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虛擬壓力傳感器靜態(tài)標定儀的設(shè)計與開發(fā)

   2011年07月29日 11:02  
  今天,信息技術(shù)對社會發(fā)展、科學進步起到了決定性的作用。現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)包括信息采集、信息傳輸與信息處理,信息采集離不開傳感器技術(shù)。傳感器位于信息采集系統(tǒng)、檢測與控制之前,是感知、獲取與檢測的zui前端。傳感器是理工科的一門*知識,更是檢測專業(yè)的專業(yè)課,是前期純電路、理論學習向工程實踐應(yīng)用的轉(zhuǎn)移。傳感器虛擬實驗室能夠復現(xiàn)實驗內(nèi)容,對實現(xiàn)過程的細節(jié)放大,加深實驗的感受,為實驗者提供大量的實驗機會,并且通過計算機的廣博,對傳感器的各方面起到系統(tǒng)的便捷的學習。同時,發(fā)展虛擬實驗室,能夠節(jié)約大量資金和物力,減少器件的損壞,并且能夠不斷更新,利用現(xiàn)有的豐富的計算機資源,進行學習、設(shè)計和仿真。目前,在國內(nèi)還沒有傳感器虛擬實驗室,而傳感器實驗是各類專業(yè)非常重要的基礎(chǔ)課程,因此它的建立是有很重要得意義。
  
  本文以以傳感器特性的測試為背景,分析目前傳感器課程教學實驗環(huán)節(jié)中存在著設(shè)備缺乏、資金投入太多等問題,進行了虛擬壓力傳感器標定實驗的研究。講述了虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺Labwindows/CVI和傳感器的靜態(tài)特性等基礎(chǔ)知識,介紹了基于Labwindows/CVI虛擬壓力傳感器靜態(tài)標定儀的設(shè)計與開發(fā)。通過測量和繪制線性度、遲滯、重復性曲線,來實現(xiàn)壓力傳感器靜態(tài)參數(shù)的標定,接著詳細地描述了用Labw-indows/CVI語言實現(xiàn)激波管虛擬測試平臺的過程,zui后給出激波管虛擬實驗平臺對壓力傳感器動態(tài)特性的測試結(jié)果,實現(xiàn)傳感器的動態(tài)標定。
  
  1、虛擬壓力傳感器的靜態(tài)標定
  
  1.1靜態(tài)標定儀的設(shè)計
  
  首先出現(xiàn)的是壓力傳感器靜態(tài)標定儀界面,如圖1所示。
  
  1.2靜態(tài)標定儀的功能介紹
  
  虛擬壓力傳感器靜態(tài)標定儀主要實現(xiàn)以下功能:
  
  ·分別測量線性度、遲滯和重復性并能記錄、保存數(shù)據(jù),計算靜態(tài)標定指標,繪制曲線。
  
  ·應(yīng)用記事本顯示標定結(jié)果。
  
  ·打印傳感器的線性度、遲滯和重復性的曲線圖。
  
  靜態(tài)特性測量的步驟如下:
  
  *步設(shè)置傳感器參數(shù):量程、非線性、遲滯和重復性;
  
  第二步選擇測量方式:自動測量;
  
  第三步設(shè)置測量參數(shù):測量點數(shù)、循環(huán)次數(shù)、砝碼質(zhì)量;
  
  第四步進行測量,計算靜態(tài)特性參數(shù)并繪制曲線圖。
  
  (1)在LINE_TEST控件的回調(diào)函數(shù)Line_TestCall中添加源代碼程序,實現(xiàn)信號產(chǎn)生、繪制圖形、線性擬合、計算線性度等功能。點擊靜態(tài)標定儀的“線性度”測量按鈕后,測量結(jié)束后,點擊“繪制曲線”按鈕就可以看到如圖2所示的線性度曲線圖。
  
  (2)在CHZH_TEST控件的回調(diào)函數(shù)Chzh_TestCall中添加源代碼程序,實現(xiàn)生成曲線、繪制圖形、計算遲滯等功能。同理可得圖3遲滯的測量曲線圖。
  
  (3)在CHFU_TEST控件的回調(diào)函數(shù)Chfu_TestCall中添加源代碼,實現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)、繪制圖形、計算重復性等功能。同理可得圖4重復性的測量曲線圖。
  
  2、虛擬壓力傳感器的動態(tài)標定
  
  通過選擇靜態(tài)標定儀用戶界面中的“壓力動態(tài)測試”按鈕,我們就可以直接進入虛擬壓力傳感器的動態(tài)標定實驗的界面,如圖5所示的窗口。
  

  在這個框里對傳感器的“終值范圍”、“上升上限”、“上升下限”進行設(shè)置(這三個參數(shù)可以認為是標準參數(shù),一般無需修改),然后點擊“測試”即可自動完成動態(tài)測試的整個過程。完成測試后,在“動態(tài)特性”框內(nèi)將顯示本次測試的相關(guān)參數(shù),仿真波形可以打印備用。隨著阻尼比和固有頻率的不同,測量出來的曲線也會不同。如圖6所示,阻尼比為0.095,是衰減振蕩情形,從測量的曲線也可以很形象地觀察到。
  
  3、結(jié)論
  
  本次壓力傳感器虛擬實驗的設(shè)計與開發(fā),是以傳感器特性的虛擬實驗研究為目的,以虛擬儀器等技術(shù)為背景,構(gòu)建了標定壓力傳感器虛擬實驗系統(tǒng),實現(xiàn)了通過軟件仿真?zhèn)鞲衅魈匦詼y試的功能。虛擬壓力傳感器標定系統(tǒng),具有用戶界面生動、形象、直觀、易操作等特點。本系統(tǒng)作為《傳感器原理及應(yīng)用》課程的實驗輔助工具,可幫助學生完成壓力傳感器動靜態(tài)標定實驗,在實驗設(shè)備匱乏的情況下以圖形化的方式把試驗的具體內(nèi)容直觀地展現(xiàn)出來,加深了我們對課程的理解。

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