基于虛擬儀器的傳感器原理及應(yīng)用的課程設(shè)計

1、傳感器及應(yīng)用的課程設(shè)計任務(wù)書2009.11檢測技術(shù)與儀器目 錄現(xiàn)狀，現(xiàn)有的硬件條件4設(shè)計題目51、基于虛擬儀器和ad590制作一個八路溫度巡檢系統(tǒng)51.1、設(shè)計任務(wù)51.2、設(shè)計目的51.3、設(shè)計內(nèi)容51.4、設(shè)計提示與分析61.4.1、ad590溫度傳感器簡介61.4.2、一路信號的信號調(diào)理電路如下圖61.4.3、多路開關(guān)cd4051的應(yīng)用如下圖72、基于虛擬儀器和超聲波傳感器制作一個超聲波測距系統(tǒng)82.1、設(shè)計任務(wù)82.2、設(shè)計目的82.3、設(shè)計內(nèi)容82.4、設(shè)計提示與分析83、基于虛擬儀器和光電傳感器制作一個微型直流電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)93.1、設(shè)計任務(wù)93.2、設(shè)計目的93.3、設(shè)計內(nèi)容9

2、3.4、設(shè)計提示與分析94、基于虛擬儀器和硅光電池陣列制作一個光源位置定位測量系統(tǒng)104.1、設(shè)計任務(wù)104.2、設(shè)計目的104.3、設(shè)計內(nèi)容104.4、設(shè)計提示與分析105、基于虛擬儀器和熱電偶制作一個溫度測量系統(tǒng)115.1、設(shè)計任務(wù)115.2、設(shè)計目的115.3、設(shè)計內(nèi)容115.4、設(shè)計提示與分析116、基于虛擬儀器和應(yīng)變片傳感器制作一個電子稱126.1、設(shè)計任務(wù)126.2、設(shè)計目的126.3、設(shè)計內(nèi)容126.4、設(shè)計提示與分析127、基于虛擬儀器制作一個電位器傳感器線性度標(biāo)定系統(tǒng)137.1、設(shè)計任務(wù)137.2、設(shè)計目的137.3、設(shè)計內(nèi)容137.4、設(shè)計提示與分析138、基于虛擬儀器和熱

3、敏電阻制作一個溫度測量系統(tǒng)148.1、設(shè)計任務(wù)148.2、設(shè)計目的148.3、設(shè)計內(nèi)容148.4、設(shè)計提示與分析149、基于虛擬儀器和pt100制作一個溫度測量系統(tǒng)159.1、設(shè)計任務(wù)159.2、設(shè)計目的159.3、設(shè)計內(nèi)容159.4、設(shè)計提示與分析1515基于虛擬儀器的傳感器及應(yīng)用的課程設(shè)計現(xiàn)狀，現(xiàn)有的硬件條件07檢測今年進入大學(xué)三年級第一學(xué)期的學(xué)習(xí)，本學(xué)期主要課程有傳感器及其應(yīng)用、虛擬儀器、微機原理等課程?，F(xiàn)在要進行傳感器及其應(yīng)用課程設(shè)計，因為單片機課程還沒開設(shè)，故結(jié)合虛擬儀器進行傳感器及其應(yīng)用課程設(shè)計。本設(shè)計主要應(yīng)用到的軟件是labview，主要用到的設(shè)備是ni-pci6251數(shù)據(jù)采集卡

4、。通過在labview中編寫程序，來實現(xiàn)對外圍傳感器的信號進行采集。然后在labvie中編寫與設(shè)計題目相關(guān)數(shù)據(jù)處理程序，達到設(shè)計要求。ni-6251引腳如右圖所示，其功能如下圖所示。其有16單端模擬輸入或8個差分模擬輸入，分辨率為16位，采樣率為1.25ms/s，不支持同步采樣。最大電壓范圍 -10v10v。精度范圍1920uv，敏感度范圍112uv。最小電壓范圍 -100mv100mv。精度范圍52uv，敏感度范圍6uv。2個模擬輸出，24個digital i/o，2個定時計數(shù)器。labview軟件中，有daq assistant，如下圖所示。其位置在functionsmeasurement

5、 i/oni-daqmx內(nèi)面。利用它，簡單的配置數(shù)據(jù)采集卡，就可以直接獲得與數(shù)據(jù)采集相連的外部信號，例如模擬信號，計數(shù)信號（定時器與計數(shù)器可獲得周期、頻率等信號），還可以接受和發(fā)出個24個ttl電平信號，進行對外圍的有關(guān)數(shù)字信號的控制等。設(shè)計題目1、基于虛擬儀器和ad590制作一個八路溫度巡檢系統(tǒng)1.1、設(shè)計任務(wù)利用8個ad590溫度傳感器和虛擬儀器實驗室的pci-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個可以同時監(jiān)測8個溫度測控點的溫度狀況，并能給出高低溫報警。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。1.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)溫度傳感器的工作原理、加工工藝相關(guān)知識

6、。2 綜合運用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案，確定溫度傳感器的型號等參數(shù)，掌握溫度的檢測方法。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用溫度傳感器組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。1.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的溫度傳感器的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊

