实验四 系统频率特性测量在线视频

好，各位同学，

今天我们来学习实验课的最后一个部分

实验四

系统频率特性测量

实验目的

一

加深了解系统及原件频率特性的

物理概念

二

掌握系统及原件频率特性的测量方法

实验仪器

EL−AT−III型自动控制系统实验箱一台

二，计算机一台

我们首先来看

实验四的实验原理

频率特性的测量方法

如图4.1所示

需要将正弦信号发生器

被测系统和数据采集卡

按照图4.1所示的方式连接起来

然后通过

幅值的正弦信号

令输入到被测系统当中

然后再通过

采集被测系统的输出信号

并显示在计算机屏幕上

通过比较输入信号和输出信号的不同

可以得到系统的频率响应

接下来我们来看实验室的具体的实验内容

具体的实验内容，

请大家看图4.2所示的系统的模拟电路图

通过此图，我们可以得到图4.3所示的系统的

结构

然后根据图4.2和4.3的分析

我们可以得到系统的传递函数

如式

4.1所示

那么

当输入信号为

则在稳态时输出信号为

正弦信号

如式

4.2所示

从四点二

的表达式当中我们可以看出

改变输入信号的角频率欧米伽值

便可测得两组

U2

比上U1

这个变化规律就是系统的幅频特性

相频特性

那么，实验室我们就是需要

测量实验数据来观测系统的幅频

相频特性

接下来

我们仍然

是首先启动计算机

在桌面双击图标

自动控制实验系统的运行软件

第二

连接好实验箱的电源线与计算机的数据线

测试计算机与实验箱的通信是否正常？

通信正常则继续

如通信不正常，则查找原因

使通信正常后

可以继续进行实验

第三

根据图4.2所示的电路原理图

连接好电路并接通电源后

在实验项目的下拉列表当中选择

实验四

系统频率特性测量

第四步

鼠标单击运行按钮弹出实验课题参数设置对话框

选择时间，电压图

然后，鼠标单击确定以后，

等待屏幕的显示区域显示运行结果

得到如下的显示波形了以后

那么接下来我们需要

根据表4-1所示的参数

然后完成实验电路参数的变化并观测

每一组参数的变化对应的

实验波形并记录

实验数据填入表4-1

那么接下来我们来给大家讲

本次实验的实验数据如何测量？

得到

相应的实验波形了以后

我们来作如下的测量

同样的测量数据的方法，我们以

R2=1百千欧，r3等于

二百千欧时获得的实验曲线为例

来作讲解说明

其他参数下的实验曲线测量数据方法

完全相同

那么首先我们更改电路参数

得到r2=100千欧r3=2百千欧的

实验波形

接下来，做数据测量第一步

首先，点击鼠标右键

选择测量工具

可在图形显示窗口观测到四条虚线

两条水平虚线y1

位于上方，y2位于下方

用以测量显示波形的幅值

两条垂直虚线

分别于

X1位于左侧

X2位于右侧

用以测量显示波形的

时间

第二步

那么

我们移动鼠标拖动y1

虚线

放置于输出曲线的波峰

输出曲线即为紫色所表示的

曲线

然后再移动y二

放置于输出曲线的波谷

读取并记录显示屏上的ye与y2的绝对值

并求出

二分之

减y2的绝对值

此值即为输出曲线的幅值即为U1

并记入表4-1

第三步

移动鼠标

将y一放置于输入曲线

的波峰

输入曲线及黄色所表示的曲线

然后移动y二

放置于输入曲线的波谷

并读取

此时，记录屏上显示的y1

与y2的绝对值

的差值

并记录出二分之一y1减y2的

绝对值

此即为输出曲线的幅值即为U2

并记录表4-1

第四步

通过上述两部测出的u2和u2

计算u1比u2的值

并记录表4-1

此比值即表示系统的扶贫响应特性

接下来我们来看相频响应特性

即第五步

不改变，y1和y2的坐标轴

接下来，我们移动x1和x2

X1，移动至输出曲线的波峰

紫色曲线的波峰

然后将

X2，移动至

与x1相邻的

输入曲线的

波峰即黄色曲线所表示的波峰

在移动的过程当中，大家要注意

X1和x2放置必须是要

放置到两个相邻波行的

波峰

那么此时

读取并记录显示屏上显示的

X1-x2的绝对值

并记录表示4-1

此值即为输入与输出的时间差

也记忆表示，系统的相频特性

那么第六步

接下来只需要根据表4-1改变输入信号的

频率值

也即改变电路的参数

重复

上述的2345

步

即可测得u2比上U1

那么这两组

数值变化的规律，就是系统的幅频特性

相频特性

那么，最后请大家观看实验操作演示

并根据实验电路原理图

完成实验电路的搭建

和实验波形的观测及实验数据的测量和记录

好，各位同学

那么接下来我们来看实验四的这个连接

实物操作演示

那么，实验四是系统频率特性的测量

请大家观看指导书的图4.2，按照图4.2来接线

那么，从图4.2上我们可以看到的是

电路有三级运放

好那么

接下来我们来看

还是仍然选择的是

那么

该输入接一个一百千欧的电阻，引入第一级运放

因此，解

Da1一个一百千欧的

电阻

然后呢，接入第一级运放的反相输入端

那么，反向输入端与输出端之

间并联一个一μF的电容

好接好了，同向端需要去接D

好，那么这个是第一及集成运放的电路连接，

那么我们需要将第一级集成运放的输出作为

第二级集成运放的输入

那么，对照图4.2来进行接线

那么，将第一级运放接一个一百千欧的电阻

作为第二级运放的

输入

好，从图4.2当中，我们可以看到

第二级集成运放的

反向输入端与输出端之间并联了

一个电阻和一μF的电容

好，那么我们首先在反向输入端

与输出端之间并联上一个一百千瓦的电阻

在反向输入端与输出端之间，

还需要并联上一个一μF的电路

那么接好了

集成运放的同向端仍然是需要接地的

好，这是第二级运放的电路连接

那么，接下来将第二级运放的输出

作为第三级运放的

输入

那么

我们从电路图当中可以看到，

第三集运放的

反馈电阻r3仍然是一个可变电阻

因此，我们在接线的过程当中，

就可以将R3这个电阻直接接成变阻箱

即可

那么我们来看接线演示

将第二级运放的输出

然后通过一个一百千欧的电阻接入

第三级运放的反向输入端

反向输入端与输出端

所并联的

R3，这个电阻改接为变阻箱

好接好了，那么我们的这个

同向

输入端仍然取

接D处理

好，那么这是第三集运放的电路的连接

那么接下来我们只需要完成电路的反馈连接即可

那么我们来看4.2，

从4.2当中我们可以看到

第三集运放的输出

既要作为系统的反馈，

也要做为系统的总输出

因此，我们首先将第三集运放的输出

作为系统的输出

然后接下来完成反馈连接

那么，根据图4.2，我们可以知道

第三节运放的输出

那么，需要接一个一百千欧的电阻

通过此一百千欧的电阻，再将

输出反馈回系统的第一级运放的输入端

好，那么我们就完成了

图4.2所示电路的连接

那么接下来我们就在

计算机上观测电路的输出波形即可

好，各位同学

实验四的课程就到此结束

谢谢大家