1、第第1616章章 位移測量系統的設計位移測量系統的設計16.1 16.1 設計要求設計要求116.2 16.2 電路原理與設計電路原理與設計16.3 16.3 LabVIEW顯示模塊設計顯示模塊設計316.4 16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用硬件驗證與數據采集卡的應用4216.116.1設計要求設計要求 用霍爾傳感器設計一個量程范圍為用霍爾傳感器設計一個量程范圍為-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm的位移測量儀。霍爾傳感器是利用霍爾效應的位移測量儀。霍爾傳感器是利用霍爾效應實現磁電轉換的一種傳感器。當霍爾元件作線性測實現磁電轉換的一種傳感器。當霍爾元件作線性測量時，最好選用靈敏度低

2、一點、不等位電位小、穩量時，最好選用靈敏度低一點、不等位電位小、穩定性和線性度優良的霍爾元件。當物體在一對相對定性和線性度優良的霍爾元件。當物體在一對相對的磁鐵中水平運動時，在一定的范圍內，磁場的大的磁鐵中水平運動時，在一定的范圍內，磁場的大小隨位移的變化而發生線性變化，利用此原理可制小隨位移的變化而發生線性變化，利用此原理可制成位移測量器。通過本設計，要掌握以下內容：成位移測量器。通過本設計，要掌握以下內容：16.1設計要求16.1設計要求1 1）了解霍爾傳感器測量位移的原理；）了解霍爾傳感器測量位移的原理；2 2）掌握霍爾元件的測量電路；）掌握霍爾元件的測量電路；3 3）測量電路硬件實現后

3、，當輸出模擬信號，會用數）測量電路硬件實現后，當輸出模擬信號，會用數 據采集卡進行采集；據采集卡進行采集；4 4）掌握采集后的信號在）掌握采集后的信號在LabVIEWLabVIEW中的處理，實現位中的處理，實現位 移值的顯示；移值的顯示；5 5）了解分別采用軟件仿真和實際硬件電路時，在）了解分別采用軟件仿真和實際硬件電路時，在Lab-Lab- VIEW VIEW中編程與處理的不同。中編程與處理的不同。16.2電路原理與設計16.2.1 16.2.1 傳感器模型建立傳感器模型建立 霍爾傳感器基于霍爾效應，用公式表示如下：霍爾傳感器基于霍爾效應，用公式表示如下： （16-116-1）式中式中: :

4、 V VH H為霍爾電壓；為霍爾電壓； K KH H為霍爾元件靈敏度；為霍爾元件靈敏度； I I為控制電流；為控制電流； B B為垂直于霍爾元件表面的磁感應強度。為垂直于霍爾元件表面的磁感應強度。兩塊相對的磁鐵間形成磁場，當物體在沿垂直于磁場方向運兩塊相對的磁鐵間形成磁場，當物體在沿垂直于磁場方向運動時，在一定的測量范圍內，磁感應強度與位移的關系是動時，在一定的測量范圍內，磁感應強度與位移的關系是近似線性的。所以輸出電壓與位移也存在線性關系。近似線性的。所以輸出電壓與位移也存在線性關系。NoImageHHVKIB16.2電路原理與設計圖圖16-116-1為實際霍爾傳感器測量位移的特性。為實際霍

5、爾傳感器測量位移的特性。NoImage圖圖16-1 16-1 霍爾位移傳感器的特性霍爾位移傳感器的特性16.2電路原理與設計可見在可見在-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm之間，電壓位移關系近似線之間，電壓位移關系近似線性。對實驗數據進行擬合，由于實際數據是經過放大性。對實驗數據進行擬合，由于實際數據是經過放大后的數據，在擬合前要將數據除以放大倍數。擬合后后的數據，在擬合前要將數據除以放大倍數。擬合后的數學表達式為：的數學表達式為：式中：式中： V VH H為霍爾元件輸出電壓，單位為為霍爾元件輸出電壓，單位為mVmV； X X為被測位移量，單位為為被測位移量，單位為mmmm。由以上分析

