幅度频率测量电路的设计（H 题）
一、 系统方案：
用单片机实现。目前单片机种类很多，单片机功能越来越强，根据设计要
求选用TI 公司的MSP430单片机，该芯片内含2个16为定时/计数器，能最大限
度的简化频率计外围器件。MSP430还有全功能串行口、程序存储器等，因此该
方案具有硬件构成简单、功能灵活、易于修改等有点。
图1（系统框图）
如图1所示，被测正弦波信号经过放大整形电路，得到方波信号；在通过
MSP430G2553单片机进行定时Ts 内产生方波N 个（又f=N/T ），从而达到测频的
目的与要求，最后在数码管上显示频率值。
幅度频率测量电路设计任务方框图：
图2（系统框图）
二、单元电路设计
2.1.波形变换电路
采用过零比较器进行波形变换。将输入的正弦波变换为同频率的方波信号。
电路简单可以同时满足0.5V 和5V 的幅值信号输入 且转换出来的方波波 形完全不失真,输出电压为3.2V 可调 改变负载电阻即可 。如附件图2所示，
是用LMV393比较器组成的过零比较器。
带通滤波器 幅度—频率测量电路 显示 正弦信号产生器
放大 整形 电路 MSP430G2553控制电路 显示 输入 信号
因为这款芯片属于TI公司的，所以是首选。还有就是对这款芯片进行测试测试。当输入1Hz-10MHz时，输入方波很稳定。
2.2.MSP430G2553单片机最小系统电路。
幅度测量电路:
幅度测量电路利用幅频转换电路，将幅度转换为频率进行测量，主要利用AD820芯片、AD654芯片完成。电路框图如图l所示。
图1幅频转换电路框图AD820[1】是单双电源、低功耗、精密场效应输人的运算放大器，采用双电源工作时，它的输出电压能够达到电源的正负电源电压。设计中考虑到由于运算放大器AD820输入级采用N沟道的场效应晶体管，在正常工作时，输入电流是负的，如果输入端电压大于(V。一0．4V)，则使器件内部结点变成正向偏置，输入电流方向相反。为了防止产生这种现象，设计时在输入端串联一个电阻(典型值在1 kQ～10 kfl之间)，但此电阻也会产生噪声电压，影响测量的精度。在本设计中选用了500电阻。同时，该电阻还能起限流作用，防止输入电压大于(V。+0．4 V)时，运算放大器由于输入电流过大而损坏器件。在本设计中采用单电源工作模式，运算放大器的输人端也允许输入负电压信号，而不损坏器件。AD654[2J芯片是一种低成本电压频率(V／F)转换器芯片，使用时只需～个RC网络，即可构成应用电路。电路设计中通过AD654的6、7脚之间的电容C1，AD820正向输入端3脚的串联电阻R l和RRPl来调节电压与频率的关系，参见图1。RRPl是可调的滑动变
阻器，通过调节其值的变化来调节电压与频率的关系，其转换关系如式(1)所示。
如=Ui[10×Cl×(Rl+RRPI)J
设计选用R1_200 l①，Rp,pl=500 Q，Cl=1 nF，幅度与频率的关系约为fo=Ui／(2×103)(knz)。所以最后由数码管频率的显示值可以很方便地得出幅度值。
频率测量电路:
本设计对正弦波频率的测量选用了计数法中的电子计数式的测量方式[3|。原理是根据频率的定义：周期信号在单位时间内变化的次数，即若在一定的时间间隔T内记录这个周期性信号的重复变化次数为J7、r，则其频率可表示为F=N／T。其测量的原理框图下图2所示。
图2测量正弦频率的原理框图
本设计中选用的单片机是ATMEL公司的AT89C51芯片[4l，它的突出特点是Flash程序存储器。它的主要功能如下：
(1)具有4KB的程序存储器、128字节的片内数据
存储器。
(2)工作频率在33 MI-Iz、静态操作在0．24 MHz、
工作电压在4．0V～6．0 V之间。
(3)有两个16位的定时／计数器、可编程UART通道1个。
(4)一个全双工的异步串行口、32根双向和可单独寻址的I／O线。
(5)有5个中断源、两个中断优先级、有片内时钟振荡器、有布尔处理能力。
对单片机的程序编制采用汇编语言，是通过Keil编程软件编制、测试完成的，主要包括定时、存储、数值转换、数据显示几个部分。其中对小于lkHz的频率
带通滤波器：
对于低通滤波器的设计，电容一般选取1000pF，对于高通滤波器的设计，电容一般选取0.1uF，然后根据公式 R=1/2Πfc计算得出与电容相组合的电阻值，即得到此图中R2、R6和R7，为了消除运放的失调电流造成的误差，尽量是运放同相输入端与反向输入端对地的直流电阻基本相等，同时巴特沃斯滤波器阶数与增益有一定的关系（见表1），根据这两个条件可以列出两个等式：30=R4*R5/(R4+R5)，R5=R4(A- 1),36=R8*R9/(R8+R9)，R8=R9(A-1)由此可以解出R4、R5、R8、R9，原则是根据现实情况稍调整电阻值保持在一定限度内即可，不要相差太大，注意频率不要超过运放的标定频率。
三、理论分析与计算
3.1.误差计算
本设计采用组合测频法，其误差主要来自于计数误差，测周法及测频法 对测频的影响分析如下：
⑴ 测频法计数误差分析：设被测信号的频率0f ，时间τ内检测到N 个周期信号，则 τN f =
0 （3-1）
计数误差对测频误差的影响可由对（2-1）式求N 的微分得出 N dN
f df x x =???? ??=11δ （3-2）
由产生计数误差的原因可知，对于N dN 部分,无论计时时间长短,计数法测频总存在1个单位的量化误差，即计数误差dN 为±1， 所以N 11±=δ （3-3）又因为τx f N =，所以τδx f 11±=
因为根据题目要求测1Hz-1MHz 频的正弦波，误差要求小于0.1%。而当我们输入1000Hz 以上频率时，采用直接测频法，误差就会大于0.1%。所以要用测周期法来间接得出频率。
