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3.6串联RLC电路时域响应的测试实验

3.6串联RLC电路时域响应的测试实验
3.6串联RLC电路时域响应的测试实验

标准实验报告

(实验)课程名称串联RLC电路时域响应的测试

学生姓名:

学号:

指导教师:

一、实验目的

1、进一步掌握二阶RLC串联电路暂态响应的基本规律和特点。

2、研究二阶RLC串联电路的参数对响应的影响。

二、实验原理

R时,电路的固有频率是两个不相等的负实数,

1.当R>2

C

响应是非振荡性的,称为过阻尼情况。

R时,电路的固有频率是两个相等的实数,响应

2.当R=2

C

处于临界状态,称为临界阻尼情况。

R时,电路的固有频率是共轭复数,响应将形成衰

3.当R<

C

减振荡,称为欠阻尼情况。

三、实验内容

仿真电路图

欠阻尼响应

临界阻尼响应

过阻尼响应

四、实验数据

由以上波形可验证:当R>2C R 时,为过阻尼情况;当R

R 时,为欠阻尼情况。

传感器测试实验报告

实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的: 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理: 金属或半导体薄片置于磁场中,当有电流流过时,在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势,这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件,根据霍尔效应,霍尔电势U H =K H IB ,当保持霍尔元件的控制电流恒定,而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动,则输出的霍尔电动势为kx U H ,式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大,灵敏度越高;磁场梯度越均匀,输出线性度就越好。 三、需用器件与单元: 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤: 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上,将传感器引线插头插入实验模板的插座中,实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V , 2、4为输出。 2、开启电源,调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进,每转动0.2mm 记下一个读数,直到读数近似不变,将读数填入表9-1。 表9-1 X (mm ) V(mv)

作出V-X曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项: 1、对传感器要轻拿轻放,绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V,否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题: 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化? 七、实验报告要求: 1、整理实验数据,根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种,各自的产生原因是什么,应怎样进行补偿。

RLC串联电路的谐振特性研究 实验报告

大学物理实验设计性实验 实验报告 实验题目:RLC串联电路谐振 特性的研究 班级: 姓名:学号: 指导教师:

一.目的 1.研究LRC 串联电路的幅频特性; 2.通过实验认识LRC 串联电路的谐振特性. 二.仪器及用具 DH4503RLC 电路实验仪 电阻箱 数字储存示波器 导线 三.实验原理 LRC 串联电路如图3.12-1所示.若交流电源U S 的电压为U ,角频率为ω,各元件的阻抗分别为 则串联电路的总阻抗为 串联电路的电流为 式中电流有效值为 电流与电压间的位相差为 它是频率的函数,随频率的变化关系如图3.12-2所示. 电路中各元件电压有效值分别为 C j Z L j Z R Z C L R ωω1= ==) 112.3()1 (-- +=C L j R Z ωω) 212.3() 1 (-=- += = ? ? ? ωωj Ie C L j R Z I U U ) 312.3() 1 (2 2 -- += = C L R U Z U I ωω) 412.3(1 arctan -- =R C L ωω?) 512.3() 1 (2 2 -- += =C L R R RI U R ωω) 612.3() 1 (2 2 -- += =U C L R L LI U L ωωωω) 712.3() 1 (1 1 2 2 -- += = U C L R C I C U C ωωωω 图3.12-1 /π-/π(b) 图3.12-2

(3.12-5)和(3.12-6),(3.12-7) 式可知,U R ,U L 和U C 随频率变化关系如图3.12-3所示. (3.12-5),(3.12-6)和(3.12-7)式反映元件R 、L 和C 的幅频特性,当 时,?=0,即电流与电压同位相,这种情况称为串联谐振,此时的角频率称为谐振角频率,并以ω0表示,则有 从图3.12-2和图3.12-3可见,当发生谐振时,U R 和I 有极大值,而U L 和U C 的极大值都不 出现在谐振点,它们极大值U LM 和U CM 对应的角频率分别为 (3.1211)C ωω= =- 式中Q 为谐振回路的品质因数.如果满足2 1> Q ,可得相应的极大值分别为 电流随频率变化的曲线即电流频率响应曲线(如图3.12-5所示)也称谐振曲线.为了分析电路的频率特性.将(3.12-3)式作如下变换 ) 912.3(1 0-=LC ω) 1012.3(21 11 2202 2 2--=-=ωωQ C R LC L )1312.3(4111 422 2 2 LM -- = -=Q QL Q U Q U ) 1412.3(4112 CM -- = Q QU U 2 2 ) 1 ()I(C L R U ωωω- += ) 812.3(1 -=L C ωω (a) 图3.12-3

