到最大，音頻LV端輸出(shch)VP-P值2V，調(diào)節(jié)音頻振蕩器頻率，使示波器二通道波形(b xn)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，使輸出更趨減小。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量？ 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理1. 實(shí)驗(yàn)得到的

14、輸出過(guò)零波形圖如下：圖1-3-2 測(cè)量距離為10.0857mm時(shí)輸出過(guò)零波形2. 輸出放大圖像為：圖1-3-2 輸出過(guò)零放大波形 結(jié)果(ji gu)分析通過(guò)(tnggu)圖像圖可以(ky)看出，零點(diǎn)殘余電壓是很大的，在進(jìn)行補(bǔ)償后，零點(diǎn)殘余電壓反而比未補(bǔ)償時(shí)更大了，可能是由于差動(dòng)放大器的靈敏度過(guò)高，導(dǎo)致零點(diǎn)漂移程度隨溫度、時(shí)間變化。而且理論上在零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償過(guò)后其分量應(yīng)該已三次諧波為主要分量，而實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)中并非三次諧波分量，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并非很理想。分析實(shí)驗(yàn)的不足，主要在于零點(diǎn)殘余電壓補(bǔ)償時(shí)的調(diào)節(jié)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定 實(shí)驗(yàn)原理：傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。靜態(tài)標(biāo)定是確定傳感器

15、靜態(tài)特性指標(biāo)，動(dòng)態(tài)標(biāo)定是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，根據(jù)需要也對(duì)溫度響應(yīng)、環(huán)境影響等進(jìn)行標(biāo)定。本實(shí)驗(yàn)采用絕對(duì)標(biāo)定法進(jìn)行標(biāo)定。 實(shí)驗(yàn)步驟（1）按圖22- 7接線，差動(dòng)放大器增益適度，音頻振蕩器輸出頻率5KHz，輸出值VP-P值2V。圖1-4-1 差動(dòng)變壓器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)接線（2）調(diào)節(jié)電橋、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。如不對(duì)稱，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。注意：示波器CH1、CH2分別接入相敏檢波器、端口，用手將銜鐵位置壓到最低，調(diào)節(jié)電橋、移相

16、器，當(dāng)CH1、CH2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)稱。旋動(dòng)測(cè)微儀，帶動(dòng)(didng)銜鐵向上5mm、向下(xin xi)5mm，每旋一周(y zhu)（0.5mm）記錄一電壓值并記錄。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理表22-1 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表位移/mm-50.000 -45 .000-40.000 -35.000 -30.000 -25.000 -20.000 測(cè)量電壓/V-5.15 -4.68 -4.36 -4.13 -3.69 -3.25 -2.79 端基擬合結(jié)果/V-5.11 -4.52 -3.93 -3.34 -2.75 -2.16 -1.57 線性偏差/V-0.05 -

17、0.16 -0.43 -0.79 -0.94 -1.09 -1.22 位移/mm-15.000 -10.000 -5.000 0.000 5.000 10.000 15.000 測(cè)量電壓/V-2.33 -1.77 -0.90 0.14 0.98 1.87 2.56 端基擬合結(jié)果/V-0.98 -0.39 0.20 0.79 1.37 1.96 2.55 線性偏差/V-1.35 -1.38 -1.10 -0.65 -0.39 -0.09 0.01 位移/mm20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000 測(cè)量電壓/V3.41 4.19 4.69

18、5.41 5.92 6.35 6.72 端基擬合結(jié)果/V3.14 3.73 4.32 4.91 5.50 6.09 6.68 圖1-4-2 差動(dòng)變壓器的標(biāo)定試驗(yàn)曲線差動(dòng)變壓器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上圖中電壓曲線所示，采用端基擬合方式，得到擬合直線為y=0.785+0.1178x，測(cè)量范圍為-5.15V+6.68V，量程L=11.83V。靈敏度k=0.1178。最大偏差Lm=-1.38V，則線性度。 結(jié)果(ji gu)分析從分析(fnx)出的線性度來(lái)看，所得數(shù)據(jù)(shj)不是很理想，線性誤差較大，而且從端基擬合直線方面看，直線存在較大的零點(diǎn)偏差，分析誤差原因?yàn)椋?. 線圈中通過(guò)電流較大，鐵心飽和程度高。