⑵测周期时计数误差的影响：用测周期法测频时，频率计算公式：N K f T fx x 01== 对其微分得到 ()()N N
dN x f x df 111±==???? ??=δ （3-4） 又x f K f N 0
=，所以K
f f x 01±=δ （3-5)N dN 为量化误差。待测信号的周期测量值通过浮点数数学运算变换成频率值,这时的误差来源于浮点数数学运算和数制之间的转换所带来的误差。
四、系统软件设计
4.1.软件程序设计特色
采用组合测频率，低频时采用测周法，高频时采用直接测频法。低频时,利用T1对信号的一个周期进行计数（cnt ），利用PI/O 口的对电平跳变沿敏感并产生中断来确定信号的周期长度，设T1的时钟为T,则信号的频率f=1/(cnt.T)；高频时，T0为计数模式，T1采用定时模式， T1定时为2秒，将信号作为T0的外部输入
时钟，T0在T1的2秒时间内对信号周期进行计数（cnt）,信号频率f=cnt/2。
4.2.程序流程图
如附件图3所示：
五、系统仪器
六、设计遇到的问题及解决方案
6.1硬件部分
在设计波形变换电路时，选用迟滞比较器、施密特触发器和过零比较器这三种电路中哪一种来实现波形转换，有些不确定。但是经过逐次仿真来验证，最后选用由LMV393组成的过零比较器。
6.2软件部分
开始使用测频法，高频时较精确，但低频时误差较大。后来采用组合法测频，即低频时采用直接测量信号周期，频率较高时采用测频法，提高了测量精度。七、总结
本设计以MSP430G2553为测量控制核心，以LMV393作为外围波形转换电路，将输入正弦波转换为方波，然后再由MSP430G2553单片机进行定时1s内，计产生方波的个数。
基于功率测量芯片HLW8012的功率显示表设计 [摘要] 功率显示表是一种用于显示电量数据的仪表，是针对电力系统、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的。 本文主要讲述功率显示表的主要功能、硬件原理图等。该功率显示表可以对单相交流电路中的用电设备进行功率、电压和电流等参数的检测。仪表采用HLW7021作为控制MCU,以专用电能计量集成电路芯片HLW8012为电量采集的核心器件，显示电路由芯片SM1642驱动4位数码管显示。 [关键词] 功率显示模块，功率计量，功率检测，功率计量模块，，功率计量方案，HLW8012，智能家电，功率监测模块 [正文] 一、功率显示表原理 为了能够测量单相电路中的电流、电压、功率、电量和功率因系素等有效值，本次设计的采样电路以电能计量芯片HLW8012为主，不需使用复杂的设计电路和编写复杂的软件。因为HLW8012内置了晶振和参考电源，所以外围电路非常简单。 HLW8012主要特性 ●高频脉冲CF，指示有功功率，在1000:1范围内达到±0.3%的精度 ●高频脉冲CF1，指示电流或电压有效值，使用SEL选择，在500:1范围内达到±0.5%的精 度 ●内置晶振、2.43V 电压参考源及电源监控电路 ●5V单电源供电，工作电流小于3mA HLW8012输入输出 图1 芯片引脚图 功率显示表是对负载设备的用电情况进行实时的检测，将负载设备的用电数据进行收集，提供给控制终端，并通过4位数码管进行显示。使用HLW8012设计的功率检测模块的测量精度<0.3%,可以准确的测量功率、用电量等信息，具有性能稳定、设计简单等特点。 功率检测模块主要包含以下几个系统模块:电源模块，功率采集模块，主控制器模块和显示模块。 功率显示表的原理框图如下:
.. 频率检测电路的设计 摘要 本设计主要采用单片机来控制各单元电路实现频率检测器。本设计由红外对管计数电路、STC89C52单片机系统电路、复位电路和数码显示电路组成，首先由红外对管计数电路将接收的信号转换为电脉冲信号，由单片机计数，再由数码管显示当前实时频率。 本设计利用两个对管电路，实现了正负频率，性能稳定，可靠，系统安装简单，实现自动检测。电路的功能虽然简单，但它是工业频率检测早期的锥形，通过最简单的电路实现复杂的计件功能必将成为今后工业发展方向的指向。 关键词STC89C52单片机；红外对管；频率检测；数码显示电路 目录 1 引言2 2 总体电路设计及方案设计错误!未定义书签。 2.1 总体电路设计及分析错误!未定义书签。
.. 2.2 方案设计错误!未定义书签。 3硬件单元电路设计5 3.1 STC89C52简介5 3.2 单片机最小应用系统电路6 3.3红外对管计数电路（如图3所示)7 3.4 74HC573锁存器8 3.5 复位电路9 3.6 红外对管频率检测电路原理10 图612 4单片机频率检测程序设计12 参考文献14 附录1 整机电路图15 1 引言 在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化、智能化和自动化的发展已经非常成熟了，其发展前景仍然不可估量而且非常可观。随着人们生活水平的日益提高，人们越来越追求人性化、智能化和自动化的事物，人们需求的是一种能给生产和生活带来非常方便和便利的电子产品。本题目使用红外对管检测传送带上的物体并进行频率检测，当物体挡住了
红外发射管时频率检测器启动，判断计数方向。首先由红外对管计数电路将接收的低电平信号传到单片机的IO端口，由单片机进行计数，并通过数码管进行显示。通过发红外对管1、2低电平出现的顺序来判断物体移动方向。频率计算周期可根据传送带移动速度确定。 2 总体电路设计及方案设计 2.1 总体电路设计及分析 整个系统由七个部分组成：红外对管计数电路、STC89C52单片机系统电路、复位电路、锁存器和显示电路，其工作原理框图如图1所示： ..