6、可知，霍爾位移傳感器只在很小的范圍由以上分析可知，霍爾位移傳感器只在很小的范圍 內呈線性，所以它是用來測量微小位移的。內呈線性，所以它是用來測量微小位移的。 151.7155(162)HVX16.2電路原理與設計在在MulitisimMulitisim中霍爾傳感器模型的建立如圖中霍爾傳感器模型的建立如圖16-216-2所示，所示，它的測量范圍是它的測量范圍是-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm。V1V1可模擬位移，可模擬位移，壓控電壓源壓控電壓源V2V2模擬霍爾元件隨位移而變化的輸出模擬霍爾元件隨位移而變化的輸出電壓電壓V VH H。 （a a） （b b） 圖圖16-2 16-2 霍

7、爾傳感器模型霍爾傳感器模型 圖中圖中1 1、2 2為激勵電極；為激勵電極；3 3、4 4為霍爾電極為霍爾電極16.2電路原理與設計16.2.2 16.2.2 放大電路設計放大電路設計霍爾電勢一般在毫伏量級，在實際使用時必須加霍爾電勢一般在毫伏量級，在實際使用時必須加放大電路，此處加的是差分放大電路，如圖放大電路，此處加的是差分放大電路，如圖16-316-3所示。所示。圖圖16-3 16-3 測量電路測量電路16.2電路原理與設計 16.2.3 16.2.3 電路仿真分析電路仿真分析1 1）交流分析）交流分析將圖將圖16-316-3所示電路的所示電路的1 1和和2 2節點之間改接一個交流電節點之

8、間改接一個交流電壓源，設其幅值和相位分別為壓源，設其幅值和相位分別為1V1V和和50Hz50Hz，然后對，然后對電路進行交流分析，設開始和終止頻率分別為電路進行交流分析，設開始和終止頻率分別為1Hz1Hz和和1MHz1MHz，輸出節點選擇節點，輸出節點選擇節點1212，其它設置按默認，其它設置按默認設置，仿真結果如圖設置，仿真結果如圖16-416-4所示，該放大電路的帶寬所示，該放大電路的帶寬約約100KHz100KHz。 16.2電路原理與設計 圖圖16-4 16-4 交流分析結果交流分析結果 圖12-1為 Getting Started窗口 2 2）傅立葉分析）傅立葉分析電路的輸入端仍然接

9、上面的交流源，對電路進行電路的輸入端仍然接上面的交流源，對電路進行傅立葉分析，其設置如圖傅立葉分析，其設置如圖16-516-5所示，頻率分辨率所示，頻率分辨率（基本頻率）項和采樣停止時間項都可通過點擊（基本頻率）項和采樣停止時間項都可通過點擊其后的其后的“Estimate”Estimate”按鈕進行估計，輸出節點仍按鈕進行估計，輸出節點仍然選擇然選擇1212點，分析結果如圖點，分析結果如圖16-616-6所示，由圖中表所示，由圖中表格可知電路的總諧波失真（格可知電路的總諧波失真（THDTHD）較小，各次諧）較小，各次諧波的幅值也非常小。波的幅值也非常小。16.2電路原理與設計16.2電路原理與

10、設計 圖圖16-5 16-5 傅立葉分析設置傅立葉分析設置 圖12-2（a）框圖面板及函數模板圖圖16-6 16-6 傅立葉分析結果傅立葉分析結果16.2電路原理與設計16.2電路原理與設計3 3）直流掃描分析）直流掃描分析按圖按圖16-316-3所示輸入端接霍爾傳感器模型，對模擬實所示輸入端接霍爾傳感器模型，對模擬實際位移量的電壓源際位移量的電壓源V1V1進行直流參數掃描，分析設進行直流參數掃描，分析設置如圖置如圖16-716-7所示，掃描的范圍為所示，掃描的范圍為-0.6V-0.6V到到0.6V0.6V，每，每0.2V0.2V掃描一次，輸出節點選擇節點掃描一次，輸出節點選擇節點1212，掃

11、描的結果，掃描的結果如圖如圖16-816-8所示，可見在所示，可見在-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm位移范圍內，位移范圍內，電路的輸出近似線性。電路的輸出近似線性。圖12-2（b）前面板及控件模板16.2電路原理與設計 圖圖16-7 16-7 直流掃描分析設置直流掃描分析設置圖圖16-8 16-8 直流掃描分析結果直流掃描分析結果 16.2電路原理與設計4 4）傳遞函數分析）傳遞函數分析將放大電路的輸入端改接一小信號直流電壓源作將放大電路的輸入端改接一小信號直流電壓源作為輸入源，然后進行傳遞函數分析，結果如圖為輸入源，然后進行傳遞函數分析，結果如圖16-16-9 9所示，放大電路的