视觉分辨率及空间频率响应测试实验报告

视觉分辨率及空间频率响应(SFR)测试实验报告 班级:学号:姓名: 一、实验目的: 1、理解数码相机视觉分辨率的定义及其度量单位。 2、了解数码相机分辨率测试标准ISO12233以及GB/T 19953-2005《数码相机分辨率的测量》,熟悉测试标板构成,掌握其使用方法。 3、掌握数码相机视觉分辨率测试方法,能够通过目视判别数码相机的分辨率特性。 4、了解数码相机空间频率响应(SFR)的测试原理,理解空间频率响应(SFR)曲线的含义。 5、掌握数码相机空间频率响应(SFR)的测试方法,能够通过SFR曲线判别数码相机的分辨率特性。 二、实验要求: 1、使用数码相机拍摄ISO12233标准分辨率靶板,要求连续拍摄三幅图。 2、目视判别数码相机的视觉分辨率,需分别判别水平、垂直、和斜45度方向的视觉分辨率(注意:若拍摄的靶板有效区域高度仅占据相机幅面高度的一部分,需将目视判别结果乘以修正系数以得到真实的测量结果。修正系数=以像素为单位的相机幅面高度/以像素为单位的靶板有效区域高度)。 3、使用Imatest软件测量数码相机空间频率响应(SFR)曲线,需分别测量水平及垂直方向的SFR,并取MTF50、MTF20作为测量结果,与视觉分辨率测试结果进行比较。 4、独立完成实验报告,需明确相机型号、相机基本设置、并包含所拍摄图案以及判别结果和相应说明。 三、实验过程 在光学测量实验室使用手机(iPhone6s)连续拍摄三张ISO12233标准分辨率靶板。拍摄过程中使手机上下屏幕边缘尽量与靶板上下边缘对齐,以减小修正系数。其中使用的相机参数如下:

拍摄的照片如下: 照片一(修正系数为)

传感器实验报告1

机 械 工 程 测 试 实 验 报 告 学 院: 机电工程学院 系 专业班级: 机制122 学生姓名: 黄余林 龙杰 李刚 孙龙宇 朱国帅 实验日期: 备,

目录 实验一箔式应变片性能—单臂电桥??????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1 .1 实验目的????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 2 实验原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 3 实验原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 4 实验步骤????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1. 5 注意事项????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 1. 6试验数据?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3

大学物理实验报告系列之RLC电路的谐振

【实验名称】 RLC 电路的谐振 【实验目的】 1、研究和测量RLC 串、并联电路的幅频特性; 2、掌握幅频特性的测量方法; 3、进一步理解回路Q 值的物理意义。 【实验仪器】 音频信号发生器、交流毫伏表、标准电阻箱、标准电感、标准电容箱。 【实验原理】 一、RLC 串联电路 1.回路中的电流与频率的关系(幅频特性) RLC 交流回路中阻抗Z 的大小为: () 2 2 '1??? ? ? -++= ωωC L R R Z (32-1) ???? ? ??????? +-=R R C L arctg '1ωω? (32-3) 回路中电流I 为: )1()'(2ω ωC L R R U Z U I - ++== (32-4) 当01 =- ω ωC L 时, = 0,电流I 最大。 令即振频率并称为谐振角频率与谐的角频率与频率分别表示与,,000=?ωf : LC f LC πω21100= = (32-5) 如果取横坐标为ω,纵坐标为I ,可得图32-2所示电流频率特性曲线。 2.串联谐振电路的品质因数Q C R R L Q 2)'(+= (32-7) QU U U C L == (32-8) Q 称为串联谐振电路的品质因数。当Q >>1时,U L 和U C 都远大于信号源输出电 压,这种现象称为LRC 串联电路的电压谐振。 Q 的第一个意义是:电压谐振时,纯电感和理想电容器两端电压均为信号源电 压的Q 倍。 1 20 1 20f f f Q -= -= ωωω (32-12) 显然(f 2-f 1)越小,曲线就越尖锐。 Q 的第二个意义是:它标志曲线尖锐程度,即电路对频率的选择性,称 f (= f 0 / Q )为通频带宽度。 3.Q 值的测量法

串联电路实验报告

串联电路实验报告 篇一:实验报告:组成串联电路和并联电路a 连接串联电路和并联电路 一、实验目的:掌握_____________、______________的连接方式。 二、实验器材: __________、__________、__________、__________、___________。 三、步骤: (一).组成串联电路 1.按图1-1的电路图,先用铅笔将图1-2中的电路元件,按电路图中的顺序连成实物电路图(要求元件位置不动,并且导线不能交叉)。在连接实物电路过程中,开关是 2.经电路连接无误后,闭合和断开结果填入表格中。 3.把开关改接到L1和L2之间,再改接到L2和电池负极间,观察开关控制两只灯泡的情况。将观察结果填入表格中。 (二)组成并联电路 1、在图方框中画出由两只灯泡L1、L2组成的并联电路。要求三个开关中的开关S控制干 路,开关S1和S2分别控制两个支路,并按电路图连接实物及实物图。 2、经检查电路连接无误后,把