数显式测量电路设计报告 北京化工大学信息科学与技术学院自动化专业课程设计题目数显式β测量电路说明书_________________页图纸_________________页班级自控1202 姓名徐越学号2012014059 同组人郭腾龙指导教师曹晰2014年9月11日目录一课程设计的任务及基本要求二逻辑框图设计三逻辑电路的设计及参数计算四安装调试步骤及遇到的问题五印刷线路板设计六体会及建议七参考文献八附录（元件使用说明）九附图（框图逻辑图印刷线路板图） 一、课程设计的任务及基本要求目的设计一个β数显式测量电路，以方便测量一个NPN三极管的β值要求1.可测量NPN硅三极管的电流放大系数β199，测试条件为1IB10μA，允许误差±2；2）14VVCE16V，且对不同b值的三极管，VCE的值基本不变。 2.用两只数码管分别用来显示十位和个位，发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0。 3.数字显示器。 显示的数字应当清晰，显示周期的长短要适合，应大于人眼的滞留时间（0.1s）。 4.设B、C、E三个插孔，当北侧三极管插入时，打开电源，显示器即显示该三极管的β值。
5.限定使用的主要元器件如下所示通用型集成运放LM324 高阻型集成运放LF351 通用型集成电压比较器LM311 集成定时器NE555 2/5十进制计数器74LS90 BCD七段译码器74LS47 双D上升沿触发器74LS74 六施密特反相器74LS14 四2输入与非门CC4011 共阳极LED七段数码管 二、逻辑框图设计 三、逻辑电路的设计及参数计算1. β/Vx转换电路（1）采用固定偏置电流电路由测试条件10 uA,可选择合适的、2采用运放构成的电压并流负反馈，使Vx∝VXβIBR2 VX 极性为正由测试条件由β199时，取Vx最大值为13V，则可得到R2 为了平衡，R3略小于R2 2.压控振荡器（1）积分器、电压比较器的选择351高阻型；311专用电压比较器（转换速度快）（2）积分器中的D1使正向积分与负向积分的回路不通、时间不同。 R9R4′为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间。 （3）后接的43k电阻的作用（4）积分器输出的V1波形 3.计数时间产生器电路（1）计数时间Tc须经反相器（4011）引出，因为译码器的消隐信号的相位是低电平有效。 （2）555定时器的VC2和VO的波形（3）计数时间与压控振荡器的输出相与（经与非门和反相器）4.计数、译码、显示电路（1）译码器采用47输出低电平有效，后接共阳极数码管；（2）90清零信号高电平有效，因此在使用
课程设计报告题目：电流检测电路设计 课程名称：电子信息工程课程设计 学生姓名：焦道楠 学生学号：1314020114 年级：2013级 专业：电子信息工程 班级：（1）班 指导教师：王留留 电子工程学院制 2016年3月
目录 1 绪论 (1) 2 设计的任务与要求 (1) 2.1 课程设计的任务 (1) 2.2 课程设计的要求 (1) 3 设计方案制定 (1) 3.1 设计的原理 (1) 3.2 设计的技术方案 (2) 4 设计方案实施 (3) 4.1 单片机模块 (3) 4.2 传感器模块 (4) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4 LCD12864点阵液晶显示模块 (6) 5 各模块PCB图 (7) 5.1 单片机模块 (7) 5.2 传感器模块 (7) 6 系统的程序设计 (9) 7 心得体会 (10) 参考文献 (10)
电流检测电路设计 学生：焦道楠 指导教师：王留留 电子工程学院电子信息工程专业 1 绪论 在电学中的测量技术涉及的范围非常广，广泛应用于学校、工业、工厂、科研等各种领域，供实验室和工业现场测量使用。随着电子技术的不断发展，在数字化和智能化不断成为主体的今天，电压、电流测量系统中占有非常重要的位置。我们在分析和总结了单片机技术的发展历史及发展趋势的基础上，以实用、可靠、经济的设计原则为目标，设计出全数字化测量电压电流装置。系统主要以AT89C51单片机为控制核心，整个系统由中央控制模块、A/D转换模块、LED显示模块组成。可实现对待测电压、电流的测量，在数码管上显示。本次课程设计我所做的项目是基于单片机的电流检测系统，主要用到A/D转换和数码管显示。近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而相继开发出来。单片机是一个器件级的计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到所有的电子系统中。AT89C51是一种带4K字节闪存的可编程可插除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复的擦除多次，该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。 2设计的任务与要求 2.1 课程设计的任务 利用单片机及其相关知识，设计一个电流检测电路。 2.2 课程设计的要求 （1）画出相应电流检测电路的原理图，并进行检测，生成PCB板； （2）编写程序，实现电流检测功能； （3）情况允许的情况下，做出实物，并估算其成本。 3设计方案制定 3.1 设计的原理
九年级上册《测量电功率》学案教学设计 Teaching design of lesson plan for measuring electric power in Volume I of grade 9
九年级上册《测量电功率》学案教学设计 前言：小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。本教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是初中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。 【教学目标】 知识与技能： 1、学会测小灯泡的额定功率和实际功率， 2、加深对电功率的理解； 3、巩固电流表、电压表、滑动变阻器的使用操作技能。 过程与方法： 使学生充分体验科学探究的方法，培养学生制定实验计划与设计实验的能力。 情感态度与价值观： 培养学生实事求是的科学态度和不畏艰难、勇于探究的精神，通过讨论和交流，培养学生合作学习的意识。