12、放大倍數約為所示，放大電路的放大倍數約為-4.8-4.8倍，電路輸倍，電路輸入阻抗約為入阻抗約為20K20K，輸出阻抗約為，輸出阻抗約為0.0240.024。圖圖16-916-9傳遞函數分析結果傳遞函數分析結果16.2電路原理與設計5 5）參數掃描分析）參數掃描分析滑動變阻器滑動變阻器R RW1W1的中心抽頭打在中間位置不變，的中心抽頭打在中間位置不變，對電阻對電阻R3R3的阻值進行參數掃描，分析其大小的變的阻值進行參數掃描，分析其大小的變化對電路放大倍數的影響。參數掃描的設置如圖化對電路放大倍數的影響。參數掃描的設置如圖16-1016-10（a a）和（）和（b b）所示，要分析的輸出變量設

13、為）所示，要分析的輸出變量設為輸出節點與兩輸入節點之差的比值，即放大電路輸出節點與兩輸入節點之差的比值，即放大電路的放大倍數。參數掃描的分析結果如圖的放大倍數。參數掃描的分析結果如圖16-1116-11所示，所示，由于電阻由于電阻R R4 4為為51K51K，所以當反饋回路上總的電阻，所以當反饋回路上總的電阻和和R R4 4的阻值不相等，即參數不對稱時，放大倍數的阻值不相等，即參數不對稱時，放大倍數并不等于反饋回路總電阻與并不等于反饋回路總電阻與R R1 1阻值的比值，還和阻值的比值，還和R R4 4有關。有關。16.2電路原理與設計（a a）分析參數設置）分析參數設置（b b）輸出變量設置）

14、輸出變量設置圖圖16-10 16-10 參數分析設置參數分析設置16.2電路原理與設計圖圖16-11 16-11 參數分析結果參數分析結果16.2電路原理與設計6 6）實驗數據處理）實驗數據處理電路調好后進行仿真，可得表電路調好后進行仿真，可得表16-116-1的實驗結果。的實驗結果。 表表16-1 16-1 實驗結果實驗結果NoImage圖12-4 圖標編輯用用MATLABMATLAB進行對表進行對表16-116-1的實驗結果擬合后得：的實驗結果擬合后得： 0773.74210.1625(163)UX 16.3 LabVIEW顯示模塊設計16.3.1 16.3.1 位移測量子程序的設計位移測

15、量子程序的設計 由上節式由上節式16-316-3可得位移表達式：可得位移表達式： 根據式根據式16-416-4可建立一個子可建立一個子VIVI，具體步驟如下：，具體步驟如下：從開始菜單中運行從開始菜單中運行“National Instruments LabVIEW 8.National Instruments LabVIEW 8.2”2”， 在在Getting StartedGetting Started窗口左邊的窗口左邊的FilesFiles控件里，選擇控件里，選擇Blank VIBlank VI建立一個新程序。建立一個新程序。NoImage00.1625(164)773.7421UX16.

16、3 LabVIEW顯示模塊設計框圖程序的繪制：框圖程序的繪制：為了解決數據轉換問題，采用上個設計采用的數據轉換的為了解決數據轉換問題，采用上個設計采用的數據轉換的第三種實現方法設計程序框圖。用這種方法設計的子程序第三種實現方法設計程序框圖。用這種方法設計的子程序在接口電路設計時就不用考慮數據轉換了。利用在接口電路設計時就不用考慮數據轉換了。利用For LoopFor Loop進行兩次自動索引，使數據變為單個值顯示，這里省去了進行兩次自動索引，使數據變為單個值顯示，這里省去了矩陣索引函數。需要注意的是，后面的數據通道不能設為矩陣索引函數。需要注意的是，后面的數據通道不能設為自動索引，否則輸出將不

17、再是單個數值。圖中自動索引，否則輸出將不再是單個數值。圖中InputInput為時域為時域信號采集器，它由控制模板信號采集器，它由控制模板I/OI/O模塊里的波形函數經矩陣模塊里的波形函數經矩陣化而成。連續的電壓波形在外層化而成。連續的電壓波形在外層ForFor循環內必須加一個波循環內必須加一個波形元素提取模塊把形元素提取模塊把Y Y值提取出來，否則數據在里層值提取出來，否則數據在里層ForFor循環循環中不能利用自動索引，達不到數據轉換的目的。根據式中不能利用自動索引，達不到數據轉換的目的。根據式16-416-4在里層在里層ForFor循環中用常數和運算函數構建程序框圖，輸循環中用常數和運算

