1、 大學(xué)本科生畢業(yè)論文1目錄目錄摘要摘要 .3第一章第一章 緒論緒論 .51.11.1 研究目的與意義研究目的與意義 .51.1.1 研究目的.51.1.2 研究意義.51.21.2 傳感器實(shí)驗(yàn)儀的計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀傳感器實(shí)驗(yàn)儀的計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀.61.2.1 計(jì)算機(jī)輔助測(cè) SIC( CAT)技術(shù)現(xiàn)狀.61.2.2 虛擬儀器總線現(xiàn)狀.61.2.3 傳感器的測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀傳感器的測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀.71.31.3 本課題系統(tǒng)總體方案、目標(biāo)及任務(wù)本課題系統(tǒng)總體方案、目標(biāo)及任務(wù) .71.41.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述.81.4.1 性能指標(biāo).81.4.2 信號(hào)輸入方式.91.4.3

2、數(shù)據(jù)采集模塊.10第二章第二章 靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) .112.12.1 靜態(tài)采集設(shè)計(jì)靜態(tài)采集設(shè)計(jì).112.1.1 開(kāi)關(guān)機(jī)械動(dòng)作的介紹.122.22.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ).132.32.3 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理.142.3.1 數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)介.152.3.1.1 靈敏度.152.3.1.2 滯后度.162.3.1.3 線性度與線性誤差.162.3.1.4 回程誤差.172.3.2 數(shù)據(jù)的標(biāo)定 .18第三章第三章 動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) .193.13.1 時(shí)域特性分析實(shí)驗(yàn)時(shí)域特性分析實(shí)驗(yàn).193.2 頻域分析頻域分析.213.33.3 頻譜分析及數(shù)據(jù)分析頻譜分析及數(shù)據(jù)分析.23

3、3.3.1 頻譜分析.233.3.2 頻譜分析數(shù)據(jù)處理.24第四章第四章 系統(tǒng)性能分析系統(tǒng)性能分析 .26 大學(xué)本科生畢業(yè)論文24.14.1 模塊介紹模塊介紹.264.1.1 差動(dòng)放大器.264.1.2 相敏檢波.274.1.3 移相器.274.2分析步驟及結(jié)果分析步驟及結(jié)果.28第五章第五章 總結(jié)與建議總結(jié)與建議 .315.15.1 總結(jié)總結(jié).315.2 建議建議 .31參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .32致致 謝謝 .33附錄附錄 .34 大學(xué)本科生畢業(yè)論文3摘要摘要實(shí)驗(yàn)在普通高等教育中占有非常重要的地位，它是對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前在中國(guó)許多高等院校中使用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器仍大多為相當(dāng)落后

4、的傳統(tǒng)儀器。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)可以解決這些問(wèn)題，節(jié)約大量的教育經(jīng)費(fèi)，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的開(kāi)設(shè)水平。它在教育、科研等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以labview為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了程序功能模板，實(shí)現(xiàn)了傳感器系列實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集處理。該系統(tǒng)不僅功能模塊多，而且易于調(diào)試、維護(hù)和擴(kuò)展。在本系統(tǒng)基礎(chǔ)上，學(xué)生也可以開(kāi)發(fā)自己的實(shí)驗(yàn)，按照自己的思路做實(shí)驗(yàn)，然后在軟件面板上調(diào)用相應(yīng)的軟件模塊即可。給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。論文的內(nèi)容主要包括：1. 基于數(shù)據(jù)采集卡USB6008，對(duì)gsy-998傳感器試驗(yàn)儀進(jìn)行的一系列試驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存及后續(xù)處理。2. 設(shè)

5、計(jì)了標(biāo)定程序，該程序不僅具有通用性，而且具有良好的可擴(kuò)展性和交互性。通過(guò)USB總線，把采集到的數(shù)據(jù)送入標(biāo)定程序以后，該程序可以完成對(duì)常見(jiàn)的系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定，并能把結(jié)果進(jìn)行顯示。3. 利用LabVIEW為“測(cè)試技術(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)了幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)頻譜分析實(shí)驗(yàn)、 應(yīng)變片的靜態(tài)單橋、半臂、全橋試驗(yàn)，進(jìn)行了差動(dòng)變壓器的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析試驗(yàn)。關(guān)鍵詞：虛擬儀器，DAQ usb6008，教學(xué)實(shí)驗(yàn)，靜態(tài)標(biāo)定，頻譜分析 大學(xué)本科生畢業(yè)論文4第一章第一章 緒論緒論1.11.1 研究目的與意義研究目的與意義1.1.11.1.1 研究目的研究目的檢測(cè)技術(shù)是人們認(rèn)識(shí)和改造世界的一種必不可少的重要技術(shù)手段。而傳感器是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生

6、產(chǎn)等活動(dòng)中對(duì)信息資源的開(kāi)發(fā)獲取、傳輸與處理的一種重要手段。將兩者結(jié)合，傳感器與檢測(cè)技術(shù)是一門(mén)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展而迅猛發(fā)展的綜合性技術(shù)學(xué)科，重要性不言而喻。1在高校教學(xué)中，對(duì)傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)的教學(xué)方法是讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)際操作，隨之而來(lái)的問(wèn)題是教師的工作量很大并且很難對(duì)所有學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，既影響教學(xué)效果又容易加劇儀器的損耗。有些場(chǎng)合，希望在某點(diǎn)測(cè)得多個(gè)參數(shù)，并且測(cè)量能夠?qū)⒉煌瑓?shù)的電信號(hào)同時(shí)處理和記錄，也就是要求測(cè)試系統(tǒng)的多參數(shù)測(cè)量和多功能化。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了計(jì)算機(jī)直接參與測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生和測(cè)量特性的解析的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)階段。但是由于檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)

