项目5 典型虚拟仪器实验设备使用-任务1.pptx

任务1构建虚拟仪器测控系统2024/6/2520:29第一篇LabVIEW基本使用

虚拟仪器系统相对于传统仪器系统，具备高灵活性、强扩展性、体积更小、速度更快、性价比更高的特点，因此在现代工业和科研中，得到了广泛的应用。而具有这些特点的重要原因在于虚拟仪器体系依赖于一个完整的软、硬件系统架构。在众多虚拟仪器技术的应用中，最具有代表性的就是虚拟仪器在测控方面的应用，在后面的项目中学习多个基于虚拟仪器测控系统的应用。对于使用虚拟仪器技术构建的典型测控系统，从硬件层面通常把它分为传感器/执行机构、数据采集硬件/输出控制硬件、总线平台以及系统处理器（即通常所说的计算机）这四个部分。其中传感器和数据采集模块化硬件负责测控应用中的测试测量部分，执行机构和输出控制模块化硬件负责测控应用中的输出控制部分，前者负责“测”，即输入，后者负责“控”，即输出。他们在信号链路上具有位置对等，方向相反的特性。5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

虚拟仪器测试测量系统的构成5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

DAQ（DataAcquisition，数据采集）设备，是计算机和外部信号之间的接口。主要功能是将输入的模拟信号数字化，使计算机可以进行解析。DAQ设备用于测量信号的三个主要组成部分为信号调理电路、模数转换器(ADC)与计算机总线。很多DAQ设备还拥有实现测量系统和过程自动化的其他功能。例如，数模转换器(DAC)输出模拟信号，数字I/O线输入和输出数字信号，计数器/定时器计量并生成数字脉冲。5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

传感器：将自然界的各种信号转换成电信号后传递给DAQ设备，通常在信号传递给DAQ设备之前还需要经由信号调理硬件将传感器输出的电信号进行必要的放大、衰减、隔离等处理后生成标准范围内的电压或电流模拟信号。工业中有很多DAQ设备已经集成了信号调理的功能，方便连接各种常用的工业传感器。被测信号在经过模拟/数字信号转换器（ADC）后将通过数字总线传送至系统控制器中进行后续的分析处理及显示。为了构成完成的虚拟仪器测试测量系统，软件需要与硬件无缝协作，在保证系统可靠有效工作的同时，最大化系统的灵活性和扩展性。对于系统构建者而言，其中最重要的包括与硬件直接相关的驱动层软件，以及与用户接口相关的应用层软件。驱动层软件保证系统硬件的正确安装及配置，应用层软件则肩负着数据分析、处理、显示、存储等重要的任务。它们都被归纳在系统处理器这一部分当中。工程设计进行逐一讨论。5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

5.1.1选择传感器1.温度测量温度时最常用的传感器包括、热敏电阻、热电阻等。光纤传感器，作为一种更加专用的手段，在温度测量中的应用也在日趋增加。5.2任务1构建虚拟仪器测控系统热电偶热敏电阻热电阻光纤传感器

2.应变应变通常通过电阻式应变计来测量。应变片电阻通常是附着在待测的弯曲表面。应变片的一个使用实例就是机翼的结构测试。应变片可以测量表面的非常小的扭曲、弯曲和拉伸。将多个电阻式应变片组合起来使用时，就组成了桥路。可以使用四个活动的应变片来组成一个惠斯通电桥，即全桥结构。也有半桥（二个活动的应变片）和四分之一桥（一个活动的应变片）配置。所使用的应变片越多，则读数会更准确。5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

3.声音麦克风是用来测量声音的。常见的有电容式、压电式等。驻极体传声器（电容式麦克风）5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

4.位置和位移在选择位置传感器时的主导因素是是否需要激励、滤波、对环境的敏感度，以及需要间接观察还是直接物理接触的方式来测量距离等。1）霍尔效应传感器：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。2）电位器：使用一个滑动接触来生成一个可调的电压分压，从而测量目标对象的位置。电位器对与其连接的待测系统来说，会产生一些轻微的阻力，这是无法避免的。电位器相对于那些精确的位置传感器来说，价格比较便宜。3）光电编码器，它可以是线性的或旋转的。这种传感器能够测量运动速度、方向和位置，且速度快、精度高。5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

5.1.2选择数据采集硬件DAQ设备选择需要考虑以下5个因素：1.需要测量或者生成信号的类型2.虚拟仪器应用是否需要信号调理3.虚拟仪器应用采集或生成信号需要的速度4.虚拟仪器应用需要识别到信号中的最小变化5.虚拟仪器测量应用能够允许的误差5.2任务1构建虚拟仪器测控系统

1.需要测量或