四象限测功机

西华大学实验报告开课学院及实验室：交通与汽车工程学院内燃机实验室 实验时间： 2011 年 月 日1、实验目的2、实验设备、仪器及材料3、实验内容3.1 一般实验（非上机实验）：3.1.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容） 3.1.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程） 3.1.3实验记录（核心代码及调试过程）3.2 上机实验：3.2.1上机实验的内容及要求 3.2.2算法设计思想与算法实现步骤3.2.3程序核心代码，程序调试过程中出现的问题及解决方法 3.2.4 程序运行的结果注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。

4、实验总结4.1实验结果分析及问题讨论 4.2实验总结心得体会注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。

其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。

说明：各门实验课程实验报告的格式及内容要求，请按照实验指导书的要求手工书写。

一、实验目的和任务1、进一步掌握万有特性曲线意义2、掌握发动机万有特性曲线的测定和绘制方法3、了解万有特性曲线的用途负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能够表达发动机多参数的特性称为万有特性。

广泛应用的万有特性用n为横坐标，用平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等油耗率曲线和等功率曲线。

根据需要，还可以在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。

基于四象限探测的激光跟踪系统的设计与实现刘思鸣;何宁;邓德迎【摘要】为提高激光目标系统跟踪能力,提出了一种基于四象限探测的激光跟踪系统.采用四象限探测器完成光斑位置检测与目标信息接收,分析传感器光照位置的输出电流误差变化与光斑偏离光敏面中心坐标对应关系,感知和判断目标方位及运动方向,通过伺服系统的闭环控制方法,实现激光快速跟踪,利用上位机对被跟踪目标的方位信息进行图形监测.实验测试表明,采用四象限光电检测构建的激光目标伺服跟踪系统,能快速搜寻锁定目标,并实施激光指向干扰,在目标位置±20°移动变化时,系统跟踪误差约为0.1％,跟踪速度达到22.6°/s,实验结果为激光跟踪的实际应用提供一定参考价值.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】5页(P7-11)【关键词】光电探测;位置传感;激光跟踪;伺服控制【作者】刘思鸣;何宁;邓德迎【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林航天工业学院广西高校无人机遥测重点实验室,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN249激光跟踪具有高精度、无导轨、大范围、实时动态等优点，它集计算技术、电子技术、精密机械、控制技术于一体，在激光制导领域有着广泛应用[1]。

激光跟踪是实现激光精确制导的基础，经过四十多年的快速发展，激光制导技术和各种激光制导武器已成为高科技的现代和未来战争克敌制胜的重要手段，其中激光制导武器系统具有制导精度高、抗干扰能力强、结构简单、成本低等优势，因而各军事大国都竞相开展研制[2]。

针对激光跟踪系统快速对准能力问题，应用位置传感器完成光斑位置检测与信息接收，通过平衡状态误差分析，采用伺服系统控制实现激光目标的快速跟踪，经实验测试，系统能获取跟踪目标的方位信息，并利用干扰激光对跟踪目标实现锁定指向，为系统应用研究奠定基础。

直流电动机四象限机械特性测试一．实验目的本实验通过对直流电动机四象限机械特性的测试时学生对直流电动机的基本特性以及四象限工作状态有更深入的了解，进而掌握直流电动机的认为特性及其在调速国策和那个中的应用方式，同时锻炼学僧的分析问题解决问题能力和独立工作的能力。

