針對傳感器原理實驗教學(xué)設(shè)計的現(xiàn)狀,文章提出利用MATLAB、Multisim和Proteus仿真軟件進行實驗教學(xué)設(shè)計,解決學(xué)校實驗教學(xué)中實驗儀器和耗材不足及損耗等問題,補充現(xiàn)有實驗教學(xué)設(shè)計單一性問題,促進實驗教學(xué)的可操作性,加深學(xué)生對傳感器原理及其特性的理解,提高學(xué)生的動手能力,促進創(chuàng)新性和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。 

【文章來源】：中國教育信息化. 2018年20期

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

傳感器一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性數(shù)，得出實驗結(jié)論

鞫?紫低車慕自鞠煊?推德氏?應(yīng)為：y（S）=ω2nS2+2ξωnS+ω2n·1S公式7y（S）=ω2nS2+2ξωnS+ω2n·ωS2+ω2公式8通過利用MATLAB中的“step”和“bode”函數(shù)仿真二階傳感器系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性。改變傳遞函數(shù)中的時間常數(shù)τ、w，觀察其階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性的曲線，學(xué)生通過直觀的實驗現(xiàn)象，深入理解傳感器系統(tǒng)的時間常數(shù)τ和階躍響應(yīng)及頻率響應(yīng)特性之間的關(guān)系。傳感器二階系統(tǒng)實驗仿真例子如圖2所示，圖2（a）為二階傳感器系統(tǒng)的阻尼系數(shù)ξ分別為0、0.5、0.6、1、1.5時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性，由圖中曲線可直觀看出，當系統(tǒng)的固有頻率為常數(shù)時，阻尼系數(shù)ξ為0.6-0.8之間時，響應(yīng)時間較短，過沖不大。圖2（b）為傳感器二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)ξ分別等于0.1、0.2、0.6、1.0、1.5時的頻率響應(yīng)特性，由圖中曲線可直觀看出：①當ξ小于1，且輸入信號頻率小于系統(tǒng)固有頻率時，輸出幅值接近出入幅值。但是當輸入信號頻率大于固有頻率時，幅值有一定的增益；②當ξ大于1，輸出信號的幅度隨著輸入信號的頻率變大迅速衰減。因此可得出結(jié)論，ξ為0.6-1.0之間時，幅頻特性較好，且相頻特性也較線性。在實驗過程中要求學(xué)生設(shè)置不同的實驗參數(shù)，得出相對應(yīng)的實驗結(jié)論，使學(xué)生深入理解傳感器二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性。三、利用Multisim進行電橋電路實驗傳感器系統(tǒng)的前端信號采集電路中通常采用四橋臂電橋?qū)ξ⑷跣盘栠M行轉(zhuǎn)換，根據(jù)供電電源形式可分為直流電橋和交流電橋?

實驗結(jié)論，使學(xué)生深入理解傳感器二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性。三、利用Multisim進行電橋電路實驗傳感器系統(tǒng)的前端信號采集電路中通常采用四橋臂電橋?qū)ξ⑷跣盘栠M行轉(zhuǎn)換，根據(jù)供電電源形式可分為直流電橋和交流電橋，也可以根據(jù)接入電橋的傳感器數(shù)量分為單橋、半橋和全橋。Multisim是由美國國家儀器公司提供的一套完整電路原理設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件及方案[10-11]，具備功能強大的模擬電路仿真能力，非常適用于傳感器的電橋電路仿真實驗[12-13]。如圖3中的圖（a）、（b）、（c）所示，在直流電橋電路中，學(xué)生分別通過改變電路中的可調(diào)電阻，利用虛擬電壓表測量電橋的輸出電壓，可以直觀得出單橋、半橋和全橋的電壓輸出，進一步對三種電路的特性進行比較。在交流電橋電路中，如圖3中的圖（d）所示，利用虛擬示波器探測交流電橋電路的輸出波形，當改變電容C1的容值大小時，信號逐漸增大，電橋的輸出波形如圖4所圖1傳感器一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性圖2傳感器二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性圖4交流電橋仿真波形圖圖3直流和交流電橋電路仿真技術(shù)應(yīng)用89

【參考文獻】：
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本文編號：2951715