【教学重点】 1、用实验的方法来测量小灯泡的电功率， 2 、实际功率和额定功率的理解； 3、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。 【教学难点】 1、实验方案的制定。 2、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。 【教学准备】 学生用器材：干电池若干、2.5v和3.8v小灯泡，灯座，开关，学生用电流表、电压表，滑动变阻器，导线若干。（共8组，其中2.5v的4组，3.8v的4组） 【教学方法】启发引导，实验探究，交流讨论。 【教学过程】 一、怎样测量电功率 （一）、复习引入： （1）什么是电功率？电功率表示的物理意义是什么？ （2）电功率的公式是什么？
第三节测量电功率 学习目标 1．经历“测量小灯泡的电功率”的过程，体会根据原理设计实验的方法。 2．体验实际功率跟实际电压的关系，领悟用电器正常工作的条件。 3．会用电能表测算家用电器的功率。 课前准备 复习课本P74页实验：测量灯泡工作时的电阻 1.说明伏安法测电阻的原理。 2.画出电路图。 3.怎样正确地将电流表、电压表、滑动变阻器连入电路中 4.连接电路时要注意哪些问题怎样检查你连接的电路是否能正常工作 预习记录 通过预习课文，你学会了什么，有哪些疑问，请简要记录下来： 合作探究 活动1：怎样知道用电器的电功率 说出你有哪些办法 1. ________________ ； 2. ________________ ； 3. ________________ 。 活动2：测量小灯泡的电功率 1．提出问题 如果给你额定电压分别为和的小灯泡各一只，你能测出它们的电功率吗说明： 从生活走向物理，在生活中发现问题，用物理知识解决问题，用一个活动复习并引入新课 说明：测量小灯泡电功率是九年
2．制定计划与设计实验 思考、讨论： ①用 表测出小灯泡两端的电压，用 表测出通过小灯泡的电流，根据 就可以计算出小灯泡的功率。 ②你能画出测量的电路图吗 ③连接电路图时应注意哪些问题怎样根据灯泡是否发光，电流 表、电压表检查你连接的电路是否能正常工作 ④怎样测出小灯泡的额定功率 3．进行实验与收集证据 ⑴额定电压为的小灯泡 ⑵额定电压为的小灯泡 级物理教学的一个非常重要的实验。在实验探究中，引导学生结合电功率的计算公式了解实验原理，知道实验必须测量的物理量，画出电路图，选择需要的器材，进而完善电路的设计。 指导学生利用电功率的计算公式制定出完整 的实验方案是本节的重点。引导学生与伏安法测电阻相对比，让学生明确测量的物理量，画出电路图， 伏安法测灯泡的电功率与伏安法测灯泡的电阻有很多相同的地方：如都是根据公式设计实验测量物理量，所测物理量、所用器材、电路图、连接电路的方法、
西安邮电大学TI杯大学生电子设计竞赛 选题名称：幅度频率测量电路的设计（H题） 参赛成员：司朝阳 乔小芳 刘冬 参赛时间： 2013 ,05, 10
幅度频率测量电路的设计（H 题） 一、 系统方案： 用单片机实现。目前单片机种类很多，单片机功能越来越强，根据设计要求选用TI 公司的MSP430单片机，该芯片内含2个16为定时/计数器，能最大限度的简化频率计外围器件。MSP430还有全功能串行口、程序存储器等，因此该方案具有硬件构成简单、功能灵活、易于修改等有点。 图1（系统框图） 如图1所示，被测正弦波信号经过放大整形电路，得到方波信号；在通过MSP430G2553单片机进行定时Ts 内产生方波N 个（又f=N/T ），从而达到测频的目的与要求，最后在数码管上显示频率值。 幅度频率测量电路设计任务方框图： 图2（系统框图） 二、单元电路设计 2.1.波形变换电路 采用过零比较器进行波形变换。将输入的正弦波变换为同频率的方波信号。电路简单可以同时满足0.5V 和5V 的幅值信号输入 形完全不失真,输出电压为3.2V 如附件图2所示， 是用LMV393比较器组成的过零比较器。 带通滤波器 幅度—频率测量电路 显示 正弦信号产生器 放大 整形 电路 MSP430G2553控制电路 显示 输入 信号
因为这款芯片属于TI公司的，所以是首选。还有就是对这款芯片进行测试测试。当输入1Hz-10MHz时，输入方波很稳定。 2.2.MSP430G2553单片机最小系统电路。 幅度测量电路: 幅度测量电路利用幅频转换电路，将幅度转换为频率进行测量，主要利用AD820芯片、AD654芯片完成。电路框图如图l所示。 图1幅频转换电路框图AD820[1】是单双电源、低功耗、精密场效应输人的运算放大器，采用双电源工作时，它的输出电压能够达到电源的正负电源电压。设计中考虑到由于运算放大器AD820输入级采用N沟道的场效应晶体管，在正常工作时，输入电流是负的，如果输入端电压大于(V。一0．4V)，则使器件内部结点变成正向偏置，输入电流方向相反。为了防止产生这种现象，设计时在输入端串联一个电阻(典型值在1 kQ～10 kfl之间)，但此电阻也会产生噪声电压，影响测量的精度。在本设计中选用了500电阻。同时，该电阻还能起限流作用，防止输入电压大于(V。+0．4 V)时，运算放大器由于输入电流过大而损坏器件。在本设计中采用单电源工作模式，运算放大器的输人端也允许输入负电压信号，而不损坏器件。AD654[2J芯片是一种低成本电压频率(V／F)转换器芯片，使用时只需～个RC网络，即可构成应用电路。电路设计中通过AD654的6、7脚之间的电容C1，AD820正向输入端3脚的串联电阻R l和RRPl来调节电压与频率的关系，参见图1。RRPl是可调的滑动变 阻器，通过调节其值的变化来调节电压与频率的关系，其转换关系如式(1)所示。 如=Ui[10×Cl×(Rl+RRPI)J 设计选用R1_200 l①，Rp,pl=500 Q，Cl=1 nF，幅度与频率的关系约为fo=Ui／(2×103)(knz)。所以最后由数码管频率的显示值可以很方便地得出幅度值。 频率测量电路: 本设计对正弦波频率的测量选用了计数法中的电子计数式的测量方式[3|。原理是根据频率的定义：周期信号在单位时间内变化的次数，即若在一定的时间间隔T内记录这个周期性信号的重复变化次数为J7、r，则其频率可表示为F=N／T。其测量的原理框图下图2所示。图2测量正弦频率的原理框图
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 单摆实验周期测量电路的设计 班级34010104 学号2013040101164 学生姓名周兴荣 指导教师滕金玉
