【正文】 ,AI Clear 四個函數(shù)構成，其采集程序流程圖如圖2所示，其中子VI“系統(tǒng)標定”用于控制并聯(lián)標定電路，“STRAIN CONV”用于實現(xiàn)電壓信號到應變信號的轉變。2 電橋調平衡　實現(xiàn)電橋的平衡有三種方法:①軟件補償:即在軟件中對偏移值加減清零。其特點是簡單快捷,但是沒有實際清除橋路偏移,如果偏移過大,就會限制應用到輸出電壓的放大器的增益從而限制系統(tǒng)測試的動態(tài)范圍。②置零偏移電路:通過改變電路中可調的電阻或電勢計值,使電橋輸出調整到零。③硬件零補償:不直接影響橋路,零調整電路加到儀器放大器直流電壓上正的或負的電壓來補償初始電橋偏移。相對于MAX,本測試系統(tǒng)采用第二種電橋平衡方式,用戶可以在LabVIEW前面板上通過粗調和精調電勢計的配合實現(xiàn)電橋平衡,可避免軟件補償?shù)娜秉c。 　　 　　利用LabVIEW調平衡首先要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集程序主要由AI Configure、AI Start 、AI Read 和AI Clear 四個函數(shù)構成。在程序前面板對數(shù)據(jù)采樣參數(shù)(通道控制參數(shù),采樣率,采樣長度和觸發(fā)條件)及激勵電壓值,濾波器截止頻率等進行正確的設置可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,其程序如圖2 所示。在電橋沒有受到激振時,從前面板波形圖或數(shù)值控件可以看到電橋輸出電壓信號不為零。 　　 然后進行調零。LabVIEW中的AI Parameter 可以用來設置粗調和精調在前面板手動調零,但由于粗調數(shù)字的范圍為0~128,精調的數(shù)字范圍為0~4095,且只能找到比較接近零點的值,無法確定最接近零點的值是多少。因此調節(jié)起來不僅麻煩且受到測試者主觀判斷的影響。本文設計了自動調零的程序,具體程序流程如圖3所示。它采用循環(huán)的結構,粗調由零開始,循環(huán)128次,每次步長加1,AI READ每次都采集到一個電壓值,最后組成數(shù)組,從中選出的得到最小值的數(shù)字即為粗調值。然后采用同樣的原理順序執(zhí)行精調,粗調與精調配合使電橋最接近平衡。 并聯(lián)標定在SCXI1520信號調理模塊中存在并聯(lián)標定電路,可從接線板SCXI1314中接入并聯(lián)標定電阻進行標定[3]。并聯(lián)標定原理為將某一橋臂并聯(lián)一較大值的電阻來模擬此橋臂的應變。如在本實驗中,橋臂電阻Rg=120 ,并聯(lián)標定電阻Rs為100K。 。以全橋連接電路I的測試為例,當初始輸入信號為零時,在R3橋臂接入并聯(lián)標定電路電阻后,其實際測試應變ε=Vsignal/ VEX*GF, 理論應變εs=Rg/GF(4Rs2Rg)。其標定電路如圖4所示。 　　LabVIEW給定的AI Parameter可以設置并聯(lián)標定,當系統(tǒng)平衡后,就可以合并并聯(lián)標定開關在AI READ輸出標定后的測量值,但是不能即時得到系統(tǒng)的誤差。通過LabVIEW編程計算出各種電橋連接方式下的的理論的應變值將其與實測應變進行了比即得到了系統(tǒng)的增益調整系數(shù)。為了提高其值的精確度應將其進行多次循環(huán)后取其平均值作為增益調整系數(shù),增益調整系數(shù)K減1即為測量誤差。與傳統(tǒng)的方法相比,使用LabVIEW進行標定更加快捷,精度更高,在測量過程中,可以直接將測量值乘以增益調整系數(shù)得到真值進行存儲和后續(xù)的分析。用LabVIEW實現(xiàn)標定具體的程序流程如圖5所示,其中圖標“CAL系數(shù)”為計算七種橋路連接下理論輸出應變εs與實測應變比值的子程序。,即其測量誤差為1%。 濾波3 信號濾波電路B
{3]f h8X uI Q q0　　從應變片組成的電橋電路中出來的電壓信號通常會伴隨著噪聲、振動等于擾，為了得到較為準確的低頻應變信號，在將采集到的應變信號送到計算機之前，需要進行濾波處理。雙二階環(huán)濾波電路利用兩個以上的加法器、積分器等組成的運算放大電路，根據(jù)要求的傳遞函數(shù)，引入適當?shù)姆答?，構成濾波電路。其突出特點是電路靈敏度低，特性非常穩(wěn)定，并可實現(xiàn)多種濾波功能，這里使用低通濾波。具體電路如圖3所示。集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧*F U7h~ wo})z!Uhx1xS+S,{0!_