7、教學(xué)方面的CAI軟件還很少，而且功能不強(qiáng)，交互性，可操作性和界面的真實(shí)程度較差，適應(yīng)范圍窄，在一定程度上限制了教師和同學(xué)的積極性。計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的發(fā)展為虛擬儀器技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，虛擬儀器的出現(xiàn)可以較好的解決上述問(wèn)題，虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器，計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向，因而在傳感器實(shí)驗(yàn)儀上增設(shè)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也成為一種發(fā)展趨勢(shì)。本課題研究目的就是對(duì)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用較多的傳感器測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理，運(yùn)用了當(dāng)下流行的虛擬儀器軟件labview和數(shù)據(jù)采集卡usb6008。1.1.21.1.2 研究意義研究意義首先，大大節(jié)約了儀器成本，通過(guò)對(duì)控件的選擇在一臺(tái)計(jì)算機(jī)

8、上就可以實(shí)現(xiàn)諸如示波器、 函數(shù)發(fā)生器、電壓表、頻譜分析儀等多種儀器的功能。其次，傳統(tǒng)儀器維修費(fèi)用高，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間以及人力和物力。虛擬儀器基于軟件的體系結(jié)構(gòu)大大節(jié)省了開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用。 大學(xué)本科生畢業(yè)論文5再者，在教學(xué)應(yīng)用方面，通過(guò)對(duì)子vi的編程，讓學(xué)生可以在擁有對(duì)labviwe基本的了解之后，就可以自由添加模塊甚至是編程，在對(duì)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)方面有很大的幫助。1.21.2 傳感器實(shí)驗(yàn)儀的計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀傳感器實(shí)驗(yàn)儀的計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.11.2.1 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)計(jì)算機(jī)輔助測(cè) SIC(SIC( CAT)CAT)技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)輔助測(cè)就是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行在線測(cè)量

9、的計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)。它利用慮擬儀器組成測(cè)試系統(tǒng)儀器，其功能是靠測(cè)量軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的2。虛擬儀器的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)很多，主要廠家有 HP 公司、NI 公司、Agilent 公司和Tekronix 公司等。其中最早和最具影響的虛擬儀器開(kāi)發(fā)公司莫過(guò)于 NI 公司(美國(guó)國(guó)家儀器公司)其公司開(kāi)發(fā)的 LABVIEW 在運(yùn)用上存在很大優(yōu)勢(shì)，特別是其可視化的編程方式。 。此外為擴(kuò)大虛擬儀器的功能，各種軟件建立了數(shù)據(jù)處理的高級(jí)分析庫(kù)和開(kāi)發(fā)工具庫(kù)(例如測(cè)量結(jié)果的譜分析、快速傅立葉變換、各種數(shù)字濾波器、卷積處理和相關(guān)函數(shù)處理，微積分、峰值和闊值檢隊(duì)波形發(fā)生、噪聲發(fā)生、回歸分析、數(shù)值運(yùn)算、時(shí)域和頻域分析等)，使虛擬儀器發(fā)展

10、成為可以組建極為復(fù)雜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的儀器系統(tǒng)。111.2.21.2.2 虛擬儀器總線現(xiàn)狀虛擬儀器總線現(xiàn)狀80 年代以來(lái)，NI 公司研制和推出了許多總線系統(tǒng)的虛擬式儀器。此后，美國(guó)的 HP 公司等也相繼推出了許多此類(lèi)儀器，并在短短的 10 余年便占有了世界儀器、儀器市場(chǎng)的 10%左右。據(jù)“世界儀表及自動(dòng)化”雜志預(yù)測(cè)，21 世紀(jì)初葉，世界虛擬儀器的生產(chǎn)廠家將超過(guò)千家，其品種將達(dá)到數(shù)千種，市場(chǎng)占有率將達(dá) 50%左右。3當(dāng)今虛擬儀器的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用的總線包括傳統(tǒng)的 RS232 串行總線、GP-IB 通用接口總線、VXI 總線，以及已經(jīng)被 PC 機(jī)廣泛采用的 USB 通用串行總線和IEEE 1394 總線(

11、即 Firewire,也叫做火線)。世界各國(guó)的公司，特別是美國(guó) NI 公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)上述各種總線的配置，開(kāi)發(fā)了大量的軟件以及適應(yīng)要求的硬件(插件)，可以靈活地組建不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 大學(xué)本科生畢業(yè)論文6RS232 總線是 PC 機(jī)早期采用的通用串行總線，至今仍然適用于要求較低的虛擬儀器或測(cè)試系統(tǒng)。GP-IB 儀器總線已經(jīng)風(fēng)行多年，由于它只是 8 位并行儀器總線，傳輸速率和傳輸距離有限，己經(jīng)跟不上當(dāng)今大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的需求。但是，采用 GP-IB 總線的儀器或插件，仍然大量存在，一直在應(yīng)用，因此GP-IB 總線仍然是組建中等水平自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)所歡迎的總線。VXI 總

12、線是在 Vb總線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的儀器總線，成為當(dāng)今國(guó)際上測(cè)量?jī)x器總線的主體。它可以滿足當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的測(cè)試要求，成為世界各國(guó)開(kāi)發(fā)虛擬儀器最重視的開(kāi)發(fā)對(duì)象。6，7，8，9.10 對(duì)于在計(jì)算機(jī)內(nèi)加裝插件卡的虛擬儀器系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)在于它的價(jià)位普遍較低，因而得到很多用戶的注意。但是也確實(shí)存在不少問(wèn)題，如需要開(kāi)機(jī)箱換卡，移動(dòng)困難，獨(dú)立性差;箱內(nèi)結(jié)構(gòu)及后面板出線容易引起干擾;臺(tái)式 PC 機(jī)內(nèi)部總線升級(jí)過(guò)快，難以穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn);筆記本 PC 機(jī)空間環(huán)境更差。因此，人們一直希望找到一種更適于虛擬儀器系統(tǒng)使用的接口總線?，F(xiàn)在可以說(shuō)，USB 就很理想。1.2.3 傳感器的測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀傳感器的測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀現(xiàn)在有很多的測(cè)