二．实验内容测试直流电动机四个象限的机械特性，包括设备选择，拖动及负载电动机的选择，调速方式，参数调整，接线以及数据测试和曲线的绘制等。

三．实验要求1）第一象限固有特性电动状态测量4个稳定工作点2）第二象限回馈状态（电压可适当降低）测量4个稳定工作点3）第二象限电动势反接制动（最大电流设为1.5倍的In）测量3个工作点4）第二象限能耗制动（最大电流设1.5In)测量三个工作点，可以接反抗性负载5）第三象限反向电动状态（类同一象限）6）第四象限能耗制动测量4个稳定工作点7）第四象限倒拉反转测量4个稳定工作点8）要求写清实验步骤，并记录数据四．实验步骤1 第一象限的固有特性1.1 实验原理在电源电压U =Un，气隙磁通Ф=ФN，电枢外串电阻RΩ=0时，n =ƒ(T )的机械特性，其数学表达式为：特性表达式 T n TC C R C U n N T e a N e N ⋅-=Φ-Φ=β02机械转速N e N C U n Φ=0 斜率2N T e aC C R Φ=β空载1.2 实验步骤（１）按照实验接线图连接号电路，R1：电枢调节电阻（MEL-09）Rf ：磁场调节电阻（Ｍｅｌ－０９） Ｍ：直流并励电动机Ｍ０３ Ｇ：涡流测功机Ｕ１：可调直流稳压电源 Ｕ２：直流电机励磁电源Ｖ１：可调直流稳压电源自带电压表Ｖ２：直流电压表，量程为３６０ｖ档，位于ＭＥＬ－６（有的时候其实不用这个表，为了 实验的安全性和调速还是加上） Ａ：测电枢电流的安培表，ｍＡ：毫安表，位于直流电机励磁电源部（２）检查M ，G 之间是否用联轴器接好，电机导轨和MEL-13的连线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确。

电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。

每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。

如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。

如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。

单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。

2、关于控制器的象限和电机的象限：单象限：能量只能单向流动。

四象限：能量可以双向流动。

电机和变频器都有自己的象限，不要搞混了。

*电机的单象限运行，指电机电动运行。

四象限指发电运行。

*变频器的单象限运行，指能量从电网进入变频器。

四象限指能量还可以回馈电网。

可能有这种情况：a.单象限运行的变频器带四象限运行的电机。

电机发电的能量提升了母线电压，或在制动单元消耗掉。

b.单象限的直流调速换向麻烦，需要改变励磁或电枢的正负来实现反转。

四象限的直流调速有两组整流桥，输出方向相反，正转时其中一组工作，反转时另一组工作。

需要注意的主要是换向的时间问题：对于单象限的调速器，当电机需要反转时，要加时间继电器。

无论是改变励磁方向还是改变电枢方向，都必须等待一段时间，就是说不允许工作中突然换向。

因为励磁线圈和电枢线圈通的都是直流电，需要时间来释放能量，如果换向太快将会把整流桥反向击穿。

而四象限的调速器不存在此问题，因为两组整流桥方向相反，当一组停止输出时，另一组正好可以给电机释放能量。

3、关于变频器和直流调速器的互换：从理论上讲，磁场矢量控制的交流电机变频装置，完全可替代直流调速系统，当然要实现4象限运行，IGBT和整流二极管都要反并联，以实现电流的反向。