18、函數構建程序框圖，輸出為位移值，如圖出為位移值，如圖16-1216-12所示。所示。16.3 LabVIEW顯示模塊設計圖12-7 連接器和顯示器件關聯圖圖16-1216-12程序框圖程序框圖16.3 LabVIEW顯示模塊設計定義圖標與連接器定義圖標與連接器雙擊右上角圖標編輯后如圖雙擊右上角圖標編輯后如圖16-1316-13（a a）所示。用鼠）所示。用鼠標右鍵單擊前面板窗口中的圖標窗格，在快捷菜單標右鍵單擊前面板窗口中的圖標窗格，在快捷菜單中選擇中選擇Show ConnectorShow Connector，此時連接窗格為默認模式，此時連接窗格為默認模式，右鍵點選一種單輸入單輸出的模式，左

19、邊窗格與時右鍵點選一種單輸入單輸出的模式，左邊窗格與時域信號采集器域信號采集器InputInput相關聯，右邊窗格與位移顯示相關聯，右邊窗格與位移顯示相關聯。關聯后的連接器窗格見圖相關聯。關聯后的連接器窗格見圖16-1316-13（b b）。完）。完成上述工作后，將設計好的成上述工作后，將設計好的VIVI保存。保存。a a） （b b） 圖圖16-13 16-13 圖標與連接器圖標與連接器16.3 LabVIEW顯示模塊設計 16.3.2 16.3.2 接口電路的設計與編譯接口電路的設計與編譯關于接口的研究及關于接口的研究及LabVIEWLabVIEW儀器向儀器向MultisimMultisi

20、m的導的導入的原理請參照上一章的內容。本設計中接口電入的原理請參照上一章的內容。本設計中接口電路的設計與編譯分以下幾步：路的設計與編譯分以下幾步：把把MultisimMultisim安裝目錄下安裝目錄下SamplingLabVIEW Instru-SamplingLabVIEW Instru-mentsTemplatesInputmentsTemplatesInput文件夾拷貝到另外一個文件夾拷貝到另外一個地方。地方。16.3 LabVIEW顯示模塊設計在在LabVIEW LabVIEW 中打開步驟中所拷貝的中打開步驟中所拷貝的StarterInputI-StarterInputI-nstru

21、ment .lvprojnstrument .lvproj工程，如圖工程，如圖16-1416-14。接口電路的設。接口電路的設計是在計是在Starter Input Instrument.vitStarter Input Instrument.vit中進行。中進行。 圖圖16-14 StarterInputInstrument .lvproj16-14 StarterInputInstrument .lvproj工程圖工程圖16.3 LabVIEW顯示模塊設計打開打開Starter Input Instrument.vitStarter Input Instrument.vit的框圖面板，完成

22、的框圖面板，完成接口框圖的設計。在數據處理部分，選擇接口框圖的設計。在數據處理部分，選擇CASECASE結結構下拉菜單中的構下拉菜單中的Update DATAUpdate DATA選項進行修改。按選項進行修改。按框圖中的說明，在結構框中右鍵點擊選擇框圖中的說明，在結構框中右鍵點擊選擇Select a Select a VIVI，把在，把在LabVIEWLabVIEW完成的子完成的子VIVI添加在添加在Update Update DAT-ADAT-A框中即可。子框中即可。子VIVI輸入端輸入端InputInput與與MultisimMultisim的的對儀器的輸入端相連，在子對儀器的輸入端相連，

23、在子VIVI的輸出端點擊右鍵的輸出端點擊右鍵創建位移指示表，如圖創建位移指示表，如圖16-1516-15所示。所示。 程序框圖設計好后，要進行前面板的設計，除了程序框圖設計好后，要進行前面板的設計，除了要完成功能外，還要兼顧美觀。設計好的前面板要完成功能外，還要兼顧美觀。設計好的前面板如圖如圖16-1616-16所示。之后選擇重命名，保存為所示。之后選擇重命名，保存為proj4.vitproj4.vit。16.3 LabVIEW顯示模塊設計圖圖16-15 16-15 接口部分設計接口部分設計圖圖16-16 16-16 前面板設計前面板設計16.3 LabVIEW顯示模塊設計編譯之前，要對虛擬儀

