上海工程技术大学检测与传感实验报告上海工程技术大学检测与传感实验报告.doc

实验名称：一阶系统动态特性测试 一、实验目的 （1）通过实验使学生掌握NI ELVIS实验平台的数字万用表、信号发生器、示波器的使用方法； （2）理解一阶系统的时间常数、输入信号和输出信号之间的关系； （3）理解一阶系统的动态特性的频率响应测量方法。 二、实验原理 一阶系统的输入、输出关系可用一阶微分方程来描述。以RC电路为例，令为输出电压，为输入电压，如图1所示，则有： （1） 图1 .RC电路一阶系统示意图 通常令式（1）中，并称之为时间常数，其量纲为。将一阶系统的频率响应函数作归一化处理，则有： ， 其幅频和相频特性表达式分别为： ， 这反映了输出信号幅值是输入信号幅值的倍，输入与输出信号间相位差为，因此，随着输入信号频率的越高，输出信号的幅值衰减的越大，时间延迟也越大。 三、实验设备 1.NI ELVIS实验板 （包括数字万用表、信号发生器、数字示波器、波特图分析器） 2.电阻 3.电容 四、实验步骤 1.测量电阻电容值 1. 启动NI ELVIS。 2. 选择数字万用表。 3. 将测试接头连接至DMM（电流）。 4. 使用DMM [?]测量电阻R。 5. 使用DMM [C]测量电容C。 6. 将测量数值填写在“实验结果”5.1中。 7. 关闭DMM 窗口。 2.构造并测试RC 电路的输入输出信号 1). 在工作站原型板上，使用以上电容和电阻构造分压器电路。 2). 如下图2所示，将RC 电路的输入分别连接到[FUNCOUT]和[地]针脚插槽。 图2. RC电路接线示意图 3). 在NI ELVIS 仪器启动界面中，选择函数发生器（FGEN）。使用软件前面板提供的控件，产生一个频率为990.5Hz的正弦信号。并将该时刻的信号发生器界面保存下来。贴于“实验结果”5.2中，可按键盘中“PrtSc键”，并打开Word软件，进行粘贴（快捷键Ctrl＋V）。 4). 在NI ELVIS 仪器启动界面中，选择示波器。示波器软件前面板与大多数示波器类似，但NI ELVIS 示波器能够自动将输入连接至多种信号源。 5). 将模板上的BNC SCOPE 输入通道B 连接至电容。 输入信号在通道A； RC 电路的输出信号在通道B； 触发信号为FGEN SYNC_OUT； 在FGEN上选定正弦波信号。 3.测试RC 电路的频率响应特性 1). 关闭信号发生器和示波器。 2). 在NI ELVIS 启动界面中，选择波特图分析器。波特图分析器能够扫描一定范围的频率，即以ΔF为步进从起始频率扫描至终止频率。将FUNCOUT输出插槽连接至测试电路和ACH1。被测电路的输出连接至ACH0＋。如图4所示。 图4 频响特性RC电路接线示意图 图5 波特图分析器参数设定示意图 3). 使用图5所示选项，进行频率响应分析，将分析结果界面保存下来。贴于“实验结果”5.3中。 4). 激活这个Log按钮，图形中所显示的数据被写入硬盘中的数据表文件。将这些数据列成表填入5.4。 5). 完成“实验结果”5.5的问题。 五、实验结果 5.1 填写实验中电阻电容值为： R＝ ?；电容C ＝ μF。 5.2 信号发生器结果窗口为: 5.3 伯特图测量结果窗口 5.4 频率响应测量结果。 表1 频率响应测量结果 频率 增益(dB) 相位（deg） 5.5 用3种方法计算时间常数： 六、实验心得 实 验 报 告 姓名 ××× 班级 101113× 学号 ×× 实验日期 ××××-××-×× 课程名称 检测与传感技术 指导教师 ××× 成绩