3、闭合S1和S2,断开与闭合干路中的开关S,观察它控制哪个灯泡?将观察结果填入表 格中。 4、闭合S和S2,断开与闭合支路中的开关S1,观察它控制哪个灯泡?将观察结果填入表 格中。 5、闭合S和S1,断开与闭合支路开关S2,观察它控制哪个灯泡?将观察结果填入表格中。 (三)实验结论 串联电路:在串联电路里只有条电流路径;用电器)工作,它们之间(选填“会”或“不会”)相互影响;开关控制_____ ____用电器;如果开关的位置改变了,开关的控制作用_________. 并联电路:在并联电路里有条电流路径;用电器)工作,它们之间(选填“会”或“不会”)相互影响;干路开关控制_________用电器,支路开关控制_________用电器(四)、结束实验,整理仪器,把器材分类放好,依次推出实验室。 电学实验规则: 1.实验开始时:首先要依据实验要求,能正确地画出电路图。 2.选择器材时:要依据画出(含“给出”)的电路图,

实验二实验报告

PAM和PCM编译码器系统 一、实验目的 1.观察了解PAM信号形成的过程;验证抽样定理;了解混叠效应形 成的原因; 2.验证PCM编译码原理;熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出 时钟之间的关系;了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用。 二、实验内容和步骤 1.PAM编译码器系统 1.1自然抽样脉冲序列测量 (1)准备工作; (2)PAM脉冲抽样序列观察; (3)PAM脉冲抽样序列重建信号观测。 1.2平顶抽样脉冲序列测量 (1)准备工作; (2)PAM平顶抽样序列观察; (3)平顶抽样重建信号观测。 1.3信号混叠观测 (1)准备工作 (2)用示波器观测重建信号输出的波形。 2.PCM编译码器系统 2.1PCM串行接口时序观察 (1)输出时钟和帧同步时隙信号的观察; (2)抽样时钟信号与PCM编码数据测量; 2.2用示波器同时观察抽样时钟信号和编码输出数据信号端口 (TP502),观测时以TP504同步,分析掌握PCM编码输数据和抽样时钟信号(同步沿、脉冲宽度)及输出时钟的对应关系; 2.3PCM译码器输出模拟信号观测,定性观测解码信号与输入信号的 关系:质量,电平,延时。 2.4PCM频率响应测量:调整测试信号频率,定性观察解码恢复出的 模拟信号电平,观测输出信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系;

2.5PCM动态范围测量:将测试信号频率固定在1000Hz,改变测试信 号电平,定性观测解码恢复出的模拟信号的质量。 三、实验数据处理与分析 1.PAM编译码器系统 (1)观察得到的抽样脉冲序列和正弦波输入信号如下所示: 上图中上方波形为输入的正弦波信号,下方为得到的抽样脉冲序列,可见抽样序列和正弦波信号基本同步。 (2)观测得到的重建信号和正弦波输入信号如下所示:

传感器测速实验报告(第一组)

传感器测速实验报告 院系: 班级: 、 小组: 组员: 日期:2013年4月20日

实验二十霍尔转速传感器测速实验 一、实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理 利用霍尔效应表达式:U H=K H IB,当被测圆盘上装有N只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 本实验采用3144E开关型霍尔传感器,当转盘上的磁钢转到传感器正下方时,传感器输出低电平,反之输出高电平 三、需用器件与单元 霍尔转速传感器、直流电源+5V,转动源2~24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤 1、根据下图所示,将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上,调节探头对准转盘内的磁钢。 图 9-1 霍尔转速传感器安装示意图 2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端,红(+)、黑( ),不能接错。 3、将霍尔传感器的输出端插入数显单元F,用来测它的转速。 4、将转速调解中的转速电源引到转动源的电源插孔。 5、将数显表上的转速/频率表波段开关拨到转速档,此时数显表指示电机的转速。 6、调节电压使转速变化,观察数显表转速显示的变化,并记录此刻的转速值。

五、实验结果分析与处理 1、记录频率计输出频率数值如下表所示: 电压(V) 4 5 8 10 15 20 转速(转/分)0 544 930 1245 1810 2264 由以上数据可得:电压的值越大,电机的转速就越快。 六、思考题 1、利用霍尔元件测转速,在测量上是否有所限制? 答:有,测量速度不能过慢,因为磁感应强度发生变化的周期过长,大于读取脉冲信号的电路的工作周期,就会导致计数错误。 2、本实验装置上用了十二只磁钢,能否只用一只磁钢? 答:如果霍尔是单极的,可以只用一只磁钢,但可靠性和精度会差一些;如果霍尔是双极的,那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它,那么至少要两只磁钢。