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课程设计题目单摆实验周期测量电路的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 在物理实验中，通常采用人工计时测量单摆单位时间内摆动次数，测量单摆摆动的周期时间，拟采用时钟电路配合触发电路测量单位时间单摆摆动次数，具有方便快捷、方便准确的特点，其原理框图如图1所示。 二、设计要求 图1单摆实验计数器电路原理框图 1．电源输出电压为：+5V。2．最大定时时间100S，摆动开始时，触发时间计时，测量5个单摆整周期时间停止，通过5个周期的时间得出一个整周期的时间。3．计数显示用LED数码管。 4．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。5．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2013年 五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表： 指导教师签字： 2015 年7 月19 日
一、概述 步入新纪元，高科技的发展如火如荼，各行各业百废俱兴，方便、快捷、高效成为高科技发展所要解决的问题。在单摆实验周期测量时一定有不少人深有体会，高中或初中的单摆实验在记录单摆周期时间时使用的是电子秒表，当然这还需要手动，我们在开始计时时和结束计时要尽可能的同步于单摆，可想而知实际同步那是不可能实现，但在要求高精度的实验中要这样做，也绝不可能。单摆实验周期测量的数字电路出现可以解决使用秒表计时时出现的计时不同步的的问题，这样便可以减少误差甚至没有误差，为测量单摆实验周期提供更加精准的计时时间。 本文介绍了基于单摆试验周期测量电路的设计，在硬件方面上使用了一个十六进制的74161N计数器和三个十进制的74160N计数器芯片，一个D触发器芯片，也同时使用了四个LED管与555定时器等。实验设计分为计数部分与计时部分，十六进制计数器芯片连接的LED数码管显示的是单摆第一次经过最低点记数开始，以后每次经过最低点的次数，开关则是每次最低点闭合一次单摆计数器计数一次，LED并显示。555定时器产生1S的时钟信号脉冲，用于三个并联74160N计数器芯片的记时，并同时在三个与之相连的LED管上显示时间。当74161N为零时记时芯片是被清零的，这保证了记时的同步性。根据实验要求设置记时的最大值为X，则可当记时为(X+1)时进行记时置零，同时实验要求记录A个周期内的时间，在单摆计数显示数等于（2A+1）时使用三输入与门从计数芯片部分产生高电平触发D触发器，Q*出来便是低电平与个位记时芯片的ENP端相连，对于74160N芯片ENP端低电平时则保持此芯片的的状态，这样当计数部分走到（2A+1），此时也就是A 个周期时停止记时，所记录的便为A个周期的时间。然后便用记时显示的时间除以A就得到我们所求的时间。
目录 1、设计背景 (1) 2、设计方案选择 (1) 2.1典型的微电流测量方法 (1) 2.1.1开关电容积分法[1] (1) 2.1.2运算放大器法 (2) 2.1.3场效应管+运算放大器法 (2) 2.2总体设计方案 (3) 3、具体设计方案及元器件的选择 (4) 3.1稳流信号源问题 (4) 3.2I/V转换及信号滤波放大 (5) 3.2.1前级放大 (5) 3.2.2滤波及后级放大电路 (6) 3.2.3运算放大器的选取 (6) 3.3量程自动转换 (6) 3.4信号采集处理 (7) 4、软件仿真结果 (8) 5、参考资料 (9)
微电流测试电路设计 1、设计背景 微电流是指其值小于-6 10A的电流,微电流检测属于微弱信号检测的一个分支，是一门针对噪声的技术,它注重的是如何抑制噪声和提高信噪比。该技术在军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等许多领域具有广泛的应用。我们所研究的微电流检测主要针对电力系统中的绝缘材料，因为现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，电力系统的规模、容量也在不断扩大。而电气设备的绝缘材料往往是电力系统中的重要组成部分，绝缘材料的漏电流情况严重会造成电力系统的重大损失。微电流检测是通过对泄漏电流的测量来评估绝缘材料状况的有效方法。近年来,针对微弱电流的信噪改善比SNIR已能达到1了，目前国内做得比较好的单位是南京大学,其独家生产的ND-501型微弱信号检测实验综合装置己被国内至少76家高等院校使用。但其产品价格昂贵,少则几千元,多则几万元，例如HB-831型pA级电流放大器、HB-834型四通道pA级电流放大器、HB-838型八通道pA级电流放大器的售价分别为4100元/台、13000元/台、22000元/台。所以，研制高精度、寿命长、成本低、电路简单的微电流检测仪具有重要的现实意义及理论参考价值。为了达成目标，我们需要重点考虑以下几个问题： 10 A（本设计要求）的稳流信号源的实现（1）如何获得实验信号，即电流为12 问题； （2）如何将微弱电流信号转换成易于操作的信号； （3）怎样将微弱信号提取放大； （4）如何实现量程的自动转换问题； （5）将实际中的模拟信号转换成数字信号； （6）实现对数字信号的处理和显示。 2、设计方案选择 2.1典型的微电流测量方法 2.1.1开关电容积分法[1] 开关电容式微电流测量方法的前级是在利用开关电容实现电流向电压转换的同时对电压信号进行调制和放大，达到微伏级；后级电路通过选频放大电路实
热电偶法 热电偶是由两种小同的金属材料组成的。如果把热电偶的热节点置于微波电磁场中，使之直接吸收微波功率，热节点的温度便上升，并由热电偶检测出温度差，该温差热电势便可作为微波功率的量度。用这种原理设计成的功率计称为热电偶式功率计。又因功率测量中热电偶是做成薄膜形式的，故又叫薄膜热电偶式功率计。 热电偶式功率计由两部分组成：一个用于能量转换的薄膜热电偶座，它将微波能量转化为电动势，另一个是高灵敏度的直流放大器，用来检测热电动势。 早期的薄膜热电偶式功率计的热电偶是用铋．锑金属薄膜制成的，这种热电偶的结构示意图如图2-8所示。图中所示的结构用于同轴功率座。热电偶的节点al和a2置于同轴传输线的高频电磁场，节点b2，b1，b3分别置于同轴线的内、外导体上，它的温度保持不变。当微波功率未输入时，热电堆节点之间没有温差，因而没有输出。当微波功率输入时，通过媒质基体的电容耦合，传输到铋-锑薄膜元件，由帕尔帖效应，在a1，a2节点的温度升高，这就与节点bl，b2，b3产生温差，由温差形成热电势，即贝克塞效应。由于这里的热电堆是串联的，因此，总电势等于每对的和。由于热电偶元件可以制成极薄的片状，因此功率灵敏度较高，动态范围也很宽。 功率指示器是一个高灵敏度的直流放大器，图2-9所示为其原理图。热电偶产生的热电势经斩波器转换成交流电压，前置放大器提供了大约60dB的增益。