24、器進行基本信息設置。打開編譯之前，要對虛擬儀器進行基本信息設置。打開 subVIs subVIs下的下的Starter Input Starter Input Instrument_multisimInformation.viInstrument_multisimInformation.vi的后面板，如圖的后面板，如圖16-1716-17所示，在儀器所示，在儀器IDID中和顯示名稱中填入唯一的標識，如中和顯示名稱中填入唯一的標識，如一起設為一起設為plotterproj4plotterproj4。同時把輸入端口數設為。同時把輸入端口數設為1 1，因為，因為只有一個電壓輸入；把輸出端口設為只有一

25、個電壓輸入；把輸出端口設為0 0，此模塊不需，此模塊不需要輸出。設置完后另存為要輸出。設置完后另存為proj4_multisimInformation.viproj4_multisimInformation.vi，注意前半部分的名字和接口程序部分的命名必須一致。注意前半部分的名字和接口程序部分的命名必須一致。16.3 LabVIEW顯示模塊設計圖圖16-17 16-17 虛擬儀器基本信息的修改虛擬儀器基本信息的修改16.3 LabVIEW顯示模塊設計編譯屬性設置：打開編譯屬性設置：打開Build SpecificationsBuild Specifications，右鍵，右鍵點擊點擊Sourc

26、e DistributionSource Distribution，選擇屬性設置，在保，選擇屬性設置，在保存目錄和支持目錄中，都將編譯完成后要生成存目錄和支持目錄中，都將編譯完成后要生成的庫文件重命名，如的庫文件重命名，如proj4proj4（.lib.lib）。同時在原文）。同時在原文件設置中選擇總是包括所有包含的條目，如圖件設置中選擇總是包括所有包含的條目，如圖16-1816-18所示。屬性設置完成并保存后，再在所示。屬性設置完成并保存后，再在Sour-Sour-ce Distributionce Distribution上點擊右鍵，在彈出的菜單中選上點擊右鍵，在彈出的菜單中選擇擇Buil

27、dBuild即可。即可。16.3 LabVIEW顯示模塊設計圖圖16-18 16-18 編譯屬性設置編譯屬性設置16.3 LabVIEW顯示模塊設計編譯完成后，在編譯完成后，在InputInput文件夾下生成一個文件夾下生成一個BuildBuild文件夾，文件夾，打開后把里面的文件復制到打開后把里面的文件復制到National National InstrumentsCircuit Design Suite 10.0InstrumentsCircuit Design Suite 10.0下的下的lvinstrumentslvinstruments文件夾中，這樣就完成了虛擬儀器的導入，當再打文件

28、夾中，這樣就完成了虛擬儀器的導入，當再打開開MultisimMultisim時，在時，在LabVIEWLabVIEW儀器下拉菜單下就會顯示儀器下拉菜單下就會顯示你所設計的模塊（你所設計的模塊（plotterproj4plotterproj4），如圖），如圖16-1916-19。圖圖16-19 Multisim16-19 Multisim下下LabVIEWLabVIEW儀器菜單儀器菜單16.3 LabVIEW顯示模塊設計霍爾位移測量電路的輸出接設計好的顯示模塊，對霍爾位移測量電路的輸出接設計好的顯示模塊，對電路調零后可得圖電路調零后可得圖16-2016-20的部分結果，可見設計結的部分結果，可見

29、設計結果基本符合要求。果基本符合要求。（a a）-0.2mm-0.2mm結果結果 （b b）0.4mm0.4mm結果結果圖圖16-20 16-20 實驗結果實驗結果16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用16.4.1 16.4.1 硬件連接硬件連接 霍爾位移傳感器的安裝如圖霍爾位移傳感器的安裝如圖16-2116-21所示。電路所示。電路調理部分和上面調理部分和上面MultisimMultisim仿真的電路相同。仿真的電路相同。16-21 16-21 霍爾傳感器安裝示意圖霍爾傳感器安裝示意圖16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用開啟電源，調節測微頭使霍爾片在磁鋼中間位置，開啟電源，調節測微頭使霍爾片在

