【文章內(nèi)容簡介】 標 。2． 靈 敏 度 的 選 擇　 　 通 常 ， 在 傳 感 器 的 線 性 范 圍 內(nèi) ， 希 望 傳 感 器 的 靈 敏 度 越 高 越 好 。 因 為 只 有 靈 敏度 高 時 ， 與 被 測 量 變 化 對 應(yīng) 的 輸 出 信 號 的 值 才 比 較 大 ， 有 利 于 信 號 處 理 。 但 要 注 意的 是 ， 傳 感 器 的 靈 敏 度 高 ， 與 被 測 量 無 關(guān) 的 外 界 噪 聲 也 容 易 混 入 ， 也 會 被 放 大 系 統(tǒng)放 大 ， 影 響 測 量 精 度 。 因 此 ， 要 求 傳 感 器 本 身 應(yīng) 具 有 較 高 的 信 噪 比 ， 盡 量 減 少 從外 界 引 入 的 干 擾 信 號 ?！?　 傳 感 器 的 靈 敏 度 是 有 方 向 性 的 。 當 被 測 量 是 單 向 量 ， 而 且 對 其 方 向 性 要 求 較 高 ，則 應(yīng) 選 擇 其 它 方 向 靈 敏 度 小 的 傳 感 器 ； 如 果 被 測 量 是 多 維 向 量 ， 則 要 求 傳 感 器 的 交叉 靈 敏 度 越 小 越 好 。 率 響 應(yīng) 特 性　 　 傳 感 器 的 頻 率 響 應(yīng) 特 性 決 定 了 被 測 量 的 頻 率 范 圍 ， 必 須 在 允 許 頻 率 范 圍 內(nèi) 保 持不 失 真 的 測 量 條 件 ， 實 際 上 傳 感 器 的 響 應(yīng) 總 有 —定 延 遲 ， 希 望 延 遲 時 間 越 短 越 好 。傳 感 器 的 頻 率 響 應(yīng) 高 ， 可 測 的 信 號 頻 率 范 圍 就 寬 ， 而 由 于 受 到 結(jié) 構(gòu) 特 性 的 影 響 ， 機械 系 統(tǒng) 的 慣 性 較 大 ， 因 有 頻 率 低 的 傳 感 器 可 測 信 號 的 頻 率 較 低 。 在 動 態(tài) 測 量 中 ， 應(yīng)根 據(jù) 信 號 的 特 點 (穩(wěn) 態(tài) 、 瞬 態(tài) 、 隨 機 等 )響 應(yīng) 特 性 ， 以 免 產(chǎn) 生 過 火 的 誤 差 。 性 范 圍　 　 傳 感 器 的 線 形 范 圍 是 指 輸 出 與 輸 入 成 正 比 的 范 圍 。 以 理 論 上 講 ， 在 此 范 圍 內(nèi) ，靈 敏 度 保 持 定 值 。 傳 感 器 的 線 性 范 圍 越 寬 ， 則 其 量 程 越 大 ， 并 且 能 保 證 一 定 的 測 量精 度 。 在 選 擇 傳 感 器 時 ， 當 傳 感 器 的 種 類 確 定 以 后 首 先 要 看 其 量 程 是 否 滿 足 要 求 ?！?　 但 實 際 上 ， 任 何 傳 感 器 都 不 能 保 證 絕 對 的 線 性 ， 其 線 性 度 也 是 相 對 的 。 當 所 要求 測 量 精 度 比 較 低 時 ， 在 一 定 的 范 圍 內(nèi) ， 可 將 非 線 性 誤 差 較 小 的 傳 感 器 近 似 看 作 線性 的 ， 這 會 給 測 量 帶 來 極 大 的 方 便 。 定 性大連交通大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）11　 　 傳 感 器 使 用 一 段 時 間 后 ， 其 性 能 保 持 不 變 化 的 能 力 稱 為 穩(wěn) 定 性 。 影 響 傳 感 器 長期 穩(wěn) 定 性 的 因 素 除 傳 感 器 本 身 結(jié) 構(gòu) 外 ， 主 要 是 傳 感 器 的 使 用 環(huán) 境 。 因 此 ， 要 使 傳 感器 具 有 良 好 的 穩(wěn) 定 性 ， 傳 感 器 必 須 要 有 較 強 的 環(huán) 境 適 應(yīng) 能 力 。