交流信号放大后进入解调器。解调后的输出信号与功率座吸收的微波功率成正比。为了便于修正功率指示器读数，仪器的读数设有“校准系数开关”，改变其位置，就可以使直流放大器的增益随之变化，从而使指示器得到修正。 薄膜热电偶式功率计具有响应速度快，灵敏度高、动态范罔宽、噪声低和零点漂移小等突出优点，适用于多种场合下的功率测量。它的缺点是过载能力差。此外，由于它的寄 牛电抗大，要使这种同轴功率座工作到18GHz以上是很困难的。1973年出现了半导体薄膜热电偶式功率计，它的工作原理同传统的铋一锑薄膜热电偶式功率计相同，但在热偶材料和功率座的结构上做了大的改进。它是在一个0.76mm平方大小的硅片上集成了两个热电 偶。每个热电偶的电阻为100Ω，它们对高频是并联的而对直流是串联的，其等效电路如图2-10所示。 为了使0.76mm平方人小的集成式双热电偶芯片与同轴传输线的阻抗相匹配，用共面传输线将它与同轴线相连接，共面线通过一段渐变线过渡与热电偶相接。这种结构保证了热电偶与 同轴线之间的良好阻抗匹配，从而使功率座的驻波比在0.01～18GHz频率范围内小于1.4。为了不使热电偶输出的微弱信号受到干扰，直流放大器的斩波器和前置放大器置于功率座内，然后用电缆与放大器连接。这种功率指示器实现了数字化读数和自动化操作，不仅能通过指示器面板上的键盘实现人机对话式操作，还具有信息存储和数据处理能力，从而能够采取某些措施消除和修正误差，提高了测量准确度。 热敏电阻法 热敏电阻是一种具有负温度系数的电阻元件，当它的温度升高时，电阻值就变小。由于它对温度非常敏感，因此被广泛的用于微瓦和毫瓦级的功率测量中。热敏电阻大都为珠形，其直径约为0.05～0.5mm，但也有杆形的。早期使用的热敏电阻元件大多用玻璃壳封装。
?计算机与通讯技术? 模拟信号幅度与频率测量电路的设计及仿真 王迎辉1 庞巨丰1 韩 焘2 (1.西安石油大学 陕西西安) (2.中国石油集团测井有限公司长庆事业部 陕西西安) 摘 要:文章介绍一种测量模拟信号幅度与频率的电路。电路设计思想是利用最基本的元器件,直观地反映出所要测量对象的数值。电路主要包括幅度测量和频率测量,对幅度测量选用了幅频转换电路,将幅度转换为频率进行测量;对频率的测量采用电子计数式的测量方式,将其值通过数码管显示出来。对电路的整体仿真是通过Proteus 仿真软件和 K eil 编程软件联机完成的。 关键词:幅度;频率;测量;K eil 软件;Proteus 软件 中图法分类号:T N7 文献标识码:B 文章编号:100429134(2010)0120069202 0 引 言 对于一般信号,幅度、频率、相位还有频谱特征等都是它的特征量。由于电压、时间和频率测量具有其它测量所不可比拟的精确性,因此人们越来越关注把其它待测量转换成电压或频率进行测量的方法和技术,更关注幅度与频率测量的方法,以求得更简便、更精确的测量方法与技术。同时,频率和幅度测量仪器在生产和科研的各个部门使用,也是某些大型系统的重要组成部分,而且利用单片机的定时功能设计的信号频率和幅度测量仪,可方便嵌入系统中。 1 幅度测量电路 幅度测量电路利用幅频转换电路,将幅度转换为频率进行测量,主要利用AD820芯片、AD654芯片完成。电路框图如图1所示 。 图1 幅频转换电路框图 AD820[1]是单双电源、低功耗、精密场效应输入的 运算放大器,采用双电源工作时,它的输出电压能够达 到电源的正负电源电压。设计中考虑到由于运算放大器AD820输入级采用N 沟道的场效应晶体管,在正常工作时,输入电流是负的,如果输入端电压大于(V s -0.4V ),则使器件内部结点变成正向偏置,输入电流方 向相反。为了防止产生这种现象,设计时在输入端串 联一个电阻(典型值在1k Ω～10k Ω之间),但此电阻也会产生噪声电压,影响测量的精度。在本设计中选 用了500电阻。同时,该电阻还能起限流作用,防止输入电压大于(V s +0.4V )时,运算放大器由于输入电流过大而损坏器件。在本设计中采用单电源工作模式,运算放大器的输入端也允许输入负电压信号,而不损坏器件。 AD654[2]芯片是一种低成本电压频率(V/F )转换器芯片,使用时只需一个RC 网络,即可构成应用电路。电路设计中通过AD654的6、7脚之间的电容C1,AD820正向输入端3脚的串联电阻R 1和R RP1来调节电压与频率的关系,参见图1。R RP1是可调的滑动变阻器,通过调节其值的变化来调节电压与频率的关系,其转换关系如式(1)所示。 f 0=Ui [10×C 1×(R 1+R RP1)] (1)设计选用R 1=200k Ω,R RP1=500Ω,C 1=1nF ,幅度与频率的关系约为f 0=Ui/(2×103)(kHz )。所以最 后由数码管频率的显示值可以很方便地得出幅度值。 2 频率测量电路 本设计对正弦波频率的测量选用了计数法中的电 子计数式的测量方式[3]。原理是根据频率的定义:周期信号在单位时间内变化的次数,即若在一定的时间间隔T 内记录这个周期性信号的重复变化次数为N ,则其频率可表示为F =N /T 。其测量的原理框图如 第一作者简介:王迎辉,男,1983年生,西安石油大学精密仪器及机械专业硕士研究生。邮编:710065 ? 96? 2010年 第24卷 第1期 石 油 仪 器 PETROLEUM INSTRUMENTS
第七章电功率 一、单元复习目的 1、知识与技能目标： （1）更好地掌握电功和电功率概念、单位、公式及意义 （2）能灵活运用知识解有关问题，特别是电功率公式的正确选用； （3）理解实际功率与额定功率的区别； （4）测定电功率的方法——P=UI 2、过程与方法目标： 观察体验电能表铝盘转动快慢跟用电器电功率的关系，通过科学探究电功率与用电器两端电压的关系，培养学生的科学探究能力。 3、情感、态度与价值观目标： （1）培养学生细心观察周围事物的能力，使学生懂得科学就在我们身边。 （2）通过有关社会实践活动，渗透新课程标准中“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念及科学·技术·社会（STS）教育。 （3）形成节约用电的意识和习惯。 二、复习的重点和难点 电功率的计算；深刻理解电功率的定义，学习用探究实验研究电功率问题。区分实际功率和额定功率。 三、知识梳理