RLC串联电路暂态特性的研究实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称:普通物理实验(2) 实验名称: RLC串联电路暂态特性的研究 学院:专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:座位号: 实验时间:

一、 实验目的: 1、研究方波电源加于RC 串联电路时产生的暂态放电曲线及用示波器测量电路半衰期的方法,加深对电容充电、放电规律的认识。 2、了解当方波电源加于RLC 电路时产生的阻尼衰减震荡的特性及测量方法。 二、 实验原理: 1、RC 串联电路的暂态过程 在由R 、C 组成的电路中,暂态过程是电容的充放电的过程。图1为RC 串联电路。其中信号源用方波信号。在上半个周期内,方波电源(+E )对电容充电;在下半个周期内,方波电压为零,电容对地放电。充电过程中回路方程为 (1) 由初始条件t=0时,U C =0,得解为 (2) 从U C 、U R 二式可见,U C 是随时间t 按指数函数 规律增长,而电阻电压U R 随时间t 按指数函数规律 衰减,如图2中U-t 、U C -t 及U R -t 曲线所示。 在放电过程中的回路方程为 (3) 由初始条件t=0时,U C =E ,得解为 (4) 物理量RC=τ具有时间量纲,称为时间常数,是表征暂态过程进行得快慢的一个重要物理量。与时间常数τ有关的另一个在实验中较容易测定的特征值,称为半衰期T 1/2,即当U C (t)下降到初值(或上升至终值)一半时所需要的时间,它同样反映了暂态过程的快慢程度,与t 的关系为 T 1/2=τ ln 2=0.693τ (或τ=1.443T 1/2) (5)

3、RC 串联电路的暂态过程 s c c c u t u t t u RC t t u LC =++)()()(22d d d d RLC 串联电路 求解微分方程,可以得出电容上的电压)t (U C 。再根据dt )t (du C )t (i c =,求得)t (i 。改变初始状态和输入激励可以得到不同的二阶时域响应。全响应是零状态响应和零输入响应的叠加。零输入响应的模式完全由其微分方程的特征方程的两个特征根 202222,1)LC 1()L 2R (L 2R p ω-δ±δ-=-±-= 式中:L 2R =δ,LC 10=ω 由于电路的参数不同,响应一般有三种形式: (1)当C L 2R >,特征根1p 和2p 是两个不相等的负实数,电路的瞬态响应为非振荡性的,称为过阻尼情况。 (2)当C L 2R =,特征根1p 和2p 是为两个相等的负实数,电路的瞬态响应仍为非振荡性的,称为临界阻尼情况。

数字信号处理实验报告 -频率响应与系统稳定性

专业:电子信息工程班级:N11级-1F 姓名: 学号:

实验项目:系统响应及系统稳定性 实验台号:同组者: 1、实验目的 (1)掌握求系统响应的方法 (2)掌握时域离散系统的时域特性 (3)分析、观察及判断系统的稳定性 2、实验原理与方法 描述系统特性有多种方式,时域描述有差分方程和单位脉冲响应,频域描述有系统函数和频率响应。已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响应、系统函数或频率响应来求系统的输出信号。 (1)求系统响应:本实验仅在时域求系统响应。在计算机上,已知差分方程可调用filter函数求系统响应;已知单位脉冲响应可调用conv函数计算系统响应。 (2)系统的时域特性:系统时域特性是指系统的线性、时不变性、因果性和稳定性。本实验重点分析系统的稳定性,包括观察系统的暂态响应和稳态响应。 (3)系统的稳定性判断:系统的稳定性是指对任意有外接信号输入,系统都能得到有界的系统响应。或者系统的单位脉冲响应满足绝对可和条件。实际中,检查系统是否稳定,不可能检查系统对所有有界的输入信号,输出是否是有界输出,或者检查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入端加入单位阶跃序列,如果系统的输出趋近一个常数(包括零),就可以断定系统是稳 定的。

(4)系统的稳态响应 系统的稳态输出是指当∞→n 时,系统的输出。如果系统稳定,信号加入系统后,系统输出的开始一段称为暂态效应,随n 的加大,幅度趋于稳定,达到稳态输出。注意在以下实验中均假设系统的初始状态为零。 3.实验内容及步骤 (1)已知差分方程求系统响应 设输入信号 )()(81n R n x =,) ()(2n u n x =。已知低通滤波器的差分方程为 )1(9.0)1(05.0)(05.0)(-+-+=n y n x n x n y 。 试求系统的单位冲响应,及系统对)()(81n R n x =和)()(2n u n x =的输出信号,画出输出波形。 051015 20253035404550 n h n 系统的单位脉冲响应 5 10 15 20 253035 40 45 50 n y 1n 系统对R8(n)的响应 05101520 253035404550 n y 2n 系统对u(n)的响应 实验图(1) (2)已知单位脉冲响应求系统响应 设输入信号 )()(8n R n x =,已知系统的单位脉冲响应分别为)()(101n R n h =, )3()2(5.2)1(5.2)()(2-+-+-+=n n n n n h δδδδ,试用线性卷积法分别求出 各系统的输出响应,并画出波形。