13、試系統(tǒng)的研究方案，如薄膜熱電偶動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定技術(shù)4加速度傳感器動(dòng)態(tài)特性虛擬標(biāo)定系統(tǒng)5等。這些傳感器性能的測(cè)試系統(tǒng)都是具體單一的測(cè)試系統(tǒng)，在實(shí)際工程中傳感器的種類(lèi)千差萬(wàn)別，但所研究的根本內(nèi)容無(wú)非是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)定。因此開(kāi)發(fā)通用的傳感器儀器有很大的實(shí)踐意義?，F(xiàn)行的傳感儀器測(cè)試方法也很多.如運(yùn)用單純形優(yōu)化法(Simplex Optimization Method)中的目標(biāo)函數(shù)(cost function.在實(shí)際應(yīng)用中.噪聲總是不可避免的.相對(duì)于其他優(yōu)化法.單純形優(yōu)化法受噪聲影響不大.因?yàn)樗豁毲髮?dǎo).它適合于不規(guī)則空間.迂回向最優(yōu)逼近。所以它不容易陷入局部最小值。12.13.14。其實(shí)最常用的還是二階系統(tǒng)

14、動(dòng)態(tài)特性的時(shí)頻測(cè)試，通過(guò)基于二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)和頻率特性以及時(shí)頻域性能指標(biāo)編程算式分析，對(duì)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析15。1.31.3 本課題本課題系統(tǒng)總體方案、目標(biāo)及任務(wù)系統(tǒng)總體方案、目標(biāo)及任務(wù)本論文的主要是對(duì)軟件部分的設(shè)計(jì)。通過(guò) usb6008 采集數(shù)據(jù)，運(yùn)用 大學(xué)本科生畢業(yè)論文7labview 進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)的單點(diǎn)采集及儲(chǔ)存，同時(shí)進(jìn)行了對(duì)靈敏度、線性度、滯后度等的基本后續(xù)數(shù)據(jù)的處理運(yùn)算。在對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，進(jìn)行了頻域分析和時(shí)域分析，同時(shí)對(duì)頻譜分析的結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的處理。在對(duì)傳感器試驗(yàn)儀器 csy-998 儀器的性能分析中，通過(guò)對(duì)頻譜分析后的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的處理，通過(guò)雙通道采集分析進(jìn)行了對(duì)差

15、動(dòng)放大器相敏檢波器等試驗(yàn)?zāi)K性能的分析。 1.41.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與外部世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要組成部分，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展前景廣闊。數(shù)據(jù)采集就是將被測(cè)對(duì)象（外部世界或現(xiàn)場(chǎng)）的各種參量（可以是物理量也，可以是化學(xué)量、生物量等）通過(guò)各種傳感組件作合適轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)記錄的過(guò)程40-45。本課題采用美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）的數(shù)據(jù)采集卡USB6008

16、。 下面是其簡(jiǎn)介。1.4.11.4.1 性能指標(biāo)性能指標(biāo) 本論文所采用的NI公司數(shù)據(jù)采集USB6008型數(shù)據(jù)采集卡是基于USB總線的12位多功能數(shù)據(jù)采集卡，最高采樣率為10KS/s,具有8 個(gè)單端模擬輸入（或查分模擬輸入） ，12個(gè)數(shù)字輸入/輸出，2 個(gè)模擬輸出，分辨率：12bit；精度：優(yōu)于0.05%(滿量程)。帶有程控放大器(1、2、4、8、16倍)，方便測(cè)量小信號(hào)。任意設(shè)定采樣信道數(shù)，多信道自動(dòng)掃描采集，可實(shí)現(xiàn)多通道準(zhǔn)同步采集16KB先進(jìn)先出(FIFO)緩沖存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)塊采集。軟件或定時(shí)器觸發(fā)采樣，可任意設(shè)定采樣頻率。此外，USB6008還具有USB總線即插即用，支持熱插拔。輸

17、入信號(hào)極性有單、雙兩種：?jiǎn)螛O性：信號(hào)幅度為O-A極性：信號(hào)幅度為-A一A，A為信號(hào)最大值。根據(jù)信號(hào)輸入方式和極性的不同，信號(hào)輸入范圍也不同：例如，對(duì)單極性輸入，典型輸入范圍是：-10V；對(duì)雙極性輸入，典型值為-5一 大學(xué)本科生畢業(yè)論文8+5V。1.4.21.4.2 信號(hào)輸入方式信號(hào)輸入方式USB數(shù)據(jù)采集卡最多有16個(gè)模擬輸入端口，可同時(shí)對(duì)多路模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采集。多路開(kāi)關(guān)依次分時(shí)接通各輸入信號(hào)，被選擇的輸入信號(hào)經(jīng)放大后，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并存入采集卡的緩沖存貯器之中。模擬信號(hào)輸入采集有兩種方式:差分輸入和單端輸入，如圖3-3所示模擬輸入通道入入入入入2入入入入入123647VCC入

18、入0-入入1-入入2-入入3-入入4-入入5-入入6-入入7-入入0+入入1+入入2+入入3+入入4+入入5+入入6+入入7+入入入入入圖1-1 差分測(cè)試系統(tǒng)通道 0+通道 1+通道 2+通道 7+模擬輸入地+-儀器放大儀Vm 大學(xué)本科生畢業(yè)論文9圖1-2 單邊測(cè)試系統(tǒng)在差分輸入方式中，輸入信號(hào)的兩個(gè)端子均與“地”無(wú)關(guān)，信號(hào)存在于兩個(gè)端子之間，并從這兩個(gè)端子輸入多路開(kāi)關(guān)，放大器的輸出信號(hào)從運(yùn)放的輸出端與“地”之間引出。單端輸入方式的輸入信號(hào)存在于一個(gè)輸入端子與“地”之間，并從這個(gè)輸入端子輸入運(yùn)放，放大器的輸出信號(hào)端子與差分輸入方式的相同。顯然，對(duì)同一數(shù)據(jù)采集器，單端輸入方式允許的輸入模擬信號(hào)路