19、2. 電源電壓中的三次諧波以及放大器調(diào)零時(shí)殘存的基波分量，導(dǎo)致零點(diǎn)殘余電壓較大。3. 差動(dòng)線圈中鐵心磁化強(qiáng)度高，剩磁較大，遲滯效明顯。 試驗(yàn)思考題1.為什么在差動(dòng)變壓器的標(biāo)定電路中要加移相器？其作用是什么？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，從而使系統(tǒng)輸出可以做到正負(fù)對(duì)稱。2.差動(dòng)變壓器標(biāo)定的含義是什么？為什么要進(jìn)行標(biāo)定？答：標(biāo)定的含義是：確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸

20、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；確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)；消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或系統(tǒng)的正確度。標(biāo)定的主要作用是：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；確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)；消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或系統(tǒng)的正確度。實(shí)驗(yàn)(shyn)二十四 PT100 鉑熱電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)(shyn) 實(shí)驗(yàn)(shyn)目的1通過(guò)自行設(shè)計(jì)PT100鉑熱電阻測(cè)溫實(shí)驗(yàn)方案，加深對(duì)溫度傳感器工作原理的理解。2掌握測(cè)量溫度的電路設(shè)計(jì)和誤差分析方法。 實(shí)驗(yàn)原理1. 鉑熱電阻測(cè)溫機(jī)理：在金屬導(dǎo)體兩端加電壓后，自由電子形成有

21、規(guī)律的定向運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體導(dǎo)電。當(dāng)溫度升高時(shí)由于自由電子獲得較多的能量，能從定向運(yùn)動(dòng)中掙脫出來(lái)，從而定向運(yùn)動(dòng)被削弱，導(dǎo)電率降低，電阻率增大。2. 鉑熱電阻結(jié)構(gòu)：由一定材料的電阻絲繞制而成，為了避免通過(guò)交流電時(shí)產(chǎn)生感抗，或有交變磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在繞制時(shí)采用雙線無(wú)感繞制法，由于通過(guò)兩股導(dǎo)線的電流方向相反，從而使其產(chǎn)生的磁通相互抵消。圖2-1-1 PT100溫度傳感器內(nèi)部無(wú)感繞線結(jié)構(gòu)3.鉑熱電阻溫度特性阻值與溫度的關(guān)系成近似直線，在-259.34-630.74度范圍內(nèi)可作溫度標(biāo)準(zhǔn)儀器。特性關(guān)系：-2000 +0650 式中R0Rt為溫度0和t時(shí)的電阻值。溫度0時(shí)，R0的公稱值是100。其中(qzh

22、ng)，。表2-2-1 PT100溫度傳感器分度表 4. 百度(bi d)電阻比：鉑電阻的性質(zhì)與鉑的純度(chnd)有關(guān) 純度越高，電阻值越準(zhǔn)； 設(shè)計(jì)要求1. PT100鉑熱電阻參數(shù)要求：允許最大電流Imax=5mA（在此工作狀態(tài)下醉大電流溫升為0.3）2.輸出要求：測(cè)量溫度范圍是常溫65，對(duì)應(yīng)輸出電壓范圍為04V 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與分析1. 測(cè)溫電橋的設(shè)計(jì)方案一：采用輸出對(duì)稱型電橋圖2-4-1 輸出(shch)對(duì)稱型電橋在常溫下，。其中(qzhng)R1為PT100鉑熱電阻，R2為可變電阻，目的(md)是為在常溫下調(diào)解R2，使鄰臂電橋上的變化得以抵消，使得測(cè)量結(jié)果從零開(kāi)始。由于允許最大電流Ima