传感器综合的实验报告

传感器综合实验报告( 2012-2013年度第二学期) 名称:传感器综合实验报告 题目: 利用传感器测量重物质量院系:自动化系 班级:测控1201 班 小组成员:加桑扎西,黄承德 学生:加桑扎西 指导教师:仝卫国 实验周数:1周 成绩:

日期:2015 年7 月12日

传感器综合实验报告 一、实验目的 1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。 2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。 3、根据不同传感器的特性,选择不同的传感器测给定物体的重量。 4、能根据原理特性分析结果,加深对传感器的认识与应用。 5、测量精度要求达到1%。 二、实验设备、器材 1、金属箔式应变片传感器用到的设备: 直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。 2、电容式传感器用到的设备: 电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、电压表、示波器。 3、电涡流式传感器用到的设备: 电涡流式传感器、测微器、铝测片、铁测片、铜测片、电压表、示波器。 三、传感器工作原理 1、电容式传感器的工作原理: 电容器的电容量C是的函数,当被测量变化使S、d或 任意一个参数发生变化时,电容量也随之而变,从而可实现由被测量到电容量的转换。电容式传感器的工作原理就是建立在上述关系上的,若保持两个参数不变,仅改变另一参数,

就可以把该参数的变化转换为电容量的变化,通过测量电路再转换为电量输出。 差动平行变面积式传感器是由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置,与两组静片之间的相对面积发生变化,极间电容也发生相应变化,成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为C X1,下层定片与动片形成的电容定为C X2,当将C X1和C X2接入双T型桥路作为相邻两臂时,桥路的输出电压与电容量的变化有关,即与振动台的位移有关。依据该原理,在振动台上加上砝码可测定重量与桥路输出电压的对应关系,称未知重量物体时只要测得桥路的输出电压即可得出该重物的重量。 2、电涡流式传感器的工作原理: 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成,当线圈中通以高频交变电流后,与其平行的金属片上感应产生电涡流,电涡流的大小影响线圈的阻抗Z,而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定,并保持环境温度不变,阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出,则输出电压是距离X的单值函数。依据该原理可制成电涡流式传感器电子称。3、金属箔式应变片传感器工作原理: 应变片应用于测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路,转换成电信号输出显示。 实验中,通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动,从而使应变片的受力情况不同,将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4,电阻的相对变化率分别为△R1/R1、△

谐振电路实验报告

rlc串联谐振电路的实验研究 一、摘要: 从rlc 串联谐振电路的方程分析出发,推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因 数和输入阻抗,并且基于multisim仿真软件创建rlc 串联谐振电路,利用其虚拟仪表和 仿真分析,分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。其结果表明了仿真与理论分析 的一致性,为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。 二、关键词:rlc;串联;谐振电路;三、引言 谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。通常,谐振电路由电容、电感和电阻 组成,按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。 由于谐振电路具有良好的选择性,在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如,串联 谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象,在无线电通信技术领域获得了有效的应用, 例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时,就可使该频率或频带内的信号 特别增强,而把其他频率或频带内的信号滤去,这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研 究串联谐振有重要的意义。 在含有电感l 、电容c 和电阻r 的串联谐振电路中,需要研究在不同频率正弦激励下 响应随频率变化的情况,即频率特性。multisim 仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分 析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用,其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、 直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人 员提供了一种可靠的分析方法,同时也缩短了产品的研发时间。 四、正文 (1)实验目的: 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。 4.测定rlc串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理: rlc串联电路如图所示,改变电路参数l、c或电源频率时,都可能使电路发生谐振。 该电路的阻抗是电源角频率ω的函数:z=r+j(ωl-1/ωc) 当ωl-1/ωc=0时,电路中的电流与激励电压同相,电路处于谐振状态。谐振角频率ω 0 =1/lc ,谐振频率f0=1/2π lc 。 谐振频率仅与原件l、c的数值有关,而与电阻r和激励电源的角频率ω无关,当ω< ω0时,电路呈容性,阻抗角φ<0;当ω>ω0时,电路呈感性,阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 (1)、回路阻抗z0=r,| z0|为最小值,整个回路相当于一个纯电阻电路。(2)、回路 电流i0的数值最大,i0=us/r。(3)、电阻上的电压ur的数值最大,ur =us。 (4)、电感上的电压ul与电容上的电压uc数值相等,相位相差180°,ul=uc=qus。 2、电路的品质因数q 电路发生谐振时,电感上的电压(或电容上的电压)与激励电压之比称为电路的品质因 数q,即: q=ul(ω0)/ us= uc(ω0)/ us=ω0l/r=1/r*l/c (3)谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性,它们随频率变化的曲线称频率特性曲 线,也称谐振曲线。 在us、r、l、c固定的条件下,有