h3nIn/~ GU0 集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧2wuP s。J Qi7mq 　　構成低頻濾波器時，電路固有頻率和通帶增益如下：r。b0t]*b4F0Pr0 !H pTWv0信號的時域分析主要包括了波形特征分析、信號的加窗分析和信號的相關型分析。在LabWindows/CVI 中集成了豐富的時域分析函數(shù)與數(shù)學計算函數(shù)，用戶可以方便地使用。 進行信號波形特征值求解時使用 Mean()，RMS()，MaxMin1D()等函數(shù)進行計算，求解出信號的平均值、均方根值、最大值和最小值。 進行加窗分析時，使用 TriWin()，HanWin()，HamWin()等九種加窗函數(shù)對信號進行加窗分析。經(jīng)過窗函數(shù)處理的數(shù)據(jù)通過繪圖函數(shù) PlotY 就能夠以圖形的方式直觀地顯示在軟面板上了。 相關分析在 LabWindows/CVI 中同樣可以方便地進行。信號的相關分析主要包括了一個信號的自相關分析和兩個信號的互相關分析。對于各態(tài)歷經(jīng)的信號，自相關函數(shù)定義為： 在這個功能的實現(xiàn)中，應用 Correlate()函數(shù)對信號進行相關性的分析，使編程人員擺脫繁雜的數(shù)學運算算法編制。 （2）頻域分析 信號的頻域分析主要包含了信號的虛實譜，功率譜、幅相譜、傳遞函數(shù)等分析。要進行信號的頻域分析必須要將虛擬信號分析儀所采集到的信號由時域轉換到頻域。在數(shù)學理論中，傅立葉變換對為我們提供了一個時域與頻域之間的橋梁。傅立葉變換對的數(shù)學表述如下： LabWindows/CVI 在進行頻域分析的時候，同樣需要運用傅立葉變換這個數(shù)學工具對采集的時域信號進行處理之后才能夠進行頻域的各種分析。 本虛擬信號分析儀在進行信號的虛實譜分析時，使用 ReFFT()對所采集的時域信號進行快速傅立葉變換。這一函數(shù)可將變換后得到的信號的實部和虛部分別存入編程人員設定的不同數(shù)組之中。對變換后信號的實部和虛部數(shù)據(jù)進行必要處理，并加以圖形化的顯示就可以得到信號的實頻譜和虛頻譜。 在進行信 號的功率 譜、幅相 譜、傳遞 函數(shù)等分 析的時候 可以分別 使用AutoPowerSpectrum()，AmpPhaseSpectrum()，TransferFunction()函數(shù)。這些函數(shù)集成了傅立葉變換的部分，編程人員不用單獨使用傅立葉變換函數(shù)對信號進行處理之后再進行相應的信號分析。 應力及載荷顯示 數(shù)據(jù)回放 靜態(tài)標定 生成測試報告　5 測量系統(tǒng)硬件組成和軟件設計集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧y Ia4\5@C T`uS}!n0cI
u)Eu0　　系統(tǒng)硬件部分主要包括雙孔梁、BP6120型半導體應變片、全橋電路、通用PC機、數(shù)據(jù)采集卡、信號調理電路。利用NI公司的LabVIEW 。.R9Fb:nt3~S0 7bY39。_amp。o:?+_]0　　本系統(tǒng)選用較簡單的測量程序流程，如圖5所示。集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧,d4VKv
u\39。`]:u集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧[fD8U`P 7dg u F[6V0 CDn|$|sj0　　啟動應用程序，輸入相關測試參數(shù)和采樣數(shù)據(jù)存放路徑，點擊“采集數(shù)據(jù)”開始，進行應變量的采集，點擊處理數(shù)據(jù)，程序對所采樣數(shù)據(jù)進行計算處理，得出在力F作用下的應變值。集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧:z!Dss h2\ 　　基于LabVIEW圖形化的編程方式直接簡便，使得程序更加簡潔，降低程序的開發(fā)難度，減少程序的開發(fā)時間。本軟件設計主要完成應變信號數(shù)據(jù)的采集、管理、處理分析與結果輸出等。程序設計框圖如圖7所示。集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧LS6C0tC2y:g3E集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧 H1y ejvamp。{I D9D KzZ Ep4j \0 集微網(wǎng)欲知半導體動態(tài)，速上老杳吧(39。G9H
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