19、數(shù)比差分輸入方式的多一倍。采用單端輸入還是差分輸入方式、由哪些端子輸入信號(hào)等都由軟件設(shè)定，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用條件選擇。1.4.31.4.3 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬軟件的核心，主要完成數(shù)據(jù)采集的控制、包括觸發(fā)控制、通道控制、時(shí)基控制等。觸發(fā)控制包括觸發(fā)模式、觸發(fā)斜坡和觸發(fā)電平控制。信道控制主要控制單信道或雙信道測(cè)量。 時(shí)基控制主要控制采集卡掃描率、每一通道掃描次數(shù)(取樣數(shù))。在LabVIEW環(huán)境下控制的DAQ卡完成特定的功能都離不開(kāi)DAQ驅(qū)動(dòng)程序的支持，數(shù)據(jù)采集過(guò)程數(shù)據(jù)采集模塊的目的是完成數(shù)據(jù)的采集。預(yù)備工作主要包括數(shù)據(jù)采集卡的安裝（USB 熱插拔） ，數(shù)據(jù)采集卡的自測(cè)試，等

20、到計(jì)算機(jī)能夠辨識(shí)后，再編程。在編程過(guò)程中設(shè)置幾個(gè)子程序：創(chuàng)建虛擬通道子VI，創(chuàng)建虛擬通道并在其對(duì)話框里選擇模擬輸入電壓；采樣時(shí)鐘子VI，在這個(gè)程序中需要設(shè)置采樣頻率、輸出電壓的最大最小值（USB采集卡的最大范圍是10V） 、采樣模式是有限點(diǎn)采集；啟動(dòng)采集子程序子VI，主要作用是啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集子VI，并使數(shù)據(jù)采集子VI開(kāi)始采集；采集子程序子VI ，需要在數(shù)據(jù)采集的對(duì)話框中選擇單點(diǎn)采集，完成數(shù)據(jù)采集，由于要進(jìn)行滯后度分析，因此要分別進(jìn)行進(jìn)回程數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)采集完成調(diào)用清除子VI清除任務(wù)。物理通道設(shè)計(jì)采樣率，采樣通道, 采樣數(shù)設(shè) 置啟動(dòng)模塊將數(shù)據(jù)從緩存中讀入存儲(chǔ) 器清除緩沖,刪除相關(guān)設(shè)備,結(jié)束采 集

21、大學(xué)本科生畢業(yè)論文10圖1-3 數(shù)據(jù)采集流程圖 圖 1-4 數(shù)據(jù)采集程序第二章第二章 靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 大學(xué)本科生畢業(yè)論文112.12.1 靜態(tài)采集設(shè)計(jì)靜態(tài)采集設(shè)計(jì) 我們對(duì)csy-998傳感器測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行的應(yīng)變片半橋靜態(tài)試驗(yàn)進(jìn)行靜態(tài)采集及數(shù)據(jù)處理，針對(duì)本實(shí)驗(yàn)對(duì)usb-6008數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)置如下表所示：名稱具體設(shè)置名稱具體設(shè)置Type :模擬輸入Max Input Limit5VChannel Name:0 通道Min Input Limit-5VMode:有限點(diǎn)采集Rate(Hz)1000Input Configuration 差分Samples To Read1000 表2

22、-1 數(shù)據(jù)采集卡參數(shù)設(shè)置 2.1.12.1.1 開(kāi)關(guān)機(jī)械動(dòng)作的介紹開(kāi)關(guān)機(jī)械動(dòng)作的介紹 對(duì)機(jī)械動(dòng)作屬性的設(shè)置的調(diào)用圖如圖2-1，機(jī)械動(dòng)作 (Mechinical action)分為六種情況：1.單擊時(shí)轉(zhuǎn)換；2.釋放時(shí)轉(zhuǎn)換；3.保持轉(zhuǎn)換直到釋放；4.單擊時(shí)觸發(fā)；5.釋放時(shí)觸發(fā)；6.保持觸發(fā)直到釋放。在選擇機(jī)械動(dòng)作時(shí)，一開(kāi)始沒(méi)有經(jīng)過(guò)細(xì)致考慮選擇了單擊時(shí)轉(zhuǎn)換，結(jié)果在每次采集時(shí)，采集到的是1000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)而不是單點(diǎn)采集，最后選擇了第五個(gè)-釋放時(shí)觸發(fā)，使在每次點(diǎn)擊采集時(shí)只采集一組數(shù)據(jù)，如圖2-2，利用一個(gè)for循環(huán)，在內(nèi)部運(yùn)用bundle將每次的位移量與采集到的數(shù)據(jù)綁定形成一組數(shù)據(jù)，完成了對(duì)數(shù)據(jù)的采集。

23、大學(xué)本科生畢業(yè)論文12 圖2-1 開(kāi)關(guān)機(jī)械動(dòng)作 圖圖2-2 靜態(tài)數(shù)據(jù)采集及儲(chǔ)存靜態(tài)數(shù)據(jù)采集及儲(chǔ)存 2.22.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 在普通情況下，數(shù)據(jù)顯示器每次只能顯示一個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)顯示下一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)把前一個(gè)數(shù)據(jù)覆蓋，使得前一個(gè)數(shù)據(jù)丟失，最后的解決方法是通過(guò)case語(yǔ) 大學(xué)本科生畢業(yè)論文13句，用Stop Button控制采集進(jìn)行與否，同時(shí)開(kāi)關(guān)的機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行了調(diào)整，具體的六種模式2.1有詳細(xì)介紹，我們將stop控件的機(jī)械狀態(tài)選擇了Latch When Released(釋放時(shí)候采集)做到了每次采集只采集一組數(shù)據(jù)，在儲(chǔ)存時(shí)我們運(yùn)用了write to spreadsheet file.vi模塊，本