电机也要求有速度反馈，如测速发电机或者码盘等，另外还要根据负载的特性，选择电动机的恒扭矩和恒功率的调速范围。

四象限探测器工作原理
四象限探测器是一种用于检测并辨别物体位置和运动方向的传感器。

它基于二维坐标系，将物体的位置划分为四个象限。

工作原理如下：
1.光电传感器：四象限探测器通常采用光电传感器，其中包括
发光二极管和光敏二极管。

发光二极管发射光束，光敏二极管接收光束反射的光。

2.光束的划分：将发射的光束分成两个相交的光束，形成十字
交叉的光束区域，该区域被称为"轴"。

这两个光束垂直相交，
以便检测物体的水平和垂直运动。

3.感应光信号：物体进入轴区域后，它会遮挡其中一条或两条
光束，导致光线强度发生变化。

光敏二极管检测到光线的变化，并将其转化为电信号。

4.信号处理：四象限探测器将接收到的电信号放大并通过滤波
处理。

随后，计算电路将信号转化为两个坐标值，即物体相对于设备的水平和垂直位置。

5.位置判定：根据计算得到的坐标值，四象限探测器可以判断
物体的位置和运动方向。

例如，如果物体出现在轴的右上方，那么它在右侧上半象限。

通过追踪这些坐标值的变化，探测器可以检测出物体的速度和移动方向。

通过以上工作原理，四象限探测器可以有效地检测和追踪物体的位置和运动，常用于自动控制、机器视觉、运动检测等领域。

四象限InGaAs APD探测器的研究王致远;李发明;刘方楠【摘要】文章中设计的四象限InGaAs雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)的管芯结构采用正入光式平面型结构,而材料结构采用吸收区、倍增区渐变分离的APD结构,在对响应时间、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.试验结果表明,其响应时间≤1.5 ns,响应度≥9.5 A/W,暗电流≤40 nA,可靠性设计时使PN结和倍增层均在器件表面以下,可有效抑制器件表面漏电流,提高器件的可靠性.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2007(000)006【总页数】4页(P43-46)【关键词】InGaAs雪崩光电二极管;吸收区倍增区渐变分离-雪崩光电二极管;光谱响应范围;响应度;暗电流【作者】王致远;李发明;刘方楠【作者单位】重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065【正文语种】中文【中图分类】TN3InGaAs材料制作的探测器具有直接禁带、室温工作和高纯度的优点，由它制作的光电探测器具有极低的暗电流和噪声。

在过去的十多年中，在光纤通信需求的推动下，InGaAs材料和器件有了很大的发展，现在已经能制备出性能非常优良的探测器。

激光导引头、激光经纬仪等光电跟踪、定位和准直仪器中常用四象限探测器作为光电传感器。

激光制导武器的核心器件便是激光导引头，位于导引头最前端的象限光电探测器是捕获目标、判断目标位置、分析目标状态的第一信息的关键部分［1］。

开发In-GaAs四象限探测器已成为激光制导、激光瞄准、探索和跟踪等装备的迫切需求，也是民用大气检测、土壤水分和碳化物等监控所需象限探测器的发展趋势［2］。

1 工作原理及器件参数设计1.1 工作原理四象限探测器的基本工作原理如图1所示。

器件的4 个象限同时工作在反向偏压下，当光照射时，在每个象限耗尽区内，光激发产生的载流子分别向两极运动，电子在运动过程中经过具有高电场的电荷层加速，在倍增层内碰撞产生大量的空穴电子对（雪崩效应），在外电路形成比光激发电流大得多的雪崩电流，实现器件的增益，同时，也将光信号转换成了4 路电流信号，如图1（a）所示。