23、x=5mA，考慮到一定的安全裕度，計(jì)算時(shí)取Im=4.5mA。假設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫為20，對(duì)應(yīng)PT100分度表可知為107.79，則取其在0下的電阻值計(jì)算參數(shù)，既可以保證測(cè)量準(zhǔn)確裕度，而且計(jì)算方便。設(shè)計(jì)輸入電壓大小計(jì)算電橋輸出靈敏度：方案二：采用電源對(duì)稱型電橋圖2-4-2 電源對(duì)稱型電橋在常溫下，。其中R1為PT100鉑熱電阻，R3為可變電阻，目的是為在常溫下調(diào)解R3，使鄰臂電橋上的變化得以抵消，使得測(cè)量結(jié)果從零開(kāi)始。取輸入電壓E=4V由于(yuy)允許最大電流Imax=5mA，考慮到一定(ydng)的安全裕度，計(jì)算時(shí)取Im=4.5mA。假設(shè)實(shí)驗(yàn)(shyn)時(shí)室溫為20，對(duì)應(yīng)PT100分度表可知為10

24、7.79，則取其在0下的電阻值計(jì)算參數(shù)，既可以保證測(cè)量準(zhǔn)確裕度，而且計(jì)算方便。設(shè)計(jì)固定電阻阻值大小所以取R2=900-100=800，則計(jì)算電橋輸出靈敏度：故通過(guò)對(duì)比可知，采用電源對(duì)稱型電橋，其靈敏度較大，反應(yīng)輸入量變化更敏感，抗干擾能力更強(qiáng)。2. 輸出放大路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用儀用放大電路，其優(yōu)點(diǎn)有：（1）輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配；（2）一定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益；非常適宜工作在小信號(hào)的放大測(cè)量中，但缺點(diǎn)是其工作條件是上下電路參數(shù)對(duì)稱，如果想改變某一個(gè)電阻的參數(shù)必須同時(shí)變化對(duì)稱的兩個(gè)電阻。方案一：采用簡(jiǎn)單儀用放大電路圖2-4-3 簡(jiǎn)單儀用放大電路其放大系數(shù)優(yōu)點(diǎn)(yudin)： 使用到的電

25、阻元件少，電路相對(duì)(xingdu)簡(jiǎn)單電路(dinl)放大系數(shù)分析非常簡(jiǎn)單缺點(diǎn)： 電路增益不易改變（同時(shí)改變兩個(gè)對(duì)稱的電阻值）第一級(jí)放大器的放大效果沒(méi)有體現(xiàn)。方案二：采用增益可變儀用放大電路圖2-4-4 增益可變儀用放大電路其中R7為可變電阻，用于調(diào)解輸入溫度為65時(shí)，輸出電壓達(dá)到4V.放大系數(shù)優(yōu)點(diǎn)： 電路增益易于改變，只要調(diào)解R7阻值即可第一級(jí)放大器的放大效果體現(xiàn)。缺點(diǎn)： 電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，計(jì)算分析也不方便。綜合實(shí)驗(yàn)要求，故選擇方案二作為輸出放大電路。具體參數(shù)涉及如下。根據(jù)PT100分度表，假設(shè)室溫為20，P1=107.79，當(dāng)測(cè)量溫度達(dá)到65時(shí)，得出此時(shí)P1=125.16。則電橋的輸出為：理想

26、(lxing)放大系數(shù)取放大系數(shù)為A =50設(shè)計(jì)(shj)（減小R7可以(ky)增大放大系數(shù)）取R5=20k，R1=10k，R2=100k，R7max=10k計(jì)算得放大系數(shù)為： 實(shí)驗(yàn)器材1. PT100鉑熱電阻2. 雙路直流穩(wěn)壓器3. 數(shù)字萬(wàn)用表4. 面包板及若干導(dǎo)線5. 可變電阻：100和10k各一個(gè)6. 固定電阻：1001,8002,10k2,20k2,100k27. 芯片：LM324 實(shí)驗(yàn)步驟1. 按照下圖在面包板上連接電路-+圖 2-6-1 PT100測(cè)溫裝置電路圖 2-6-2 LM324芯片引腳圖2. 在測(cè)試電路前，先調(diào)節(jié)兩個(gè)可變電阻R3， R16為最大值3. 接通(ji tn)電源