24、程序采用windows系統(tǒng)常用的電子表格文件格式，將采集到的數(shù)據(jù)用電子表格的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，方便以后調(diào)用，這樣還可以方便操作者更加直觀的讀取數(shù)據(jù)。具體程序框圖如圖2-2.2.32.3 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理以下是以GSY-998儀器作為傳感器實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)應(yīng)變片半橋靜態(tài)試驗(yàn)采集來(lái)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存及后續(xù)處理。其相應(yīng)的采集到的數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)處理后的相應(yīng)數(shù)據(jù)及圖像如下表：位移0(mm）123456789進(jìn)程電壓0（v）0.0420.080.1210.1590.1980.2360.2740.3140.358位移9(mm)876543210回程 電壓0.318(v)0.2760.2420.240.1980.1570.120

25、.0810.0440.01 表2-1 半橋靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 大學(xué)本科生畢業(yè)論文14圖圖2-3 半橋靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果半橋靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果2.3.12.3.1 數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)介2.3.1.12.3.1.1 靈敏度靈敏度 靈敏度是測(cè)試系統(tǒng)輸出的變化量對(duì)輸入的變化量的比值。一般用擬yx合直線的斜率作為該裝置的靈敏度。Linear Fitting 函數(shù)輸出量中的 Slope 參數(shù)就是此值。程序框圖如下 2-4。%100 xyxy靈敏度圖靈敏度程序 大學(xué)本科生畢業(yè)論文152.3.1.22.3.1.2 滯后度滯后度滯后度也稱為回程誤差。它反映實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)當(dāng)輸入量由小增大(進(jìn)程) 和由大減?。ɑ爻蹋r(shí)，對(duì)于同一個(gè)

26、輸入值 x ，將得到不同大小的輸出 Y, Yifi并將其相減求出最大值如公式所示：ib %100A )Ymax(ifibY滯后度2.3.1.32.3.1.3 線性度與線性誤差線性度與線性誤差確定擬合直線的方法有多種。其中最小二乘法擬合直線精度很高，它的基本含義是校準(zhǔn)直線上各數(shù)據(jù)點(diǎn)與擬合直線之間的殘差平方和最小。niiB12Labview 的 Analyze Mhematics Curve Fitting 函數(shù)子模板中的 Linear Fitting 函數(shù)就是用最小二乘法擬合直線。所用的原理是：線性度可以用校準(zhǔn)曲線與擬合曲線的最大偏差來(lái)表示。也可用相對(duì)誤差來(lái)表示，即 （i=1,2,3,4.）%1

27、00)Ymax(i滿量程線性誤差iY 大學(xué)本科生畢業(yè)論文16式中 A 為測(cè)量系統(tǒng)的滿量程輸出范圍。具體實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)和擬合直線：將記錄模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)讀電子表格將 X 、Y 數(shù)據(jù)讀出來(lái)進(jìn)行擬合 Y，經(jīng)過(guò)綁定子程序把關(guān)于 X 的Y、Y進(jìn)行綁定，形成以 X 為橫坐標(biāo) Y、Y為縱坐標(biāo)的二維顯示器，顯示原始數(shù)據(jù)和擬合后的直線。顯示線性誤差：取對(duì)于每一個(gè) x 值對(duì)應(yīng)的 Y、Y相減，并取差絕對(duì)值最大值；通過(guò)數(shù)組最大最小子 VI 分別將 Y、Y對(duì)應(yīng)的maxminx、x求出，并相減而得到差的絕對(duì)值即為滿量程。兩者相除得到線性誤差。maxmin圖線性度圖線性誤差2.3.1.42.3.1.4 回程誤差回

28、程誤差. . 大學(xué)本科生畢業(yè)論文17回程誤差設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了進(jìn)程值與回程值，首先將回程值運(yùn)用重排列然后與進(jìn)程值相減求絕對(duì)值，找出最大的進(jìn)回程差，然后與滿量程值想除求出回程誤差圖回程誤差程序 2.3.22.3.2 數(shù)據(jù)的標(biāo)定數(shù)據(jù)的標(biāo)定隨時(shí)間和周?chē)h(huán)境的變化，傳感器的參數(shù)也會(huì)有所變化，需要對(duì)其進(jìn)行定期標(biāo)定。傳感器比較多，如果對(duì)每一個(gè)傳感器都編程序標(biāo)定，是件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情，針對(duì)此原因，本文編制了傳感器標(biāo)定程序。依據(jù)的原理是：傳感器的兩個(gè)元素非電量和電量，以非電量作為自變量，數(shù)據(jù)采集卡采集的電量作為變量，經(jīng)由線性擬合完成標(biāo)定。傳感器標(biāo)定包括的標(biāo)定：一是現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；二是調(diào)用已經(jīng)采集的的數(shù)據(jù)直接進(jìn)

29、行測(cè)試。前一種方式是先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再擬合處理；后一種方式是不進(jìn)行采集而是調(diào)用以前采集的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行擬合。此模塊是將記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析獲得傳感器的靜態(tài)參數(shù)（描述測(cè)量系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有線性度、滯后性、靈敏度等） 。實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)和擬合曲線：將記錄模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)讀電子表格將X 、Y數(shù)據(jù)讀出來(lái)進(jìn)行擬合Y，經(jīng)過(guò)綁定子程序把關(guān)于X 的Y、Y進(jìn)行綁定，形成以X為橫坐標(biāo)Y、Y為縱坐標(biāo)的二維顯示器，顯示原始數(shù)據(jù)和擬合后的線。顯示誤差：取對(duì)于每一個(gè)x值對(duì)應(yīng)的Y、Y相減，并取差絕對(duì)值最大值；通過(guò)數(shù)組最大最小子VI 分別將Y、Y對(duì)應(yīng)的x、x求出。并相減而maxminmaxmin 大學(xué)本科生畢業(yè)論文18得

30、到差的絕對(duì)值即為滿量，兩者相除得到誤差。標(biāo)定程序如下圖： 圖2-8 數(shù)據(jù)的靜態(tài)標(biāo)定第三章第三章 動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)試系統(tǒng)。它是目前廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域、部門(mén)進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)與工程實(shí)踐的基本測(cè)試手段。在LabVIEW這個(gè)高效的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，學(xué)生自己可以利用圖形化的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出各種儀器，綜合應(yīng)用所學(xué)的各科知識(shí)，完成測(cè)試實(shí)驗(yàn)。利用它可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)觀念上“貴族式儀器”（相關(guān)分析儀、頻譜儀、數(shù)字濾波器）難以實(shí)現(xiàn)的功能。教師和同學(xué)擺脫了功能單一，固定的現(xiàn)成儀器的束縛， 可以充分發(fā)揮自己的積極性和創(chuàng)造性， 由于利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和工程實(shí)踐能力。 這樣做還能夠充分利

