燕山大学课程设计报告
下移，输出信号与激励电源相位相差180?。式中：U0为电桥输出电压；Ui为电桥输入电压；?0为差动电感传感器衔铁在中间位置时的间隙；??为衔铁位移量。
由式可见，电桥输出电压U0的大小与衔铁位移量成??正比，其相位与衔铁运动方向有关。若设衔铁向上运动，??为正，输出
U0为正；当衔铁向下运动，U0反相180o，U0为负，理想的输出特
性曲线如图所示。
以上可知，差动变气隙型自感传感器相对单线圈变气隙型自感传感器，从理论上消除了起始时的零位输入，衔铁所受电磁引力平衡，灵敏度提高了一倍，线性度得到改善（电感变化量的高次项部分相互抵消），差动形式可减弱或消除温度、电源变化及外界干扰等共模干扰的影响。因为这些干扰是以相同的方向、相同的幅度作用在两个线圈上的，它们所引起的线圈自感变化的大小和符号是相同的，而信号调理电路实质上是将两个线圈自感的差值转换为电信号。 2、振荡电路
在一个电子线路中，不加输入信号就有信号输出的现象，称
为自激振荡，实现震荡的电路称为振荡器。本实验采用文式 电桥振荡电路如图4.2-1所示
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由图可知
Z1?R?11?sCR?sCsC 1R?RsC?Z2?11?sCRR?sC
图4.2-1
反馈网络的反馈系数为
Vf?s?sCR?FV?s???V0?s?1?3sCR??sCR?2
用j?代替s得
??FVj?CR?1??2R2C2??j3?RC
令
?0?1RC，则上式可变为
1??FV????3?j??0??????0? 图4.2-2
图4.2-2为RC串并联选频网络的频率响应由图可知，当
???0?1RC时，经ＲＣ选频网络传输到运算同相端
??的电压VF与 V0同相 ，即有?f?0和?a??f?0。这样，放大电路和
由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平
1??1?Rf?3?AVF?VR13衡条件，此时，当时，输出稳定幅度的正弦波，
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振荡频率
f?f0?12?RC。
频率一般在５０ＨＺ到１０ＫＨＺ 3、移相器
因为相敏检波器要求测量信号和参考信号相位必须一致，但由于
电桥电路输出的电压对载波信号有一定的超前角，因此把载波信号作为相敏检波的参考电压前需对其进行一定的移相处理。图4.3-1所示为移相器电路，因为电桥电路输出的电压对 载波信号有一定的超前角，因此把载波信号作
图4.3-1
为相敏检波的参考电压前需对其进行一定的移相处理。
j?RC???R2Ui?R1U0U??UiU?R1?R2 1?j?RC
?
设R1?R2，则由U??U?得
???Uj?RC?10??U ij?RC?1
移相角度
??arctan?2?RC1?(?RC)2
0???U?U??UU??180i0i0当R=0时 ，和反相 ，所以
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????当R??时U0?Ui U0和Ui同相 所以??0
实现了相角从0到180的转换 4、放大器
为了使从平衡电桥输出的电压值能满足需要，有必要在电桥电路后加一个增益环节，本电路采用同相比例放大器。而同相比例放大的输入电阻趋于无穷大，更适合于做隔离电路。因此兼顾调节幅值和隔离电路的两个功能，本次设计选用同相比例放大电路来做增益调节环节。由于传感器输出可能杂有共模电压，选取高共模抑制比的LM324作为放大器来达到净化信号电压的目的。
根据虚短和虚断的概念有：?p??n，ip?in?0，由图可知
?i??p??n??f?R1?0R1?R2
??从而可的电压增益为
Av?
?0R1?R2R??1?2?iR1R1
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Av为正值，表示?0与?i同相，并且总是大于1，至少等于1。由式
可以看出，由于电路中引入负反馈Av的值只取决于运放外部电路的原件值，即R1和R2，与运放本身的Avo，ri和r0无关 5、相敏检波器
图4.5-1所示为相敏检波电路。变压器A的输入为放大了的自感传感器的的输出信号Uy而其输出为U1?U2变压器 B 的输入信号
U0 和自感传感器的激励电压共用
同一电源，称为检波器的参考信号，中间通过适当的移相电路来保证两个输入信号同频
图4.5-1 同相或反相。
1)当衔铁在零点以上移动，即输入信号X（t）>0时 （1）载波信号为上半周（0-?）
u与u0同相，即变压器A次级输出电压u1上正下负、u2上正下负；变压器B次级输出电压u01左正右负，u02左正右负； u1正端接节点4，u01正端接节点，由于u1< 15