电力测功机工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊电力测功机是咋工作的。

有一次啊，我去一个工厂参观。

在车间里，我看到一个奇怪的机器，上面有好多电线和仪表。

我就好奇地问旁边的工人师傅：“这是啥机器啊？干啥用的呢？” 师傅笑着说：“这是电力测功机，专门用来测试发动机功率的。

”
师傅接着给我解释说，这电力测功机啊，就像一个大力士。

它能把发动机的动力给“抓住”，然后通过一系列的测量和计算，得出发动机的功率有多大。

我听了还是有点迷糊，师傅就给我打了个比方。

师傅说，你就把发动机想象成一个跑步的人，电力测功机就是那个在后面拉着他的人。

跑步的人越用力跑，后面拉的人就感觉越吃力。

通过测量后面拉的人的力量，就能知道跑步的人有多大的力气。

我一听，嘿，这下有点明白了。

师傅又说，电力测功机工作的时候，先把发动机和它连接起来。

然后发动机开始运转，产生动力。

电力测功机就会根据发动机的转速和扭矩，来计算出功率。

如果发动机的功率太大了，电力测功机就会自动调整，防止被“拉坏”。

我看着那个电力测功机，心里觉得挺神奇的。

没想到这么一个小小的机器，居然能测出发动机那么大的功率。

总之呢，电力测功机的工作原理虽然有点复杂，但是只要我们仔细想想，还是能理解的。

以后要是再看到这个机器，就知道它是干啥用的了。

嘿嘿！。

四象限探测器定位精度的分析与仿真宋哲宇;付芸;范新坤;吴凯【摘要】In order to study the tracking accuracy of four-quadrant(QD)detectors in space laser communication sys-tems and the effects of spot characteristics and external environment on detectors,at first,the principle of four-quad-rant detector flare detection is deduced through the theory,the effects of facula size,facula centroid position,back-ground light,facula energy distribution,dead-area and the SNR are simulated and analyzed. The results show that the sensitivity of the position detection is reduced with the increase of the facular size. The facula energy distribution,back-ground light and dead-area will have an effect on the detection accuracy of the spot position;and the improvement of the signal-to-noise ratio can improve the position detection accuracy.%为了研究影响四象限探测器(QD)在空间激光通信系统中的跟踪精度,以及光斑特性和外部环境对探测器的影响.首先理论推导了四象限探测器光斑检测的原理,然后对光斑半径、光斑位置、背景光、光斑能量分布、死区、系统信噪比等因素进行了仿真分析.研究结果表明,光斑半径的增加会降低四象限探测器的位置探测灵敏度.光斑能量分布、背景光和死区会对光斑位置检测精度产生影响,系统信噪比的提高可以提高位置检测精度.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)002【总页数】4页(P41-44)【关键词】背景光;光通信;建模;仿真;信噪比【作者】宋哲宇;付芸;范新坤;吴凯【作者单位】长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022;长春理工大学光电工程学院,长春130022【正文语种】中文【中图分类】TN929.1四象限探测器（QD）具有响应快、动态范围宽、灵敏度高、体积小等特点，广泛应用在光电跟踪领域［1］。

国内外测功机供给商一、测功机简介测功机也称测功器，主要用于测试发动机的功率，也可作为齿轮箱、减速机、变速箱的加载设备，用于测试它们的传递功率。

主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。

电力测功机利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩，并结合转速以确定功率的设备。

因为被测量的动力机械可能有不同转速，所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。

目前用得较多的是直流测功机、交流测功机和涡流测功机。

二、测功机种类〔一〕、磁滞测功机1、组成及原理：磁滞测功机是由带齿极定子、空心磁滞杯转子、激磁线圈、底板等组成，当磁滞测功机内部线圈通过电流时则产生磁力线，并形成磁回路而产生转矩，改变激磁电流即可改变测功机滞动转矩从而到达控制负载转矩的目的完成对负载特性的测试。

2、产品特点：〔1〕转子为空心杯形结构，适用于低速和中高速电机〔2〕测试精度高，灵敏度高，负载转矩稳定性和测试重复性好〔3〕无电刷滑环结构，气隙中无磁粉摩擦,使用寿命超长。

3、适用场合：适用于中小功率电机的型式试验，如起动电机恒力矩带载起动、异步电动机、单相异步电机〔洗衣机电机、油烟机电机、风扇电机、空调电机、压缩机电机〕、罩极电机、直流电机、串极电机、步进电机、摩托车起动电机、小功率直流电机、串激电机及电开工具行业等.尤其适合于测试各种微特电机的动态特性曲线。

1、组成及原理磁粉测功机是由定子、实心转子、激磁线圈、磁粉介质、支架、底板等组成，当磁粉测功机内部线圈通过电流时产生磁场，使内部磁粉按磁力线排成磁链，由磁粉链产生拉力变为阻止转子旋转的阻力，该力即为负载力矩。

改变激磁电流即可改变负载力矩。

2、产品特点：〔1〕转子为空心鼓形转子，惯性小，承受离心力大。

〔2〕测功机的力矩产生是由磁粉链的拉力形成，力矩变化具有缓冲性。

〔3〕静态转矩力矩平滑，没有齿槽波动转矩，无剩磁转矩。

〔4〕无摩擦结构，使用寿命长。

〔5〕操作方便,只需调节激磁电流即可改变测功机的力矩大小。