31、用現(xiàn)有資源， 降低實(shí)驗(yàn)成本，有利于實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新。3.13.1 時(shí)域特性分析實(shí)驗(yàn)時(shí)域特性分析實(shí)驗(yàn)時(shí)域分析：信號(hào)的時(shí)域描述直觀地反映出信號(hào)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的情況。這里主要是對(duì)周期信號(hào)的時(shí)域特征。峰值，值，max)(txxpdttxuTTx01)(均方值，試驗(yàn)調(diào)用模塊及程序如圖3-1，相應(yīng)的求取值如圖3-2dttxPTTav021)( 大學(xué)本科生畢業(yè)論文19圖3-1 時(shí)域分析程序圖圖圖3-2 時(shí)域分析前面板時(shí)域分析前面板 大學(xué)本科生畢業(yè)論文203.2 頻域分析頻域分析在測(cè)試領(lǐng)域中，頻譜分析是信號(hào)處理中的一個(gè)非常重要的分析手段，頻譜分析儀是中重要的常用儀器。 但是傳統(tǒng)頻譜分析儀的加工工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴

32、，體積龐大，不便于工程技術(shù)人員的攜帶。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和PC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)相結(jié)合形成了虛擬儀器后，同樣可以使用軟件實(shí)現(xiàn)頻譜分析儀。利用虛擬儀器技術(shù)的靈活性，圖3-3 信號(hào)的時(shí)域、頻域描述Fig. 3-3 Singnal time domain&frequency domain description 信號(hào)的頻域描述是以頻率f(或者= 2pf )為橫坐標(biāo)變量來(lái)描述信號(hào)幅值、相位的變化規(guī)律。以頻率為橫坐標(biāo)，以幅值為縱坐標(biāo)，按幅頻關(guān)系曲線描繪出的圖形稱為信號(hào)的幅值頻譜，簡(jiǎn)稱幅值譜。以頻率為橫坐標(biāo)，以相位為縱坐標(biāo)，按相頻的關(guān)系曲線繪出的圖形稱為周期信號(hào)的相位頻譜圖

33、，簡(jiǎn)稱相位譜。幅值頻譜、相位頻譜統(tǒng)稱頻譜。對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，獲得頻譜的過(guò)程稱為信號(hào)的的頻譜分析。信號(hào)的頻域分析或者說(shuō)頻譜分析，是研究信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，即求取其分量的幅值、相位按頻率的分布規(guī)律，并建立以頻率為橫軸的各種“譜”。信號(hào)的時(shí)域與頻域描述可理解為從不同的“角度”來(lái)觀察同一信號(hào)。信號(hào)的時(shí)域描述直觀地反映出信號(hào)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的情況：頻域描述則反映信號(hào)的頻率組成及其幅值、相角的大小。這如同觀察同一對(duì)象，所處的角度不同， 頻率響應(yīng)函數(shù)是系統(tǒng)輸出與輸入的傅立葉變換之比： （1）)()()(XYjH將上式乘以 的共軛復(fù)數(shù)可以得到：(X 大學(xué)本科生畢業(yè)論文21 （2）)()()()()(XXYXjH

34、上式中=SXY為互功率譜密度函數(shù)。)()(YXLabVIEW的Amplitude and Phase Spectrum.vi計(jì)算頻率響應(yīng)函數(shù)。頻率響應(yīng)函數(shù)是復(fù)數(shù)，所以它返回兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)數(shù)組是頻率響應(yīng)函數(shù)的模frequency Response Mag，即被測(cè)系統(tǒng)的幅頻特性；另一個(gè)是頻率響應(yīng)的幅角frequency Response Phase，即被測(cè)系統(tǒng)的相頻特性。16圖3-43-4 鋸齒波的頻率相應(yīng) 大學(xué)本科生畢業(yè)論文22圖3-53-5 鋸齒波的頻域分析程序圖 3.33.3 頻譜分析及數(shù)據(jù)分析頻譜分析及數(shù)據(jù)分析3.3.13.3.1 頻譜分析頻譜分析除了采用 labview 自帶的頻譜分析模

35、塊，我們也可以經(jīng)過(guò)我們對(duì)頻譜分析的理解進(jìn)行編程來(lái)進(jìn)行分析，除了頻譜分析，對(duì)后續(xù)結(jié)果的處理也是很重要的一步，其頻譜分析程序圖如圖 3-6 大學(xué)本科生畢業(yè)論文23圖 3-6 頻譜分析及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存我們通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)采集的數(shù)據(jù)運(yùn)用 get waveform components，經(jīng)過(guò) array size 得到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與經(jīng)過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)相處再經(jīng)過(guò) bundle 綁定成波形顯示，實(shí)現(xiàn)頻譜分析。3.3.23.3.2 頻譜分析數(shù)據(jù)處理頻譜分析數(shù)據(jù)處理在對(duì)頻譜分析的數(shù)據(jù)處理中，我以 xpf-4 型諧波分析產(chǎn)生的鋸齒波作為分析對(duì)象，通過(guò)編程讀出并記錄了除基波以外的各次諧波的頻率及相位值。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以