在 選 擇 傳 感 器 之 前 ， 應(yīng) 對 其 使 用 環(huán) 境 進 行 調(diào) 查 ， 并 根 據(jù) 具 體 的 使 用 環(huán) 境 選 擇 合適 的 傳 感 器 ， 或 采 取 適 當 的 措 施 ， 減 小 環(huán) 境 的 影 響 。 傳 感 器 的 穩(wěn) 定 性 有 定 量 指 標 ，在 超 過 使 用 期 后 ， 在 使 用 前 應(yīng) 重 新 進 行 標 定 ， 以 確 定 傳 感 器 的 性 能 是 否 發(fā) 生 變 化 。在 某 些 要 求 傳 感 器 能 長 期 使 用 而 又 不 能 輕 易 更 換 或 標 定 的 場 合 ， 所 選 用 的 傳 感 器 穩(wěn)定 性 要 求 更 嚴 格 ， 要 能 夠 經(jīng) 受 住 長 時 間 的 考 驗 。 度　 　 精 度 是 傳 感 器 的 一 個 重 要 的 性 能 指 標 ， 它 是 關(guān) 系 到 整 個 測 量 系 統(tǒng) 測 量 精 度 的 一個 重 要 環(huán) 節(jié) 。 傳 感 器 的 精 度 越 高 ， 其 價 格 越 昂 貴 ， 因 此 ， 傳 感 器 的 精 度 只 要 滿 足 整個 測 量 系 統(tǒng) 的 精 度 要 求 就 可 以 ， 不 必 選 得 過 高 。 這 樣 就 可 以 在 滿 足 同 一 測 量 目 的 的諸 多 傳 感 器 中 選 擇 比 較 便 宜 和 簡 單 的 傳 感 器 ?！?　 如 果 測 量 目 的 是 定 性 分 析 的 ， 選 用 重 復(fù) 精 度 高 的 傳 感 器 即 可 ， 不 宜 選 用 絕 對 量值 精 度 高 的 ； 如 果 是 為 了 定 量 分 析 ， 必 須 獲 得 精 確 的 測 量 值 ， 就 需 選 用 精 度 等 級 能滿 足 要 求 的 傳 感 器 。對 某 些 特 殊 使 用 場 合 ， 無 法 選 到 合 適 的 傳 感 器 ， 則 需 自 行 設(shè) 計 制 造 傳 感 器 。 自制 傳 感 器 的 性 能 應(yīng) 滿 足 使 用 要 求 。 傳感器的選用 傳感器的選用總結(jié)以 上 本設(shè)計選用 AK4 型為壓力傳感器。本傳感器具有零點、靈敏度調(diào)整功能，標準電壓、電流信號輸出，精度高，性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝使用方便，廣泛用于各種動、靜態(tài)；氣、液態(tài)介質(zhì)的壓力測量、控制，根據(jù)用戶要求可提供各種螺紋接。AK4 型壓力傳感器主要用途：該傳感器適用于各種動、靜態(tài)、氣、液體介質(zhì)的壓力測量。圖 31 為 AK型壓力傳感器的實物圖，圖 32 為示意圖。圖 31 實物圖大連交通大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）12圖 32 示意圖 AK4 型壓力傳感器特點、靈敏度調(diào)整功能，標準電壓、電流信號輸出，性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便:AK4a：普通型鋁外殼AK4b：不銹鋼外殼 AK4c：密封型：全 O 圈密封，隔潮；全不銹鋼結(jié)構(gòu)，防腐蝕AK4f：數(shù)顯壓力變送器，1/2 數(shù)碼顯示，直接顯示壓力數(shù)值，并且具有變送功能。 AK4 型壓力傳感器性能技術(shù)指標AK4 型壓力傳感器的主要技術(shù)指標如表 31 所示表 31 AK4 型壓力傳感器的主要技術(shù)指標技術(shù)指標 技術(shù)參數(shù) 單位量程0,1,2,5,10,15,20,25,30,40,50,60,100MPa05，15 V輸出信號420，010 mA精度 %FS %FS遲滯 %FS重復(fù)性 %FS供橋電壓 177。