7、制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。1.4、設(shè)計提示與分析1.4.1、ad590溫度傳感器簡介ad590是一種集成溫度傳感器（類似的芯片還有l(wèi)m35等），其實質(zhì)是一種半導(dǎo)體集成電路。它利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值vre與熱力學(xué)溫度t和通過發(fā)射極電流i的下述關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測。式中，k是波耳茲曼常數(shù)；q是電子電荷絕對值。集成溫度傳感器的線性度好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mv/k（溫度變化熱力學(xué)溫度1度輸出變化10mv），溫度0k時輸出0，溫度25時輸出2.9815v

8、。電流輸出型的靈敏度一般為1a/k，25時輸出298.15a。ad590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端溫度傳感器。它主要特性如下：1） 流過器件電流的微安數(shù)等于器件所處環(huán)境溫度的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即式中，it為流過器件（ad590）的電流，單位為a；t為溫度，單位為k。2） ad590的測量范圍為-55+150。3） ad590的電源電壓范圍為430v。電源電壓從46v變化，電流it變化1a，相當(dāng)溫度變化1k。ad590可以承受44v正向電壓和20v的反向電壓。因而器件反接也不會損壞。4） 輸出電阻為710m。5） ad590在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn)，精度高。ad590共有i、j、k、l

9、、m五擋。其中m檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為0.3。i檔誤差較大，誤差為10，應(yīng)用時應(yīng)校正。由于ad590的精度高、價格低、不需輔助電源、線性度好，因此常用于測量和熱電偶的冷端補償。1.4.2、一路信號的信號調(diào)理電路如下圖1.4.3、多路開關(guān)cd4051的應(yīng)用如下圖2、基于虛擬儀器和超聲波傳感器制作一個超聲波測距系統(tǒng)2.1、設(shè)計任務(wù)利用一對超聲波接收/發(fā)送探頭和虛擬儀器實驗室的pci-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個超聲波測距儀。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。2.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)超聲波傳感器的工作原理。2 綜合運用其它先

10、修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計測量方案。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用溫度傳感器組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。2.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的超聲波傳感器的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。2.4、設(shè)

11、計提示與分析(略)3、基于虛擬儀器和光電傳感器制作一個直流電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)3.1、設(shè)計任務(wù)利用光電傳感器和虛擬儀器實驗室的pci-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個微型直流電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。3.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)光電傳感器的工作原理。2 綜合運用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用光電傳感器組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表

12、設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。3.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的光電傳感器的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。3.4、設(shè)計提示與分析(略)4、基于虛擬儀器和硅光電池陣列制作一個光源位置定位測量系統(tǒng)4.1、設(shè)計任務(wù)利用8個硅光電池排成一排，組成線性陣列，來粗略測量光源位置。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。4.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)硅光電池的工作

13、原理。2 綜合運用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案法。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用硅光電池組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。4.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的硅光電池的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書

14、一份。4.4、設(shè)計提示與分析(略)5、基于虛擬儀器和熱電偶制作一個溫度測量系統(tǒng)5.1、設(shè)計任務(wù)利用熱電偶和虛擬儀器實驗室的pci-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個溫度測量系統(tǒng)。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。5.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)熱電偶的工作原理。2 綜合運用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用熱電偶組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢

15、業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。5.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的熱電偶的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。5.4、設(shè)計提示與分析(略)6、基于虛擬儀器和應(yīng)變片傳感器制作一個電子稱6.1、設(shè)計任務(wù)利用應(yīng)變片傳感器和虛擬儀器實驗室的pci-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個電子稱。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。6.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)應(yīng)變片傳感器的工作原理。2 綜合運

16、用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用應(yīng)變片傳感器組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。6.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的應(yīng)變片傳感器的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。6.

17、4、設(shè)計提示與分析(略)7、基于虛擬儀器制作一個電位器傳感器線性度標(biāo)定系統(tǒng)7.1、設(shè)計任務(wù)制作一個電位器（角度傳感器）的標(biāo)定系統(tǒng)，用于測量電位器的獨立線性度。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。7.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)電位器傳感器的工作原理、加工工藝相關(guān)知識。2 綜合運用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案，確定溫度傳感器的型號等參數(shù)，掌握溫度的檢測方法。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用相關(guān)傳感器組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用

18、標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。7.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1 詳細(xì)了解所選用的電位器傳感器的工作原理，工作特性等。2 設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用protel畫的硬件接線原理圖。3 用labview編寫相關(guān)程序。4 列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運行成功。5 詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。7.4、設(shè)計提示與分析(略)8、基于虛擬儀器和熱敏電阻制作一個溫度測量系統(tǒng)8.1、設(shè)計任務(wù)利用熱敏電阻和虛擬儀器實驗室的pci-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個溫度測量系統(tǒng)。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在labview中編寫。8.2、設(shè)計目的1 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進一步了解有關(guān)熱敏電阻的工作原理。2 綜合運用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案，確定溫度傳感器的型號等參數(shù)，掌握溫度的檢測方法。3 通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4 通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用熱敏電阻組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5 通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。8.