36、通過(guò)類(lèi)比，把基波作為對(duì)我們有用的信號(hào)，而其他被檢測(cè)到的都作為噪聲波。通過(guò)這套系統(tǒng)，我們可以順利找出在聲波的頻率相位，從而將其過(guò)濾掉。具體的程序圖如圖 3-7、3-8。 大學(xué)本科生畢業(yè)論文24圖 3-7 頻譜分析前面板圖3-8 頻譜分析后面板通過(guò)程序我們可以看到，我們通過(guò)一個(gè)for循環(huán)，用采集到的數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)作為循環(huán)次數(shù)，在for循環(huán)里嵌套了一個(gè)case結(jié)構(gòu)，用采集到的數(shù)據(jù)與我們想要過(guò)濾的數(shù)值比較作為控制記錄與否，通過(guò)一個(gè)變量，我們可以控制想要采集到的 大學(xué)本科生畢業(yè)論文25數(shù)據(jù)的范圍。在程序編程過(guò)程中開(kāi)始想到的是利用index array 索引數(shù)據(jù)來(lái)讀取每一個(gè)數(shù)據(jù)與想要的范圍值作比較，但是這樣就

37、難以求出所求數(shù)據(jù)的頻率值，后來(lái)又想用delete from array從數(shù)組中刪除元素，應(yīng)用了其length的特點(diǎn)，當(dāng)讀取的數(shù)據(jù)大于所設(shè)定的數(shù)值時(shí)，就使其為0從而不刪除反之為1將其刪除，但是同樣在對(duì)頻率的求取上出現(xiàn)了問(wèn)題。最后采用了case語(yǔ)句結(jié)構(gòu)，運(yùn)用bundle將頻率值與相位值綁定成數(shù)組。在文件的儲(chǔ)存出現(xiàn)了問(wèn)題，LABVIEW支持3種格式用于文件的輸入和輸出，即文本文件、二進(jìn)制文件、和數(shù)據(jù)記錄文件。其中，電子表格文件是一種特殊類(lèi)型的文本文件；數(shù)據(jù)記錄文件中又包含一種被稱為波形文件的文件格式。在本程序設(shè)計(jì)中，選擇了Write LABVIEW Measurement File Express

38、VI與Read LABVIEW Measurement File Express VI,進(jìn)行對(duì)采集來(lái)的頻譜分析數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存于讀取，這樣可以使程序簡(jiǎn)單明了，在最后對(duì)分析來(lái)的結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存的時(shí)候采用了excel表格進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣可以用excel軟件直接讀取，對(duì)以后的取用查看也方便了許多。第四章第四章 系統(tǒng)性能分析系統(tǒng)性能分析4.14.1 模塊介紹模塊介紹在針對(duì)基于 gsy-998 傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行的傳感器試驗(yàn)中，進(jìn)行了應(yīng)變片特性虛擬實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)，完成電橋特性虛擬實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)，在第二章靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們以應(yīng)變片半橋靜態(tài)試驗(yàn)為例進(jìn)行了演示，動(dòng)態(tài)測(cè)試我們以差動(dòng)變壓器測(cè)試電路動(dòng)態(tài)特性虛擬試驗(yàn)為例進(jìn)

39、行設(shè)計(jì)分析。在試驗(yàn)中用到了差動(dòng)放大器、相敏檢波、移相器和濾波器模塊其基本介紹如下：4.1.14.1.1 差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器 差動(dòng)放大的意思就是說(shuō)運(yùn)放放大的是負(fù)輸入和正輸入端兩者的差模信號(hào)，也就是兩者之差，為了抑制信號(hào)的共模放大和溫度漂移，在程序設(shè)計(jì)中我們運(yùn)用雙通道采集 17 大學(xué)本科生畢業(yè)論文264.1.24.1.2 相敏檢波相敏檢波相敏檢波電路能夠鑒別調(diào)制信號(hào)相位，從而判別被測(cè)量變化的方向，同時(shí)相敏檢波電路還具有選頻的能力，從而提高測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾能力。從電路結(jié)構(gòu)上看，相敏檢波電路的主要特點(diǎn) 為除了所需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)外，還要輸入一個(gè)參考信號(hào)。有了參考信號(hào)就可以用它來(lái)鑒別輸入信號(hào)的相位和頻率

40、。 相敏檢波電路有兩個(gè)特性：選頻特性，它是指對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)有不同的傳遞特性。以參考信號(hào)為基波，所有偶次諧波在載波信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)平均輸出為零，即它有抑制偶次諧波的功能。對(duì)于 n=1,3,5 等各奇次諧波，輸出信號(hào)的幅值相應(yīng)衰減為基波的 1/ n，即信號(hào)的傳遞系數(shù)隨諧波次數(shù)增高而衰減，對(duì)高次諧波有一定抑制作用。鑒相特性，它是指如果輸入信號(hào) us 為與參考信號(hào) uc(或 Uc)同頻信號(hào)，但有一定相位差，這時(shí)輸出電壓 uo=Usm/2cos，即輸出信號(hào)隨相位差的余弦而變化。由于在輸入信號(hào)與參考信號(hào)同頻但有一定相位差時(shí)，輸出信號(hào)的大小與相位差有確定的函數(shù)關(guān)系，可以根據(jù)輸出信號(hào)的大小確定相位差的值

41、 。對(duì)其輸入輸出波形的頻譜分析程序圖如圖：從分析結(jié)果可以看出，在本實(shí)驗(yàn)中， 整形電路的作用是將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成方波，使相敏檢波器中的電子開(kāi)關(guān)能正常工作。174.1.34.1.3 移相器移相器顧名思義，移相器的作用是將信號(hào)的相位移動(dòng)一個(gè)角度。移相器指的是能夠?qū)Σǖ南辔贿M(jìn)行調(diào)整的一種裝置。任何傳輸介質(zhì)對(duì)在其中傳導(dǎo)的波動(dòng)都會(huì)引入相移，這是早期模擬移相器的原理；現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展后利用 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了數(shù)字移相，顧名思義，它是一種不連續(xù)的移相技術(shù)，但特點(diǎn)是移相精度高。移相器在雷達(dá)、導(dǎo)彈姿態(tài)控制、加速器、通信、儀器儀表甚至于音樂(lè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。 大學(xué)本科生畢業(yè)論文27在 R-C 串聯(lián)電