串联谐振电路实验报告

串联谐振电路 学号: 1028401083 姓名:赵静怡 一、实验目的 1、加深对串联谐振电路条件及特性的理解 2、掌握谐振频率的测量方法 3、理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法 4、测量RLC串联谐振电路的频率特性曲线 5、深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用 6、掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表 的使用 7、掌握Multisim软件中的Functionn Generator 、 Voltmeter 、Bode Plotter等仪表的使用以AC Analysis 等SPICE仿真分析方法 8、用Origin绘图软件绘图 二、实验原理 RLC串联电路如图2.6.1所示,改变电路参数L、C或电源频率时,都可以是电路发生谐振。 2.6.1 RLC谐振串联电路

1、谐振频率:f 0=LC π21 ,谐振频率仅与元件L 、C 的数值有关,而与电阻R 和激励电源的角频率w 无关 2、电路的品质因素Q 和通频带B 电路发生谐振是,电感上的电压(或电容上的电压)与激励电压之比称为电路的品质因素Q ,即C L R Q 1 = 定义回路电流下降到峰值在0.707时所对应的频率为截止频率,介于两截止频率间的频率范围为通带,即Q fo B = 3、谐振曲线 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性,他们随频率变化的曲线称频率特性曲线,也称谐振曲线 4、实验仪器: (1) 计算机 (2) 通路电路板一块 (3) 低频信号发生器一台 (4) 交流毫伏表一台 (5) 双踪示波器一台 (6) 万用表一只 (7) 可变电阻 (8) 电阻、电感、电容若干(电阻100Ω,电感10mH 、4.7 mH ,电容100nF )

实验二:频率响应测试

成绩 北京航空航天大学 自动控制原理实验报告 院(系)名称自动化科学与电气工程学院 专业名称自动化 学生学号13191006________ 学生________ 万赫__________ 指导老师_____ 王艳东 自动控制与测试教学实验中心

实验二频率响应测试 实验时间2015.11.13 实验编号30 同组同学无 一、实验目的 1、掌握频率特性的测试原理及方法 2、学习根据所测定出的系统的频率特性,确定系统传递函数的方法 目的。 二、实验容 1. 测定给定环节的频率特性。 2. 系统模拟电路图如下图: 系统结构图如下图:

系统的传递函数: 取R=100KΩ,则G(s)=错误!未找到引用源。 取R=200KΩ,则G(s)=错误!未找到引用源。 取R=500KΩ,则G(s)=错误!未找到引用源。 若正弦输入信号为Ui(t)=A1Sin(ωt),则当输出达到稳态时,其输出信号为 Uo(t)=A2Sin(ωt+ψ)。改变输入信号频率f=错误!未找到引用源。值,便可测得二组A1/A2和ψ随f(或ω)变化的数值,这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 三、实验原理 1. 幅频特性即测量输入与输出信号幅值A1及A2,然后计算其比值A2/A1。 2. 实验采用“沙育图形”法进行相频特性的测试。 设有两个正弦信号: X(ωt)=XmSin(ωt) ,Y(ωt)=YmSin(ωt+ψ) 若以X(t)为横轴,Y(t)为纵轴,而以ω作为参变量,则随着ωt的变化,X(t)和Y(t)所确定的点的轨迹,将在X-Y平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就是物理学上成称

传感器与检测技术实验报告

“传感器与检测技术”实验报告 学号: 913110200229 姓名:杨薛磊 序号: 83

实验一电阻应变式传感器实验 (一)应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元:主机箱中的±2V~±10V(步进可调)直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表(自备)。 稳压电源、电压表;应变式传感器实验模板、托盘、砝码; 4 2 四、实验步骤: 应变传感器实验模板说明:应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器(称重传感器)、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口;没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体,其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R6、R7是350Ω固定电阻,是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥(半桥)而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口,做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口,做应变片测量振动实验时用。

信号检测实验报告

Harbin Institute of Technology 匹配滤波器实验报告 课程名称:信号检测理论 院系:电子与信息工程学院 姓名:高亚豪 学号:14SD05003 授课教师:郑薇 哈尔滨工业大学

1. 实验目的 通过Matlab 编程实现对白噪声条件下的匹配滤波器的仿真,从而加深对匹配滤波器及其实现过程的理解。通过观察输入输出信号波形及频谱图,对匹配处理有一个更加直观的理解,同时验证匹配滤波器具有时间上的适应性。 2. 实验原理 对于一个观测信号()r t ,已知它或是干扰与噪声之和,或是单纯的干扰, 即 0()()()()a u t n t r t n t +?=?? 这里()r t ,()u t ,()n t 都是复包络,其中0a 是信号的复幅度,()u t 是确知的归一化信号的复包络,它们满足如下条件。 2|()|d 1u t t +∞ -∞=? 201||2 a E = 其中E 为信号的能量。()n t 是干扰的均值为0,方差为0N 的白噪声干扰。 使该信号通过一个线性滤波系统,有效地滤除干扰,使输出信号的信噪比在某一时刻0t 达到最大,以便判断信号的有无。该线性系统即为匹配滤波器。 以()h t 代表系统的脉冲响应,则在信号存在的条件下,滤波器的输出为 0000()()()d ()()d ()()d y t r t h a u t h n t h τττττττττ+∞+∞+∞ =-=-+-???