30、磁鋼中間位置，再調節控制電流使霍爾調理電路輸出為零。連接電路再調節控制電流使霍爾調理電路輸出為零。連接電路輸出到數據采集卡輸出到數據采集卡NI PCI6014NI PCI6014，由于輸入信號為接地，由于輸入信號為接地信號，且輸入干擾少，所以采用非參考單端方式在通信號，且輸入干擾少，所以采用非參考單端方式在通道道0 0進行信號采集，示意圖如圖進行信號采集，示意圖如圖16-2216-22所示，其中所示，其中V1V1正正極就是霍爾位移測量電路的輸出電壓，和數據采集卡極就是霍爾位移測量電路的輸出電壓，和數據采集卡的通道的通道0 0相連；負極為地信號，和數據采集卡的相連；負極為地信號，和數據采集卡的A

31、ISEAISENSENSE端相連。端相連。16-22 16-22 接地信號的連接接地信號的連接16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用 16.4.2 16.4.2 軟件設計軟件設計 1 1）數據采集卡的配置）數據采集卡的配置連接好數據采集卡，并安裝硬件驅動程序。打開連接好數據采集卡，并安裝硬件驅動程序。打開資源管理程序資源管理程序Measurement&Automation ExplorerMeasurement&Automation Explorer如如圖圖16-2316-23所示，本機系統所示，本機系統Devices and InterfacesDevices and Inte

32、rfaces子樹子樹下可以看到數據采集卡下可以看到數據采集卡PCI 6014PCI 6014已經安裝好，且知已經安裝好，且知PCI6014PCI6014只限于傳統只限于傳統NI-DAQNI-DAQ系統的數據采集。系統的數據采集。 16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用圖圖16-23 Measurement&Automation Explorer16-23 Measurement&Automation Explorer界面界面16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用使用前需要對數據采集卡的屬性進行設置，同時使用前需要對數據采集卡的屬性進行設置，同時測試用到的輸入輸出通道是否正常工作。在

33、測試用到的輸入輸出通道是否正常工作。在PCI6014PCI6014上點擊右鍵選上點擊右鍵選PropertiesProperties可對設備進行設可對設備進行設置，如圖置，如圖16-2416-24所示。在這個對話框中可對硬件作所示。在這個對話框中可對硬件作如下設置：如下設置：圖圖16-24 16-24 設備屬性對話框設備屬性對話框16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用SystemSystem：包括設備的編號和：包括設備的編號和WindowsWindows給卡分配的給卡分配的系統資源，在這個標簽下單擊系統資源，在這個標簽下單擊Test ResourcesTest Resources按鈕，按鈕，彈出一

34、個對話框，說明資源已通過測試彈出一個對話框，說明資源已通過測試; ; AI AI：包括設備默認的采樣范圍和信號的連接方：包括設備默認的采樣范圍和信號的連接方式（本設計選擇非參考單端方式）式（本設計選擇非參考單端方式）; ; AO AO：顯示系統默認的模擬輸出極性：顯示系統默認的模擬輸出極性BipolarBipolar，雙，雙極性表示模擬輸出既包含正值也包含負值極性表示模擬輸出既包含正值也包含負值; ; Accessory Accessory：數據采集卡的附件（：數據采集卡的附件（I/OI/O接線板），接線板），選選CB-68LP;CB-68LP; OPC OPC和和Remote AccessR

35、emote Access在本設計中沒有用到。在本設計中沒有用到。 16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用點擊點擊SystemSystem下的下的Test PanelTest Panel選項可對設備進行詳細測選項可對設備進行詳細測試，開始測試前按參考單端方式將試，開始測試前按參考單端方式將CB-68LPCB-68LP接線端接線端子的子的6868針與針與2222針、針、6767針與針與5555針分別連接起來，這樣針分別連接起來，這樣使數據采集卡的模擬輸出使數據采集卡的模擬輸出0 0通道為模擬輸入通道為模擬輸入0 0通道提通道提供信號。模擬輸出測試如圖供信號。模擬輸出測試如圖16-2516-25所示，

36、測試輸出所示，測試輸出0 0通道，可選擇輸出直流電壓或正弦波，并可調節幅通道，可選擇輸出直流電壓或正弦波，并可調節幅度。選模擬輸入標簽可進行模擬輸入測試，如圖度。選模擬輸入標簽可進行模擬輸入測試，如圖16-2616-26所示，產生的正弦波是由模擬輸出通道所示，產生的正弦波是由模擬輸出通道0 0提供提供的。的。16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用圖圖16-25 16-25 傳統傳統DAQDAQ模擬輸出測試面板模擬輸出測試面板圖圖16-26 16-26 傳統傳統DAQDAQ模擬輸入測試面板模擬輸入測試面板16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用回到模擬輸入頁下，還可選擇輸出直流電壓，拖動回到模擬輸入頁