6，12，24 VDC絕緣電阻 ≥100 MΩ工作溫度 10 至+50 ℃零點偏移 %FS/4h大連交通大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）13熱零點偏移 %FS/10℃熱靈敏度偏移 %FS/10℃允許過負荷 120 %FS接線方式插座：電源（+） ；輸出（+）3 輸出（） ；4 電源（） 。導線連接方式見合格證書第四章 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集( DAQ)， 是 指 從 傳 感 器 和 其 它 待 測 設(shè) 備 等 模 擬 和 數(shù) 字 被 測 單 元 中 自 動采 集 非 電 量 或 者 電 量 信 號 ,送 到 上 位 機 中 進 行 分 析 ,處 理 。 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 是 結(jié) 合 基 于計 算 機 或 者 其 他 專 用 測 試 平 臺 的 測 量 軟 硬 件 產(chǎn) 品 來 實 現(xiàn) 靈 活 的 、 用 戶 自 定 義 的 測 量系 統(tǒng) 。 通 常 ， 必 須 在 數(shù) 據(jù) 采 集 設(shè) 備 采 集 之 前 調(diào) 制 傳 感 器 信 號 ,包 括 對 其 進 行 增 益 或衰 減 和 隔 離 ,放 大 ,濾 波 等 .對 待 某 些 傳 感 器 ， 還 需 要 提 供 激 勵 信 號 ．在 工 業(yè) 現(xiàn) 場 ， 我 們 會 安 裝 很 多 的 各 種 類 型 的 傳 感 器 ， 輸 入 壓 力 的 溫 度 的 流 量 的聲 音 的 電 參 數(shù) 的 等 等 ， 受 現(xiàn) 場 環(huán) 境 的 限 制 傳 感 器 信 號 如 壓 力 傳 感 器 輸 出 的 電 壓 或 者電 流 信 號 不 能 遠 傳 或 者 因 為 傳 感 器 太 多 布 線 復(fù) 雜 ， 我 們 就 會 選 用 分 布 式 或 者 遠 程 的采 集 卡 [3]（ 模 塊 ） 在 現(xiàn) 場 把 信 號 較 高 精 度 地 轉(zhuǎn) 換 成 數(shù) 字 量 ， 然 后 通 過 各 種 遠 傳 通 信技 術(shù) （ 如 48 23 以 太 網(wǎng) 、 各 種 無 線 網(wǎng) 絡(luò) ） 把 數(shù) 據(jù) 傳 到 計 算 機 或 者 其 他 控 制 器 中進 行 處 理 。 這 種 也 算 作 數(shù) 據(jù) 采 集 卡 的 一 種 ， 只 是 它 對 環(huán) 境 的 適 應(yīng) 能 力 更 強 ， 可 以 應(yīng)對 各 種 惡 劣 的 工 業(yè) 環(huán) 境 。如 果 是 在 比 較 好 的 現(xiàn) 場 或 者 實 驗 室 ， 如 學 校 的 實 驗 室 ， 就 可 以 使 用 USB/PCI這 種 采 集 卡 。 和 常 見 的 內(nèi) 置 采 集 卡 不 同 ， 外 置 數(shù) 據(jù) 采 集 卡 一 般 采 用 USB 接 口 和1394 接 口 ， 因 此 ， 外 置 數(shù) 據(jù) 采 集 卡 主 要 指 USB 采 集 卡 和 1394 采 集 卡 。 數(shù)據(jù)采集卡通過以上說明我的設(shè)計為實驗室設(shè)計因此最適合使用 USB 采集，而基于我所設(shè)計內(nèi)容特點我選用數(shù)據(jù)采集卡 labjackU12 來完成。將采集到的信號放大濾波后，由數(shù)據(jù)采集卡 labjack 進行 A/D 轉(zhuǎn)換并將其送入 PC 機中。 虛擬儀器是計算機和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物,它將計算機硬件資源儀器與測控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源有效結(jié)合起來?