右边的第一项和第二项分别为滤波器输出的信号成分和噪声成分,即 00()()()d x t a u t h τττ+∞ =-? 0 ()()()d t n t h ?τττ+∞ =-? 则输出噪声成分的平均功率(统计平均)为 2 20E[|()|]=E[|()()d |]t n t h ?τττ+∞ -? **00*000200 =E[()(')]()(')d d '=2()(')(')d d ' 2|()|d n t n t h h N h h N h ττττττδττττττττ+∞+∞+∞+∞+∞ ---=?? ?? ? 而信号成分在0t 时刻的峰值功率为 22 20000|()||||()()d |x t a u t h τττ+∞ =-? 输出信号在0t 时刻的总功率为 22000E[|()|]E[|()()|]y t x t t ?=+ 22**0000002200E[|()||()|()()()()] |()|E[|()|] x t t x t t t x t x t t ????=+++=+ 上式中输出噪声成分的期望值为0,即0E[()]0t ?=,因此输出信号的功率 成分中只包含信号功率和噪声功率。 则该滤波器的输出信噪比为 222000022000|||()()d ||()|E[|()|]2|()|d a u t h x t t N h τττρ?ττ+∞ +∞-==?? 根据Schwartz 不等式有

无线传感器网络实验报告

无线传感器网络实验报告 Contiki mac协议与xmac协议的比较 1.简介 无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)节点由电池供电,其能力非常有限,同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素,节点能源一般不可补充。因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。 WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗,其中通信能耗所占的比重最大,因此,减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。同时,研究表明节点通信时Radio 模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同,所以要想节能就需要最大限度地减少Radio 模块的侦听时间(收发时间不能减少),及减小占空比。 传统的无线网络中,主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等,不需要考虑能量消耗,Radio 模块不需要关闭,所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN,各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以 分成许多类型,其中根据信道访问策略的不同可以分为: X-MAC协议 X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进,改进了其前导序列过长的问题,将前导序列分割成许多频闪前导(strobed preamble),在每个频闪前导中嵌入目的地址信息,非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。 X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔,用以侦听接收节点的唤醒标识。接收节点利用频闪前导之间的时间间隔,向发送节点发送早期确认,发送节点收到早

期确认后立即发送数据分组,避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。 X-MAC还设计了一种自适应算法,根据网络流量变化动态调整节点的占空比,以减少单跳延时。 优点: X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点,因而发送延时和收发能耗都比较小;节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。 缺点: 节点每次醒来探测信道的时间有所增加,这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。而且分组长度、数据发送速率等协议参数还需进一步确定 X-MAC原理图如图3所示: ContikiMAC协议 一.ContikiMAC协议中使用的主要机制: 1.时间划分

RLC串联谐振电路的实验报告

RLC串联谐振电路的实验报告 (1)实验目的: 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理: RLC串联电路如图所示,改变电路参数L、C或电源频率时,都可能使电路发生谐振。该电路的阻抗是电源角频率ω的函数:Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时,电路中的电流与激励电压同相,电路处于谐振状态。谐振角频率ω0 =1/LC,谐振频率f =1/2πLC。谐振频率仅与原件L、C的数值有关,而与电阻R 和激励电源的角频率ω无关,当ω<ω 0时,电路呈容性,阻抗角φ<0;当ω>ω 时,电路呈感性,阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 (1)、回路阻抗Z 0=R,| Z |为最小值,整个回路相当于一个纯电阻电路。 (2)、回路电流I 0的数值最大,I =U S /R。 (3)、电阻上的电压U R 的数值最大,U R =U S 。 (4)、电感上的电压U L 与电容上的电压U C 数值相等,相位相差180°,U L =U C =QU S 。 2、电路的品质因数Q 电路发生谐振时,电感上的电压(或电容上的电压)与激励电压之比称为电路的品质因数Q,即: Q=U L (ω )/ U S = U C (ω )/ U S =ω L/R=1/R* (3)谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性,它们随频率变化的曲线称频率特性曲线,也称谐振曲线。 在U S 、R、L、C固定的条件下,有

