【正文】
,當(dāng)傳感器選定后,m為常數(shù), 則傳感器輸出電荷為: q=d11F=d11ma (2)與加速度a成正比。因此,測得加速度傳感器輸出的電荷便可知加速度的大小。 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)的前面板如圖46所示。圖46 加速度測控系統(tǒng)前面板下面對該系統(tǒng)的前面板和程序框圖進(jìn)行具體介紹,此控制系統(tǒng)的前面板主要由三部分組成。(1)壓電傳感器原理示意圖:這部分主要由壓電片、彈簧和質(zhì)量塊組成,其主要功能是顯示在外力的作用下,彈簧的位移發(fā)生變化。從而使得壓電傳感器上壓電片受力發(fā)生變化,從而產(chǎn)生電荷。(2)數(shù)據(jù)控制部分:這部分主要由數(shù)值輸入控件及顯示控件組成。輸入不同的質(zhì)量塊的質(zhì)量,可以使力的大小發(fā)生變化,從而可以輸出不同的電荷量。壓電系數(shù)的改變也可以實(shí)現(xiàn)這個功能。Y值(即彈簧的活動范圍),它可以顯示由于力的不同而使彈簧的位移發(fā)生變化,壓電元件的受力發(fā)生變化,使得輸出電量變化。(3)示波器的顯示窗口:一個顯示施加外力的變化。另外一個窗口顯示彈簧位移的變動情況。加速度測控系統(tǒng)主要程序框圖如圖47所示。圖47 加速度測控系統(tǒng)程序框圖當(dāng)輸入信號時,由選擇結(jié)構(gòu)選擇輸出那種類型的信號,通過選擇結(jié)構(gòu)可以選擇正弦波、方波和三角波。產(chǎn)生的隨機(jī)變量通過選擇結(jié)構(gòu)和一定的計算可以產(chǎn)生信號的幅值,根據(jù)幅值變化的大小和輸入頻率的大小可以調(diào)節(jié)彈簧的變化范圍,得到輸出的位移,一些參量的變化通過幅值和電平測量函數(shù),得到運(yùn)動體的加速度,然后在由物體質(zhì)量,根據(jù)壓電加速度傳感器的原理,可以得到輸出電量的大小,從而可以得到加速度的值。5 結(jié)論 本文所做的主要工作該平臺的開發(fā)也是對傳統(tǒng)教學(xué)的一種改革,改變了傳統(tǒng)教學(xué)的知其然不知所以然的弊端,方便教師課堂演示,講解概念,學(xué)生也可在課外通過虛擬實(shí)驗室研究不同參數(shù)下系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律,提高學(xué)習(xí)的積極性。LabVIEW 簡單易學(xué)的圖形化編程界面,豐富美觀的控件,廣泛的硬件支持和大量的算法工具包,這些不僅在測控行業(yè)被廣泛接受,而且在理工科實(shí)驗教學(xué)設(shè)備方面也得到越來越多的應(yīng)用。本文從另外一個方面——虛擬實(shí)驗室平臺方面的應(yīng)用開展研究。應(yīng)用控制設(shè)計工具包進(jìn)行了時域和頻域的分析計算,開發(fā)了《現(xiàn)代檢測技術(shù)》導(dǎo)學(xué)平臺。本平臺主要包括常見信號的測控系統(tǒng),對常見信號的測量原理進(jìn)行詳細(xì)分析,并對傳感器的使用方法、信號采集和信號處理等過程進(jìn)行形象仿真。本平臺中的虛擬實(shí)驗室提供最大可能的人機(jī)互動平臺,使整個過程控制躍然于眼前,如同擁有了投入數(shù)十萬資金建設(shè)的實(shí)驗室一般,一改以往實(shí)驗死板抽象的不足,最大限度的優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。無論對于學(xué)校實(shí)驗室還是工廠都可以做到真正的低投入、高回報。具有很廣闊的應(yīng)用前景。本設(shè)計在科研方面更是具有其不可估量的價值,在檢測和測控中,其縮短檢測周期,簡化測控難度。是工控工程師不可多得的工具。 今后進(jìn)一步研究的方向本設(shè)計在教學(xué)實(shí)驗的應(yīng)用中有著十分廣闊的應(yīng)用前景,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)實(shí)驗室可根據(jù)需要靈活定義實(shí)驗儀器的功能虛擬儀器所實(shí)現(xiàn)的測控儀器的各種功能可由用戶根據(jù)需要自行定義與擴(kuò)展。用戶只需修改程序,就可不斷定義、擴(kuò)展或增強(qiáng)系統(tǒng)的測控功能。目前,我國高檔臺式儀器,如數(shù)字示波器、頻譜分析儀、邏輯分析儀等設(shè)備還主要依靠進(jìn)口,這些儀器加工工藝復(fù)雜,制造水平要求高,而采用虛擬儀器技術(shù)可以通過只采購?fù)ㄓ脙x器硬件來設(shè)計高性價比的儀器系統(tǒng)。(2)虛擬儀器面板體現(xiàn)“軟件就是儀器”的概念虛擬儀器面板控件的外形與實(shí)物相似,一個優(yōu)秀的虛擬儀器面板可以使用戶對儀器的學(xué)習(xí)、使用的時間大大縮短,減少因傳統(tǒng)儀器使用上的復(fù)雜性而引起的認(rèn)讀與操作上的錯誤,從而提高操作的正確性和便捷性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與主動性。(3)虛擬實(shí)驗室為教學(xué)實(shí)驗提供了無限的靈活性與創(chuàng)造性。隨著計算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展增強(qiáng)了教學(xué)實(shí)驗的靈活性與創(chuàng)造性,可以使學(xué)習(xí)者更著眼于實(shí)驗原理的理解與學(xué)習(xí)上,而不是操作復(fù)雜的現(xiàn)場儀器,使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)原理的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性地設(shè)計自己的實(shí)驗系統(tǒng)?;谔摂M儀器的遠(yuǎn)程實(shí)驗室在實(shí)驗教學(xué)中發(fā)展迅速,虛擬實(shí)驗室與傳統(tǒng)實(shí)驗室相比其優(yōu)點(diǎn)顯而易見,提高了教學(xué)實(shí)驗水平及學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率。實(shí)驗系統(tǒng)可全天候工作,提高了實(shí)驗室的使用效率,降低了實(shí)驗成本。在虛擬儀器的研究過程中還有許多問題需要我們進(jìn)行探索,如虛擬儀器軟、硬件開發(fā),網(wǎng)絡(luò)技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬儀器實(shí)驗室中的應(yīng)用。