《传感器与检测技术》课程综合实验系统设计及实现

1、传感器与检测技术课程综合实验系统设计及实现工作机理、输入输出特性以及应用领域等内容。为了提高学生的基本技能和动手能力，加强学生对书本知识的理解并拓宽获取知识的遹道，必须重视实验教学。目前在传统的传感器实验中，通过人工读取实验数据值或借助示波器显示波形来分析实验结果，各实验单一、互换性差、具有较大的局限性。例如记录的实睑的数目较少、对实睑只能做简单的灵敏度和误差分析、无法发挥计算机在实验记录、存储和处理中的作用等，针对目前实验现状，本文提出建立基于LabVIEW的传感器与检测技术类课程综合实验系统，旨在实现实验模块的集成性、互换性和兼容性。1基于LabVIEW的实验数据采集及分析系统该文设计的系

2、统基于CSY-3000系列传感器与检测技术试验台。该实验台的主要功能为可以进行电阻式、电感式、电容式、磁敏式、光电式等各种传感器的性能特性以及测量实验。实验过程主要包括静态数据测量和动态数据测量。静态测量是指传感器性能特性实验中大的图形化编程平台1-3建立实验采集及分析系统，系统的硬件结构及所包含的软件测量通过改变测量系统传感器的输入量获得对应输出值来确定传感器的静态特性动态是指实验中对传感器输入一个动态信号通过获取输出波形判断传感器的动态特性。设计的实采集设备，通过LabVIEW强验系统实验采用NIUSB-6229(BNC)数据采集卡作为娄功能如图1所示。2静态测量系统静态测量系统以应变片性

3、能实验为例。应变片性能实验通过在传感器托盘中放置祛码，对托盘下面的悬臂梁施加向下的力，使粘贴在悬臂梁上方和下方的应变片产生应变甩阻值变化,运用电桥测量电路将应变片电阻值的变化转换为电压值的变化，记录每增加一个碳码（20g）时电压的输出值。通过计算输出曲线的灵敏度和非线性误差来分析应变片的特性。该静态测量系统的前面板设计如图2所示，对应的程序框图如图3所示，主要包括实验采集和数据处理两大部分。2.1实验采集首先，要对数据采集进行参数设置，包括物理通道的选择，输入最大值和最小值的设置，以及采集的保存路径设置，方便之后的无论是该测量系统中数据处理部分，还是使用其他软件（例如MATLAB等）对采集到的

4、数据进行处理。当在托盘中放置碳码后,在前面板中输入所加祛码质量，此时就可点击启动开始测量电压值，电压波形图表实时显示所测电压曲线，当曲线基本趋于平稳时便可点击停止并保存;按钮，将该祛码质量对应的电压值保存2.2起来。处理数据处理的主要目的是利用保存得到的数据分析应变片的静态特性。选取合适的拟合方法，进行直包括最小二乘拟合法、断点链接拟合法、断点平移拟合法等，通过对加载的实验类线拟合，得到应变式传感器的输出灵敏度以及非线性误差。3动态测量系统动态测量系统以应变片的振动测量实验为例进行说明。当粘贴有应变片的振动梁受到一定力的作用而产生振动时，应变片会因而产生与振动相似的阻值相对变化量，之后经过由振

5、荡器提供电源的电桥电路，该交流电桥相当于一个调制电路，将应变片的相对变化量调制成一个微弱的调幅波。该调幅波后又经过差动放大器放大、相敏检波电路解调以及低通滤波器滤除高频的载波成分就可以获得应变片的阻值相对变化量曲线也就是振动梁的振动位移曲线。该动态测量实验的整个过程可以说是对波形的测量，因而，应变式传感器振动测量实验测量系统的设计相当于一个虚拟的示波器设计。该动态测量系统的前面板设计如图4所示，对应的程序框图如图5所示。该动态测量系统相较于传统示波器有很多优点。首先，可以通过添加物理通道实现对多路信号的测量，而不仅局限于传统的双踪示波器的双线测量。传统示波器的垂直增益调节是通过调节垂直通道后级

6、放大器的反馈和直流电平实现的，思寸放大器增益的调节，而该动态测量系统中的垂直增益调节是针对显示波形的坐标图纵坐标轴刻度的范围的调节水平增益调节是通过改变数据采集卡每次采样点数来实现的。该动态测量系统可以直接显示出所测量波形的例如周期、频率、峰峰值等时域信息。4结语针对传统的传感器与检测技术实验存在的局限性，设计了一种基于LabV正W的传感器与检测技术实验数据采集及分析系统。利用LabVIEW强大的图形化编程功能，设计了传感器静态测量系统和动态测量系统，实现了实验过程中实验数据的采集、存储以及实验数据的处理，发挥了计算机在传感器实验中的巨大作用。参考文献蒋海燕，宋庆军，谢统颜.传感器与检测技术的网络实验室构建几实验室研究与探索，2014,33(1):17-19.2徐继宁，邵雅超.基于虚拟仪器的声音信号采集分析系统J.测控技术，2014,33(1):12-14.3NationalInstrumentsChina.基于LabView构建远程实验室技术指导书EB/OL.N1公司官方网站，2012.采集研究仍,