I=U S / U R =RI=RU S / U C =I/ωC=U S /ωC U L =ωLI=ωLU S / 改变电源角频率ω,可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线,回路 电流与电阻电压成正比。从图中可以看到,U R 的最大值在谐振角频率ω 处,此 时,U L =U C =QU S 。U C 的最大值在ω<ω 处,U L 的最大值在ω>ω 处。 图表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中(Q 11/2时,U C 和U L 曲线才出现最大值,否则U C 将单调下降趋于0,U L 将单调上升趋于U S 。 仿真RLC电路响应的谐振曲线的测量 五、结论

《测试信号分析与处理》实验报告

测控1005班齐伟0121004931725 (18号)实验一差分方程、卷积、z变换 一、实验目的 通过该实验熟悉 matlab软件的基本操作指令,掌握matlab软件的使用方法,掌握数字信号处理中的基本原理、方法以及matlab函数的调用。 二、实验设备 1、微型计算机1台; 2、matlab软件1套 三、实验原理 Matlab 软件是由mathworks公司于1984年推出的一套科学计算软件,分为总包和若干个工具箱,其中包含用于信号分析与处理的sptool工具箱和用于滤波器设计的fdatool工具箱。它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力,是广泛应用于信号分析与处理中的功能强大且使用简单方便的成熟软件。Matlab软件中已有大量的关于数字信号处理的运算函数可供调用,本实验主要是针对数字信号处理中的差分方程、卷积、z变换等基本运算的matlab函数的熟悉和应用。 差分方程(difference equation)可用来描述线性时不变、因果数字滤波器。用x表示滤波器的输入,用y表示滤波器的输出。 a0y[n]+a1y[n-1]+…+a N y[n-N]=b0x[n]+b1x[n-1]+…+b M x[n-M] (1) ak,bk 为权系数,称为滤波器系数。 N为所需过去输出的个数,M 为所需输入的个数卷积是滤波器另一种实现方法。 y[n]= ∑x[k] h[n-k] = x[n]*h[n] (2) 等式定义了数字卷积,*是卷积运算符。输出y[n] 取决于输入x[n] 和系统的脉冲响应h[n]。 传输函数H(z)是滤波器的第三种实现方法。 H(z)=输出/输入= Y(z)/X(z) (3)即分别对滤波器的输入和输出信号求z变换,二者的比值就是数字滤波器的传输函数。 序列x[n]的z变换定义为 X (z)=∑x[n]z-n (4) 把序列x[n] 的z 变换记为Z{x[n]} = X(z)。

实验三 RLC串联电路的暂态过程实验报告

实验三RLC串联电路的暂态过程实验报告 14级软件工程班 候梅洁14047021

【实验目的】 1.用存储示波器观察RC,RL电路的暂态过程,理解电容,电感特性及电路时间常数τ的物理意义。 2.用示波器观察RLC串联电路的暂态过程,理解阻尼振动规律。 3.进一步熟悉使用示波器。 【实验仪器】 电感箱、电容箱、电阻箱、函数信号发生器、示波器、导线等。【实验原理】 在阶跃电压作用下,RLC串联电路由一个平衡态跳变到另一平衡态的转变过程,这一转变过程称为暂态过程。暂态过程期间,电路中的电流及电容,电感上的电压呈现出规律性的变化,称为暂态特性。 1.RC电路的暂态过程。 电路如图所示:

【实验结果与分析】 1.观测U c波形时:方波信号500Hz输出;分别取:第一组R=1000?,C=0.5uF,第二组R=500?,C=0.2uF; 用示波器观测波形后,我们在坐标纸上绘制了U、U c、U R 的 波形图,从图中可以看到:U、U R 、U c三者周期、相位均相同。且 U R =U-U c。U、U c都是呈指数型变化的,然而U比U c变化的缓一些。在阶跃电压的作用,U c是渐变接近新的平衡值,而不是跃变, 这是由于电筒C储能元件,在暂态过程中不能跃变。而U R 变化幅度 很大,理论上,U R 的峰值应该是是U的峰值的两倍,因为开关接1时,给电容正向充电时,R两端的电压为E,当反向电容放时,R两 端电压为-E,两者之差为2E,就是U R 的峰值。而事实上,我们看到 的波形图中U R 的峰值小于2U,这可能是由于: (1)电阻内部有损耗、欠阻尼振荡状态下的电感和电容存在着附加损耗电阻,并且其阻值随着振荡频率的升高而增大.故实际上电路中的等效阻值大于R与用万用表测出的电感阻值之和. (2)数字示波器记录的数据精确度有限造成误差。 (3)数字示波器系统存在内部系统误差。 (4)外界扰动信号会对示波器产生影响。 (5)电器元件使用时间过长,可能造成相应的参数有误差。 (6)电源电压不稳定. 2.测量RC串联电路的时间常数:我们取一个峰值处为t 1 ,取与其最 近的一个零点处为t 2,调节示波器将t 1 和t 2 时间段的波形放大到合适

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