?????????????? ???????????????? ? ?? ? ???????????????<<>>====== ????????? ???????=??====，用电器不能发挥正常，当，用电器易被烧坏，当，用电器正常工作，当实际功率与额定功率、单位：公式：做功的多少定义：单位时间内电流功的快慢物理意义：表示电流做）电功率（测量仪表：电能表或单位：公式：形式能的过程实质：电能转化为其它 定义：电流所做的功发光、发声等现象动、发热、种用电器使之产生的转表现形式：电流通过各）电功（额实额实额实额实额实额实P P U U P P U U P P U U kW W R U R I UI t W P P J h kW h kW J t R U Rt I Pt UIt W W 2 262 2)106.31( 四、教学课时：三课时 第一课时 一、复习引入 出示问题： 将一个标有“220V ，40W ”的灯泡接入220V 的电路中，灯泡为什么会发光？ 将它分别接在220V 与110V 的电路中，哪种情况下灯比较亮？为什么？ 若把“220V 、100W ”与“110V ，100W ”的两灯泡分别接在110V 的电器中，哪个灯亮？ 这些问题的解决就涉及到电功、电功率的知识？ 二、复习内容及过程 （一）、电功： 1、定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2、实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。 电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 3、规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。 4、计算公式：W=UIt=UQ=Pt （适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：W= I 2 Rt= U 2 t/R ①串联电路中常用公式：W= I 2 Rt 。 ②并联电路中常用公式：W= U 2t/R W 1:W 2= R 2:R 1
射频功率测量电路设计 近年来，随着3G 技术的快速发展，在进行通信系统设计时，射频功率的 控制和测量十分重要。本文以美国ADI 公司的AD8318 单片射频功率测量芯片为核心，设计了基于对数放大器检测方法的射频功率测量电路，该方法具有动 态范围大，频率范围广，精度高和温度稳定性好的特点。 1 测量原理 射频功率测量方法有多种多样，其中对数放大器检测法是射频测量的主要方 向之一，下面从对数放大器内部结构进行分析，研究对数放大检测器如何检测 射频信号。 射频信号检测的实质是如何实现将功率信号无失真地转换成电压信号，而这 个转换工作则由对数放大检测器来完成，因此，对数放大检测器是射频测量的 关键。它的核心是对数放大器，对数放大器之间采用直接耦合方式，分成N 级，每级由对数放大器和检波器组成。每级的输出送到求和器，由求和输出经低通 滤波器后得到一个电压信号。N 一般取值为5～9 级，级数越多，单级增益越小，则输出特性曲线越趋向于线性，这里以5 级为例进行分析，具体电路如图 1 所示。 该对数放大检测器的传递函数为：U0=Ks(Pin-b) (1)式中：b 为截距；Ks 为对数检测器的斜率，是一个常数；Pin 是输入信号的功率。在一定的动态范围内，可通过Matlab 仿真软件得到对数放大器的特性曲线，如图2 所示。 从图2 可知，线性动态范围约为-3～67 dBm，在此范围内，输出电压与输入功率之间呈线性关系。图2 的横坐标是输入信号的功率，纵坐标为输出电压和 误差值。在坐标系上作图可知，该特性曲线的斜率约为18 mV／dB，截距约为93 dBm，已知输入信号的情况下，可根据式(1)得到输出电压的大小。若输入信
简易数字频率计电路设计
摘要 请对内容进行简短的陈述，一般不超过300字 关键字：周期；频率；数码管，锁存器，计数器，中规模电路，定时器 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 本章要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示。数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、数码管、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。
目录 前言 (1) 1.数字频率计的原理 (2) 2.系统框图 (3) 3.系统各功能单元电路设计 (3) 3.1 时基电路设计 (3) 3.2 放大整形电路 (4) 3.3 逻辑控制电路 (5) 3.4 锁存单元 (6) 3.5 分频电路 (7) 3.6 显示器 (7) 3.7 报警电路 (8) 4.系统总电路图 (10) 结束语 (11) 参考文献 (12)
前言 数字频率计是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。 在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。 在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。 频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。
测量放大电路的设计 作者： 【摘要】：测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并且不对所测量的电路产生影响，这就是需要放大器有高的输入电阻和较高的共模抑制比。 【关键字】：放大电路二阶高通有源滤波器二级低通有源滤波器 一、设计技术与要求： 如图所示，测量放大器由基本测量放大器、二阶高通有源滤波器、二阶 低通有源滤波器三部分组成。 1、性能技术指标： （1）输入阻抗Ri>1m? （2）电压放大倍数Au≥1000（即输入信号Ui-p=1mv时，输出信号Uop-p>1v （3）频带宽度B=10?10KHZ （4）共模抑制比Kcmr>80dB 二：基本测量放大电路 如下图：放大器电路有两个同相放大器和一个基本差动放大电路组合而成；该电路具有输入阻抗高、电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。若不接R时，该电路由于引入了串联负反馈，所以其差模输入电阻Rid和共模输入电阻Ric都很大；当接入电阻R后，由于R很小，则R与Rid(或Ric)并联后，该电路的差模输入电阻Rid≈2R，共模输入电阻Ric≈R/2。其中RL是负载电阻。 基本放大电路有（前置放大电路组成）下：
图（1） 1其中放大倍数： Aud1==1+2R2/R1=81 Aud1’==1+2R2/R1=31
