《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于虛擬儀器的壓力傳感器仿真系統(tǒng)
摘要: 傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,對實(shí)現(xiàn)過程的細(xì)節(jié)放大,加深實(shí)驗(yàn)的感受,為實(shí)驗(yàn)者提供大量的實(shí)驗(yàn)機(jī)會,并且通過計(jì)算機(jī)的廣博,對傳感器的各方面起到系統(tǒng)的便捷的學(xué)習(xí)。同時(shí),發(fā)展虛擬實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)資源,進(jìn)行學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和仿真。目前,在國內(nèi)還沒有傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)室,而傳感器實(shí)驗(yàn)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。
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Key words :
  0 引言

  今天,信息技術(shù)對社會發(fā)展、科學(xué)進(jìn)步起到了決定性的作用?,F(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)包括信息采集" title="信息采集">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)之首、檢測與控制之前,是感知、獲取與檢測的最前端。傳感器是理工科的一門必備知識,更是檢測專業(yè)的專業(yè)課,是前期純電路、理論學(xué)習(xí)向工程實(shí)踐應(yīng)用的轉(zhuǎn)移。傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)室" title="虛擬實(shí)驗(yàn)室">虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,對實(shí)現(xiàn)過程的細(xì)節(jié)放大,加深實(shí)驗(yàn)的感受,為實(shí)驗(yàn)者提供大量的實(shí)驗(yàn)機(jī)會,并且通過計(jì)算機(jī)的廣博,對傳感器的各方面起到系統(tǒng)的便捷的學(xué)習(xí)。同時(shí),發(fā)展虛擬實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)資源,進(jìn)行學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和仿真。目前,在國內(nèi)還沒有傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)室,而傳感器實(shí)驗(yàn)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。

  1 虛擬壓力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定

  1.1 靜態(tài)標(biāo)定儀的設(shè)計(jì)

  首先出現(xiàn)的是壓力傳感器靜態(tài)標(biāo)定儀界面,如圖1所示。

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  1.2 靜態(tài)標(biāo)定儀的功能介紹

  虛擬壓力傳感器靜態(tài)標(biāo)定儀主要實(shí)現(xiàn)以下功能:

  ·分別測量線性度" title="線性度">線性度、遲滯和重復(fù)性并能記錄、保存數(shù)據(jù),計(jì)算靜態(tài)標(biāo)定指標(biāo),繪制曲線。

  ·應(yīng)用記事本顯示標(biāo)定結(jié)果。

  ·打印傳感器的線性度、遲滯和重復(fù)性的曲線圖。

  靜態(tài)特性測量的步驟如下:

  第一步設(shè)置傳感器參數(shù):量程、非線性、遲滯和重復(fù)性;

  第二步選擇測量方式:自動(dòng)測量;

  第三步設(shè)置測量參數(shù):測量點(diǎn)數(shù)、循環(huán)次數(shù)、砝碼質(zhì)量;

  第四步進(jìn)行測量,計(jì)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)" title="回調(diào)">回調(diào)函數(shù)Line_TestCall中添加源代碼程序,實(shí)現(xiàn)信號產(chǎn)生、繪制圖形、線性擬合、計(jì)算線性度等功能。點(diǎn)擊靜態(tài)標(biāo)定儀的“線性度”測量按鈕后,測量結(jié)束后,點(diǎn)擊“繪制曲線”按鈕就可以看到如圖2所示的線性度曲線圖。

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  (2)在CHZH_TEST控件的回調(diào)函數(shù)Chzh_TestCall中添加源代碼程序,實(shí)現(xiàn)生成曲線、繪制圖形、計(jì)算遲滯等功能。同理可得圖3遲滯的測量曲線圖。

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  (3)在CHFU_TEST控件的回調(diào)函數(shù)Chfu_TestCall中添加源代碼,實(shí)現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)、繪制圖形、計(jì)算重復(fù)性等功能。同理可得圖4重復(fù)性的測量曲線圖。

  2 虛擬壓力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定

  通過選擇靜態(tài)標(biāo)定儀用戶界面中的“壓力動(dòng)態(tài)測試" title="動(dòng)態(tài)測試">動(dòng)態(tài)測試”按鈕,我們就可以直接進(jìn)入虛擬壓力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的界面,如圖5所示的窗口。

d.jpg

  在這個(gè)框里對傳感器的“終值范圍”、“上升上限”、“上升下限”進(jìn)行設(shè)置(這三個(gè)參數(shù)可以認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),一般無需修改),然后點(diǎn)擊“測試”即可自動(dòng)完成動(dòng)態(tài)測試的整個(gè)過程。完成測試后,在“動(dòng)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。

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  3 結(jié)論

  本次壓力傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開發(fā),是以傳感器特性的虛擬實(shí)驗(yàn)研究為目的,以虛擬儀器等技術(shù)為背景,構(gòu)建了標(biāo)定壓力傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了通過軟件仿真傳感器特性測試的功能。虛擬壓力傳感器標(biāo)定系統(tǒng),具有用戶界面生動(dòng)、形象、直觀、易操作等特點(diǎn)。本系統(tǒng)作為《傳感器原理及應(yīng)用》課程的實(shí)驗(yàn)輔助工具,可幫助學(xué)生完成壓力傳感器動(dòng)靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏的情況下以圖形化的方式把試驗(yàn)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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