27、，將鉑熱電阻至于室溫下，記錄室溫大小，并調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R2使輸出(shch)端輸出0V；4. 加熱鉑熱電阻，使鉑熱電阻溫度(wnd)達(dá)到65，此時(shí)調(diào)解調(diào)滿電阻R16，時(shí)輸出端電壓為4V。5. 在極值溫度下滿足條件，對(duì)電阻進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)，使鉑熱電阻從室溫到65，以2為一級(jí)，正反行程分別測(cè)量三組，記錄實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的溫度，以及測(cè)量電路輸出值。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理表 2-7-1 PT100測(cè)溫裝置的輸出結(jié)果（室溫t=19）溫度/正行程1/V反行程1/V正行程2/V反行程2/V正行程3/V反行程3/V190.165 0.193 0.170 0.199 0.174 0.207 210.316 0.295 0.32

28、1 0.301 0.319 0.317 230.448 0.447 0.452 0.454 0.446 0.475 250.567 0.594 0.568 0.606 0.562 0.626 270.726 0.765 0.719 0.775 0.711 0.799 290.901 0.962 0.908 0.971 0.885 1.004 311.029 1.115 1.022 1.133 1.014 1.153 331.229 1.288 1.222 1.306 1.208 1.334 351.387 1.459 1.379 1.478 1.361 1.511 371.559 1.598

29、1.544 1.616 1.526 1.656 391.708 1.767 1.695 1.793 1.672 1.821 411.893 1.942 1.881 1.965 1.853 2.010 432.069 2.108 2.052 2.136 2.034 2.166 452.281 2.270 2.263 2.294 2.248 2.328 472.452 2.4362.438 2.446 2.418 2.491 492.622 2.591 2.613 2.611 2.597 2.641 512.805 2.749 2.791 2.766 2.781 2.793 532.982 2.9

30、21 2.980 2.934 2.962 2.969 553.163 3.113 3.159 3.126 3.153 3.147 573.363 3.282 3.358 3.290 3.352 3.326 593.502 3.471 3.504 3.480 3.496 3.503 613.657 3.646 3.654 3.652 3.648 3.666 633.812 3.811 3.809 3.817 3.809 3.823 653.983 3.987 4.000 圖 2-7-1 PT100測(cè)溫裝置的輸出結(jié)果(ji gu)（室溫t=19）1. 確定(qudng)測(cè)量范圍和量程測(cè)量(clin

31、g)下限，測(cè)量上限，則測(cè)量范圍是0.165V4.000V，量程2. 計(jì)算靈敏度對(duì)所有行程數(shù)據(jù)求平均值表 2-7-2 所有數(shù)據(jù)求平均值后分析端基擬合直線溫度/192123252729313335373941平均值0.185 0.312 0.453 0.588 0.749 0.937 1.078 1.264 1.429 1.584 1.743 1.924 溫度/434547495153555759616365平均值2.094 2.281 2.447 2.612 2.780 2.958 3.144 3.327 3.492 3.654 3.814 3.985 得到靈敏度為得出端基擬合直線為3. 計(jì)算(

32、j sun)線性誤差(wch)表 2-7-3 所有數(shù)據(jù)(shj)求平均值后分析線性誤差溫度/19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 平均值/V0.185 0.312 0.453 0.588 0.749 0.937 1.078 1.264 1.429 1.584 1.743 1.924 端機(jī)擬合值/V0.185 0.350 0.515 0.681 0.846 1.011 1.176 1.341 1.507 1.672 1.837 2.002 線性誤差L/V0.000 -0.038 -0.062 -0.093 -0.096 -0.074 -0.099 -0.077

33、-0.078 -0.088 -0.094 -0.078 溫度/43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 平均值/V2.094 2.281 2.447 2.612 2.780 2.958 3.144 3.327 3.492 3.654 3.814 3.985 端機(jī)擬合值/V2.167 2.333 2.498 2.663 2.828 2.993 3.159 3.324 3.489 3.654 3.819 3.985 線性誤差L/V-0.074 -0.051 -0.051 -0.051 -0.048 -0.035 -0.015 0.003 0.003 0.000 -0.