37、下，還可選擇輸出直流電壓，拖動幅值滑塊選擇一個電壓值，點擊幅值滑塊選擇一個電壓值，點擊Update ChannelUpdate Channel按按鈕，再回到模擬輸入測試，觀察直流電壓輸入情況。鈕，再回到模擬輸入測試，觀察直流電壓輸入情況。但測試結束后需要回到模擬輸出測試面板把電壓值但測試結束后需要回到模擬輸出測試面板把電壓值拖回拖回0 0，然后點擊，然后點擊Update ChannelUpdate Channel，否則輸出電壓值，否則輸出電壓值會一直保持到關機。會一直保持到關機。16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用對設備測試后，需要建立一個虛擬通道對設備測試后，需要建立一個虛擬通道meterm

38、eter，建，建立虛擬通道的優點是通道的參數在通道建立時已立虛擬通道的優點是通道的參數在通道建立時已配置好，而不用在程序中設置。在圖配置好，而不用在程序中設置。在圖16-2316-23本機系本機系統統Data NeighborhoodData Neighborhood子樹下右鍵點擊子樹下右鍵點擊Traditional Traditional NI-DAQ Virtual ChannelsNI-DAQ Virtual Channels選擇新建一個輸入通道，選擇新建一個輸入通道，命名為命名為metermeter。通道設置中信號的連接方式選擇非。通道設置中信號的連接方式選擇非參考單端方式，其它選默認

39、設置即可。虛擬通道參考單端方式，其它選默認設置即可。虛擬通道建立后在編程中可被選擇，在圖建立后在編程中可被選擇，在圖16-2916-29有有“測量通測量通道道”選項，在下拉菜單中選擇選項，在下拉菜單中選擇metermeter通道，則程序通道，則程序的輸入信號來自的輸入信號來自metermeter虛擬通道。虛擬通道。16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用2 2）虛擬儀器程序設計）虛擬儀器程序設計從開始菜單中運行從開始菜單中運行“National Instruments LabVIEW National Instruments LabVIEW 8.2”8.2”， 在在Getting StartedG

40、etting Started窗口左邊的窗口左邊的FilesFiles控件里，控件里，選擇選擇Blank VIBlank VI建立一個新程序。建立一個新程序。根據設計目的來設計程序，得到圖根據設計目的來設計程序，得到圖16-2716-27的程序流的程序流程圖。程圖。開始電壓信號單通道單點采集平滑數據求位移值計數？等待保存實驗數據全部測量完畢？讀取實驗數據顯示實驗結果結束NYNY圖圖16-27 16-27 程序流程圖程序流程圖16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用圖圖16-28 16-28 數據處理程序框圖數據處理程序框圖根據流程圖，得圖根據流程圖，得圖16-28

41、16-28的程序框圖。的程序框圖。16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用因為位移值是緩慢變化的輸入信號，所以采用因為位移值是緩慢變化的輸入信號，所以采用易用函數易用函數AI Sample ChannelAI Sample Channel進行單通道單點采進行單通道單點采集。由于電路輸出數據的小范圍波動，可對信集。由于電路輸出數據的小范圍波動，可對信號求平均值來得到一個穩定值，這里采樣數用號求平均值來得到一個穩定值，這里采樣數用MeanMean函數模塊默認的值函數模塊默認的值100100，平均化處理后的，平均化處理后的電壓值根據式電壓值根據式16-416-4經過幾次運算后即得位移值。經過幾次運算后即

42、得位移值。采樣處理后的電壓值需要乘以采樣處理后的電壓值需要乘以10001000，是因為經，是因為經數據采集卡采集到的電壓信號的單位是伏，而數據采集卡采集到的電壓信號的單位是伏，而計算公式中電壓的單位為毫伏，所以需要進行計算公式中電壓的單位為毫伏，所以需要進行轉換。轉換。16.4 硬件驗證與數據采集卡的應用編程完成后，調整前面板中各控件的位置，并利編程完成后，調整前面板中各控件的位置，并利用用ControlsModernControlsModern下的修飾（下的修飾（DecorationsDecorations）子模版）子模版對前面板進行美化。調整好的前面板如圖對前面板進行美化。調整好的前面板如圖16-2916-29所所示。示。圖圖16-29 16-29 前面板設計前面板設計16.4 硬件驗證與數據采