；?LabJackU12 數(shù)據(jù)采集器和 LabVIEW 圖形化編程語言組成虛擬儀器測大連交通大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）14試系統(tǒng)的硬件和軟件以及儀器的功能特點,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集測試的控制與實時顯示數(shù)據(jù)存儲與分析等功能,提高了測試的精度。且靈活性好,能夠根據(jù)需要移植應(yīng)用到其它的測試場合 [8]。 簡介圖41　　LabJackU12的正面圖數(shù)據(jù)采集硬件有多種形式，數(shù)據(jù)采集硬件的選擇要根據(jù)具體的場合并考慮到自己現(xiàn)有的技術(shù)資源，本次課題采用 U12 產(chǎn)品，如圖 41 所示。LabJackU12 是一個 USB 接口的、多功能數(shù)據(jù)采集控制器，是目前性價比最高的多功能數(shù)據(jù)采集控制器。它使計算機輕而易舉地和外部物理世界聯(lián)系起來，被廣泛地應(yīng)用于測試儀器，工業(yè)過程控制，數(shù)據(jù)監(jiān)視等各種數(shù)據(jù)采集和控制場合。LabJackU12 是美國 LabJack 公司研發(fā)、生產(chǎn)的產(chǎn)品 [10]。LabJackU12 主要性能和特點如下： 位、八個單端或四個差動的模擬量輸入2.177。10 伏的模擬量輸入范圍，增益為 1，2，4，5，8，10，16 或 20 倍 8000 赫茲（在短時讀模式下）或 1200 赫茲（在連續(xù)讀模式下）大連交通大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）15 個數(shù)字輸入輸出口（每個口的速率可達到 50 赫茲） 個 32 位計數(shù)器 PnPUSB 設(shè)備 USB 口可以連接 80 個 LabJack 從而組成龐大系統(tǒng)，沒有任何跳線或開關(guān) LabView 和 VB 程序 98SE，ME，2022 或 XP 上使用 認證產(chǎn)品 10cm15cm3cmLabJackU12 要求計算機操作系統(tǒng)是 Windows（視窗）98SE，ME，2022 或 XP。要確定操作系統(tǒng)版本，點擊開始設(shè)置 控制面板 系統(tǒng)常規(guī)，確認版本號是 或更高。對軟硬件安裝的先后次序沒有要求。 數(shù)據(jù)采集硬件配置在計算機正常運行狀態(tài)下，用提供的連接線把 LabJackU12 接到計算機的 USB 口上。這根 USB 連接線為 LabJackU12 提供了電源以及它與計算機間的通訊。狀態(tài)發(fā)光二極管會快速閃爍 4 次（頻率大約 4 赫茲），然后保持暗狀態(tài)，這說明計算機正在訪問查尋。訪問查尋是計算機操作系統(tǒng)對一個 USB 器件進行信息讀取的過程，這些信息是用來描述被查詢器件的名稱及其功能。Windows 本身自帶 LabJackU12 所需的底層驅(qū)動程序，接上 LabJack 后，系統(tǒng)自動開始訪問查尋。Windows 對一個新器件進行首次訪問查尋時可能需要一兩分鐘，Windows 可能會告訴你它正在安裝驅(qū)動程序，如果Windows 出現(xiàn)提示，請接受所有的缺省值。如果必要，重新啟動計算機，此時可能需要視窗的安裝光盤，請確定所提供光盤的視窗版本是否正確。訪問查尋在每次連接時都會發(fā)生，但只需幾秒鐘。訪問查尋完成后，發(fā)光二極管會閃兩次并保持亮狀態(tài)，這說明視窗己正常地訪問查尋了 LabJack。如果 LabJack 不能被訪問查詢：檢查計算機的操作系統(tǒng)的版本號是 或更高，嘗試將 LabJack 連到另一臺計算機上；嘗試將其他 USB 設(shè)備連到該計算機上。大連交通