本設(shè)計為一套完整的仿真實(shí)驗教學(xué)平臺,下一步將把實(shí)體傳感器及信號采集卡引入系統(tǒng),將系統(tǒng)從全仿真平臺轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r具有仿真和實(shí)測的教學(xué)系統(tǒng),真正地取代傳統(tǒng)實(shí)驗室,真正地用于實(shí)踐教學(xué)。參考文獻(xiàn):[1]潘新民,[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004:101123.[2][M].北京:清華大學(xué)出版社,2005:1720.[3][J].,(05):2224.[4][J].,(04):7274.[5][J].,(02):6969.[6]Rick Bitter,Taqi Mohinuddin,Matt ADVANCED PROGRAMMING .[7]National Instruments Strong Year for PXI[Z].2003.[8]楊書華,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:3445.[9]GOLDBERG is Virtual Instrument[J].IEEE Instrumentation amp。 Measurement Magazine,2000,(04):1013.[10]李圣怡,戴一帆,[M].北京:國防科技大學(xué)出版社,2006:5678.[11][J].,(03):5657.[12]PXI Systems Performance Comes into PXI platform[Z].2003.[13]National Instruments User Manual[Z].National Instruments .[14][J].,(02):100102.[15][J].,(02):9598.[16]陳錫輝,[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007,(07):198207.[17][C]..[18]北京東方仿真控制技術(shù)有限公司理工科專業(yè)素材庫/電氣、自動化素材庫[DB/OL].[19]郁有文,常健,(第二版)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003,(07):2527.[20]曾光宇,楊湖,李博,(高等工科院校電子信息類教材)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2006,(05):7890.Design of Guiding Platform of Modern Testing Technique Based on LabVIEWAbstract: As a result of largescale college expansion, the number of students of the school is increasing quickly and equipment and scale of the laboratory cannot satisfy teaching demand. Virtual instrument technology not only leads to a revolution in the testing and controlling field, but also brings tremendous changes to the traditional teaching experiment study. So in this article virtual instrument technology is introduced in the experiment teaching and according to this guiding platform of “modern testing technology” based on LabVIEW is developed. LabVIEW is briefly discussed and generation, acquisition and processing of mon signals are expounded. The modules such as analog data acquisition, signal measurement, spectral analysis, timedomain analysis, frequency domain analysis, etc are designed emphatically. Guiding platform of “modern testing technology” consists of virtual laboratory, introductions and principles of mon sensors and FLASH demonstration. With LabVIEW, designs of system such as pressure, vibration, etc are pleted and application of simulation platform is acplished. By simulation, the design of system is feasible, software process designing is rational, and they are accord with the need of graduation design basically.Key Words:Virtual Instruments。 LabVIEW。 Testing Technology。 Sensor Technology專家評語: 張鵬同學(xué)畢業(yè)設(shè)計“基于LabVIEW《現(xiàn)代檢測技術(shù)》導(dǎo)學(xué)平臺設(shè)計”取自SRT項目,結(jié)合學(xué)校實(shí)驗室建設(shè),研究題目角度新穎,具有較好的理論價值和應(yīng)用價值。符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求。 設(shè)計將虛擬儀器技術(shù)引入實(shí)驗教學(xué)環(huán)節(jié),研制了基于LabVIEW《現(xiàn)代檢測技術(shù)》導(dǎo)學(xué)平臺,包括虛擬實(shí)驗室、常用傳感器介紹以及傳給器原理FLASH動畫演示四個子系統(tǒng)。該系統(tǒng)已成功運(yùn)用于《過程檢測與儀表》課程開放實(shí)驗教學(xué)環(huán)節(jié),收到良好的成效。 36