34、006 0.000 得到最大線性誤差4. 計(jì)算遲滯誤差表 2-7-4 各個(gè)行程方向求平均值后分析遲滯誤差溫度/19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 正行程/V0.170 0.319 0.448 0.566 0.720 0.896 1.021 1.219 1.375 1.543 1.692 1.876 反行程/V0.200 0.305 0.458 0.609 0.779 0.978 1.134 1.309 1.483 1.624 1.793 遲滯誤差0.030 -0.014 0.010 0.044 0.060 0.083 0.113 0.090 0.107 0.

35、080 0.101 溫度/43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 正行程/V2.051 2.266 2.436 2.610 2.791 2.975 3.158 3.357 3.500 3.653 3.810 3.983 反行程/V2.136 2.297 2.457 2.614 2.770 2.942 3.129 3.297 3.484 3.655 3.817 遲滯誤差0.085 0.032 0.021 0.004 -0.021 -0.033 -0.029 -0.060 -0.016 0.001 0.007 得到最大遲滯誤差5. 計(jì)算重復(fù)(chngf)誤差表 2-

36、7-5 一正一反為一回測(cè)量求平均值后分析(fnx)重復(fù)誤差溫度/第一回測(cè)量/V第二回測(cè)量/V第三回測(cè)量/V一二回間重復(fù)誤差/V二三回間重復(fù)誤差/V一三回間重復(fù)誤差/V190.183 0.185 0.191 -0.002 -0.006 -0.014 210.306 0.311 0.318 -0.006 -0.007 -0.013 230.449 0.453 0.460 -0.004 -0.008 -0.011 250.582 0.587 0.594 -0.005 -0.007 -0.013 270.742 0.747 0.757 -0.004 -0.010 -0.015 290.930 0.93

37、6 0.944 -0.006 -0.008 -0.014 311.066 1.077 1.083 -0.011 -0.006 -0.017 331.258 1.264 1.271 -0.005 -0.007 -0.013 351.424 1.428 1.436 -0.004 -0.007 -0.012 371.574 1.580 1.591 -0.006 -0.011 -0.017 391.737 1.743 1.749 -0.007 -0.006 -0.011 411.918 1.923 1.932 -0.006 -0.008 -0.014 432.092 2.094 2.100 -0.00

38、1 -0.006 -0.007 452.275 2.281 2.288 -0.003 -0.007 -0.012 472.442 2.443 2.455 -0.001 -0.012 -0.013 492.606 2.612 2.619 -0.005 -0.007 -0.012 512.770 2.780 2.786 -0.010 -0.006 -0.016 532.952 2.957 2.966 -0.005 -0.009 -0.014 553.138 3.144 3.150 -0.008 -0.006 -0.011 573.321 3.324 3.335 -0.003 -0.011 -0.0

39、14 593.486 3.492 3.499 -0.005 -0.008 -0.013 613.652 3.653 3.657 -0.001 -0.004 -0.006 633.812 3.813 3.816 -0.002 -0.003 -0.005 653.983 3.987 4.000 -0.004 -0.003 -0.007 得到最大遲滯(chzh)誤差6. 綜合上述誤差，求出相對(duì)誤差 結(jié)果(ji gu)分析1. 對(duì)傳感器的標(biāo)定(bio dn)由于(yuy)本實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)PT100測(cè)量電路測(cè)量性能的標(biāo)定，得到相對(duì)誤差，故可以得出結(jié)論：本設(shè)計(jì)裝置測(cè)量誤差較小，符合實(shí)際測(cè)量的應(yīng)用，標(biāo)定為合格傳感器。2. 誤差分析：（1）由于采用的是兩線制法，連接導(dǎo)線的電阻和接觸電阻會(huì)對(duì)Pt100鉑電阻測(cè)溫精度產(chǎn)生較大影響。（2）采用直流電橋時(shí)輸入電源如果有擾動(dòng)，則會(huì)在最后的輸出結(jié)果中被放大。（3）萬(wàn)用表測(cè)溫?zé)犭娕紩?huì)產(chǎn)生一定誤差。（4）隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，室溫會(huì)產(chǎn)生一定變化，對(duì)接做造成影響。（5）隨著熱電阻工作時(shí)間的增加，熱電阻表面焦耳熱會(huì)影響實(shí)