42、路中，若輸入電壓是正弦波，則電路中各處的電壓、電流都是正弦波。從相量圖可以看出，輸出電壓相位引前輸入電壓相位一個(gè) 角，如果輸入電壓大小不變，則當(dāng)改變電源頻率 f 或電路參數(shù) R 或 C 時(shí)， 角都將改變，而且 A 點(diǎn)的軌跡是一個(gè)半圓。同理可以分析出，以電容電壓作為輸出電壓時(shí)，輸出電壓相位滯后輸入電壓相位一個(gè) 角。因此，不論以 R 端或 C 端作輸出，其輸出電壓較輸入電壓都具有移相作用，這種作用效果稱阻容移相。阻容移相環(huán)節(jié)，在電子技術(shù)應(yīng)用中廣泛采用，如移相電路、耦合電路、微分電路、積分電路等等。本試驗(yàn)中的移相器的輸入輸出波形的頻譜分析如圖.174.2分析步驟及結(jié)果分析步驟及結(jié)果按照下圖 4-2

43、接線，合上主控臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備程序，如圖 4-1，用采集卡采集 LV 峰峰值，調(diào)整音頻振蕩器幅度旋鈕使 Vop-p=2V，頻率在 4khz-5khz 之間。觀察相敏檢波器輸出，調(diào)整傳感器連接支架高度，使顯示的波形幅值為最小。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)一個(gè) RC 的接入，進(jìn)行了補(bǔ)償。仔細(xì)調(diào)節(jié) RW1 和 RW2 使顯示的波形幅值更小，基本為零點(diǎn)。用手按住振動(dòng)平臺(tái)（讓圖 4-2 差動(dòng)變壓器振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)接線圖 傳感器產(chǎn)生一個(gè)大位移）仔細(xì)調(diào)節(jié)移相器和相敏檢波器的旋鈕，使顯示的波形為一個(gè)接近全波整流波形。松手，整流波形消失變?yōu)橐粭l接近零點(diǎn)線。 （否則再調(diào)節(jié) RW1和 RW2）激振源接上低頻振蕩器，調(diào)節(jié)低頻振蕩器

44、幅度旋鈕和頻率旋鈕，使振動(dòng)平臺(tái)振蕩較為明顯。觀察放大器 Vo 相敏檢波器的 Vo。保持低頻振蕩器的幅度不變，改變振蕩頻率（頻率與輸出電壓 Vp-p 的監(jiān)測(cè)方法與實(shí)驗(yàn)十相同）觀察低通濾波器的輸出。注意事項(xiàng)：低頻激振電壓幅值不要過(guò)大，以免梁在自振頻率附近振幅過(guò)大。 大學(xué)本科生畢業(yè)論文28圖 4-1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備程序圖 4-2 試驗(yàn)接線圖 大學(xué)本科生畢業(yè)論文29圖 4-3 差動(dòng)放大器頻譜分析及放大倍數(shù)圖 4-4 移相器波形頻譜分析 大學(xué)本科生畢業(yè)論文30圖 4-5 相敏檢波分析程序圖第五章第五章 總結(jié)與建議總結(jié)與建議5.15.1 總結(jié)總結(jié)本文利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)gsy-998傳感

45、器試驗(yàn)儀進(jìn)行的一系列典型傳感器試驗(yàn)的后續(xù)數(shù)據(jù)采集處理問(wèn)題并詳細(xì)敘述了虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。本課題研究?jī)?nèi)容是基于虛擬儀器的傳感器實(shí)驗(yàn)儀用計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)通用性極強(qiáng)的USB總線，把采集到的數(shù)據(jù)讀取儲(chǔ)存以后，進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，并能把結(jié)果進(jìn)行顯示和對(duì)比。并在界面設(shè)計(jì)方面力爭(zhēng)體現(xiàn)創(chuàng)新。本課題集實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作于一體， 提高了開(kāi)發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)了軟件重復(fù)使用，具有良好的可擴(kuò)展性。通過(guò)利用usb6008數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子電路的實(shí)時(shí)采集，處理和分析。5.2 建議建議 本文所做的工作只是一個(gè)初步的探索和實(shí)驗(yàn) 。由于時(shí)間有限，本課題只 大學(xué)本科生畢業(yè)論文31實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)方面的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試，后面的開(kāi)

46、發(fā)和實(shí)現(xiàn)可以在下面幾個(gè)方面進(jìn)行研究和改進(jìn)。1、開(kāi)發(fā)更多的虛擬儀器和元器件，擴(kuò)充虛擬儀器，進(jìn)一步豐富和完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，滿足教學(xué)和科研要求。本課題研究、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所涉及的問(wèn)題較多，盡管做了大量的分析研究和實(shí)驗(yàn)，由于時(shí)間緊迫，所做的工作還有待于進(jìn)一步深化和完善。2、LABVIEW圖形化程序中，優(yōu)化問(wèn)題是不可回避的。其優(yōu)化理論涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方方面面，如多線程技術(shù)，內(nèi)存管理技術(shù)。在解決優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，本人只能以自己有限的知識(shí)為基礎(chǔ)，在解決方案時(shí)，難免考慮不周。3、在對(duì)系統(tǒng)分析中進(jìn)行了幾個(gè)模塊的圖形化顯示和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，而對(duì)具體的數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行的較少，可以再后續(xù)的工作中加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)處理部分的研究。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)祝詩(shī)平主編。傳感器與檢測(cè)技術(shù) 北京大學(xué)出版社 2006 年 8 月 114-1171 李成華,震霄,朝會(huì)主編現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)M,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社2004年2 吳永紅 線位移傳感器檢定方法J 中國(guó)測(cè)試技術(shù) 2003 ，3：1-2 3仟玲，黃鳳良 薄膜熱電偶動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定技術(shù)研究現(xiàn)狀J，傳感器與微系統(tǒng)，2006,25(10):1-4.4李廣才,曉燕.器動(dòng)態(tài)特性虛擬標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)J，傳感器與微系統(tǒng)，2006,5(1):1-4.5 劉光宇,陸世,良漢著.傳感器微機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)研究