2其中放大倍为： Aud2==Rf/R3=20 由上可知在前置放大电路中，总的放大倍数为： Aud==Aud1·Aud2=81·20=1620 Aud==Aud1’·Aud2=31·20=620 由以上电路图（2）可观察到，Ri1是一个高输入阻抗的模块的组合放大电路，即输入电阻 Ri1=∞Ω>1MΩ 但由于引入了电阻R，因此，其引入的R达到要求的指标，两个R串联电阻之和2R满足： R>0.5MΩ 为了有更好显示效果，取标称值R=1.2MΩ。 同时，共模抑制比K CMR ，由于放大电路由两级放大电路组成，K CM R1 表示第 一级放大电路的共模抑制比， K CMR2 表示第二级放大电路的共模抑制比，即该型运放的共模抑制比，则 K CMR = K CM R1 ·K CMR2 其中，K CM R1=Aud1/Auc1，K CMR2 = Aud2/Auc2。 又Aud1≥1，K CM R1 ≥1，因此有; Aud1≈1+2R2/R1=81，Aud1==1+2R2/R1=31， Auc1≈1 则有K CM R1=Aud1/Auc1≈Aud1≈81，K CM R1 =Aud1/Auc1≈Aud1≈31，
测量电功率教学设计 第二十七、二十八课时 三墩中学徐尔平 【教学目标】 知识与技能： 1、学会测小灯泡的额定功率和实际功率， 2、加深对电功率的理解； 3、巩固电流表、电压表、滑动变阻器的使用操作技能。 过程与方法： 使学生充分体验科学探究的方法，培养学生制定实验计划与设计实验的能 力。 情感态度与价值观： 培养学生实事求是的科学态度和不畏艰难、勇于探究的精神，通过讨论和 交流，培养学生合作学习的意识。 【教学重点】 1、用实验的方法来测量小灯泡的电功率， 2 、实际功率和额定功率的理解； 3、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。 【教学难点】 1、实验方案的制定。 2、电流表、电压表、滑动变阻器的正确使用。 【教学准备】 学生用器材：学生电源、2.5V和3.8V小灯泡，灯座，开关，学生用电流表、电压表，滑动变阻器，导线若干。(共12组，其中2.5V的六组，3.8V的六组) 【教学方法】启发引导，实验探究，交流讨论。 【教学过程】 一、怎样测量电功率 (一)、复习引入： （1）什么是电功率？电功率的物理意义是什么？ （2）电功率的公式是什么？
（3）什么是额定功率？什么是实际功率？ （4）一只标有“220V 40W”字样的灯，它的含义是什么？ （二）新课教学 1、提出问题： 教师出示2.5V和3.8V小灯泡、“220V 40W”电灯，让学生观察，说出这些参数的意思。通过学生的观察，提出问题：如何测出小灯泡的额定功率？ 2、制定计划与设计实验： （1）引导点拨：由P=UI可以看出，为了测定小灯泡的电功率，必须测出哪些有关的物理量？测这些物理量需要哪些实验器材？如何才能使小灯泡两端的电压正好等于其额定电压？ （2）组织学生进行思考、讨论，设计出实验电路，画在黑板上，并说出实验所需的器材。 （3）、引导学生思考，为了测出小灯泡的额定功率和实际功率，应该设计出怎样的记录表？请学生画在黑板上。 (1)学生讨论、交流实验的基本步骤，然后请一名学生试述出实验步骤，教师引导、纠错。 A、断开开关，根据设计的电路图连接好电路，将滑动变组器的滑片滑到电阻值最大处。 B、闭合开关，调节滑动变阻器，观察电压表的示数，使小灯泡两端的电压等于额定电压，计算出小灯泡的额定功率。 C、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，记下电压表和电流表的示数，计算出小灯泡的实际功率。 D、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的0.8倍，观察小灯泡的发光情况，记下电压表和电流表的示数，计算出小灯泡的实际功率。
成绩评定：_______ 传感器技术 课程设计 题目位移电涡流传感器测量电路设计
电涡流传感器由于具有对介质不敏感、非接触的特点, 广泛应用于对金属的位移检测中。为扩大电涡流传感器的测量范围, 采用恒频调幅式测量电路, 引用指数运算电路作为非线性补偿环节。利用Matlab计算软件辅助设计了直径为60mn电涡流传感器探头,并结合测量电路进行实验。实验结果表明最大测量范围接近90mm验证了该系统工作的稳定性，证明设计达到了预期效果。关键词: 电涡流传感器; 测量电路;大位移; 线性化
一、设计目的-------------------- 1 二、设计任务与要求- --------------------- 1 2.1 设计任务 ---------------------- 1 2.2 设计要求 ---------------------- 1 三、设计步骤及原理分析--------------- 1 3.1 设计方法----------------------- 1 3.2 设计步骤 ---------------------- 2 3.3 设计原理分析 -------------------- 6 四、课程设计小结与体会--------------- 6 五、参考文献- ------------------------- 6
一、设计目的 1. 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 2. 了解电涡流传感器的前景及用途 二、设计任务与要求 2.1设计任务 扩大电涡流传感器的测量范围，采用恒频调幅式测量电路，引用指数运算电路作为非线性补偿环节。验证了该系统工作的稳定性，证明设计达到了预期效果。 2.2设计要求 1. 工作在常温、常压、稳态、环境良好； 2. 设计传感器应用电路并画出电路图； 3. 应用范围：测量物体的位移。 三、设计步骤及原理分析 3.1设计方法 电涡流传感器具有体积小、非接触、对介质不敏感的特点，被广泛应用于对金属位移等的测量中。尽管用电涡流传感器非接触测量位移已经得到广泛的应用但是测量位移的线性范围受到传感器线圈直径的限制，位移测量范围为线圈直径的1/3~1/5,大直径的传感器，其测量范围最大可以接近到直径的1/2。在许多领域希望能进一步扩大传感器的测量范围，以满足大位移的非接触测量。文中采用指数运算电路作为非线性补偿环节来改善传感器原有的传输特性，扩大传感器测量范围。 由电磁感应定律可知：闭合金属导体中的磁通发生变化时，就会在导体中产生闭合的感应电涡流，阻碍磁通量的变化。如图1所示,传感线圈由交流信号激励在产生焦耳热的同时，又要产生磁滞损耗，它们造成交变磁场能量的损失，进而使传感器的等效阻抗Z发生变化。 影响阻抗Z的因素有被测导体的电导率、磁导率、线圈的激励频率f及传感器与被测导体间的位移x等,只要保证这些影响因素只有位移x变化,其他都保持不变,则传感器