《傳感器與檢測技術(shù)（第3版）》課件 第15、16章 熱電偶的應(yīng)用、位移測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

第15章熱電偶溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15.1設(shè)計(jì)任務(wù)115.2電路原理與設(shè)計(jì)15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)3215.4

將Multisim導(dǎo)入LabVIEW415.1設(shè)計(jì)任務(wù)15.1設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)用K型熱電偶設(shè)計(jì)量程范圍為0～100℃的溫度顯示器，并在電路設(shè)計(jì)中加入冷端補(bǔ)償器對(duì)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，最后利用LabVIEW設(shè)計(jì)虛擬儀器顯示測量溫度值。通過本設(shè)計(jì)須掌握以下幾點(diǎn)：1）了解K型熱電偶測量溫度的方法，和電橋補(bǔ)償法。2）掌握利用熱電偶的原理建立仿真模型。3）會(huì)使用LabVIEW進(jìn)行編程。15.2電路原理與設(shè)計(jì)15.2.1傳感器模型的建立◆熱電偶是把溫度轉(zhuǎn)化為電勢大小的熱電式傳感器。表15-1為K型熱電偶的分度表，這是在冷端溫度為0℃時(shí)測定的數(shù)值。對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得熱電偶的數(shù)學(xué)模型如下：

式中：tR表示測量溫度；tAMR表示測溫參考點(diǎn)。15.2電路原理與設(shè)計(jì)

表15-1K型熱電偶的分度表15.2電路原理與設(shè)計(jì)◆根據(jù)上式在Multisim中建立熱電偶的仿真模型如圖15-1所示。

圖15-1熱電偶模型◆以上模型只是對(duì)熱電偶性能的一個(gè)近似，是線性的，而實(shí)際熱電偶的具有一定的非線性。圖15-2電橋補(bǔ)償15.2.2溫度補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)◆若用熱電偶測量溫度時(shí)，熱電偶的工作端（熱端）被放置在待測溫場中，而自由端（冷端）通常被放在0℃的環(huán)境中。若冷端溫度不是0℃，則會(huì)產(chǎn)生測量誤差，此時(shí)要進(jìn)行冷端補(bǔ)償?！舯驹O(shè)計(jì)的冷端補(bǔ)償采用電橋補(bǔ)償，如圖15-2所示。15.2電路原理與設(shè)計(jì)

◆三極管基極與集電極相連，相當(dāng)于一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的PN結(jié)。三極管可選用9013，由于Multisim器件庫中沒有，選用三極管2N2222代替?！綦姌蛑蠷3的值應(yīng)和R4的值相等，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使上面的左右兩橋臂的總電阻值也相等，才能使電橋平衡。調(diào)整電橋上下兩臂的電阻的比值，可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，即補(bǔ)償電壓的大小，合理選擇這個(gè)比值，可使補(bǔ)償電路的電壓正好等于熱電偶自由端溫度上升而降低的電壓值，從而起到電壓補(bǔ)償?shù)淖饔?。圖12-2（a）框圖面板及函數(shù)模板15.2電路原理與設(shè)計(jì)15.2電路原理與設(shè)計(jì)◆注意：電橋調(diào)零時(shí)，應(yīng)使三極管2N2222的參數(shù)測量溫度為0攝氏度，即此時(shí)自由端溫度為0攝氏度，不用進(jìn)行溫度補(bǔ)償?！粞a(bǔ)償電路的輸出端接HB/SC連接器，將該電路全部選中，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊該電路然后選擇用子電路替換，將該子電路的名稱設(shè)為K，子電路模塊的兩輸出端分別為補(bǔ)償電路的正負(fù)輸出端。圖12-2（b）前面板及控件模板15.2電路原理與設(shè)計(jì)15.2.3放大電路設(shè)計(jì)◆放大電路部分與13.2節(jié)的金屬應(yīng)變片放大電路相似，由儀用放大和比例放大環(huán)節(jié)組成，如圖15-3所示，其中RW1可調(diào)節(jié)儀用放大器的放大倍數(shù)，RW2用于電路調(diào)零。電路設(shè)計(jì)好后，要進(jìn)行電橋、比例放大的調(diào)零和增益的調(diào)整。15.2電路原理與設(shè)計(jì)

圖15-3電路設(shè)計(jì)15.2電路原理與設(shè)計(jì)15.2.4直流穩(wěn)壓源設(shè)計(jì)◆電路中的供電電源都采用15V直流電源直接供電，實(shí)際應(yīng)用中需要設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電路來實(shí)現(xiàn)交-直流的轉(zhuǎn)換，以及穩(wěn)定供電電壓。直流穩(wěn)壓電源電路如圖15-4所示。

圖15-4直流穩(wěn)壓源電路15.2電路原理與設(shè)計(jì)圖12-3修飾子模塊

15.2.5綜合電路仿真◆綜合電路如圖15-3所示，下面我們主要來對(duì)各子電路模塊進(jìn)行仿真分析。1）熱電偶及熱電偶補(bǔ)償子電路分析

◆在圖15-2的電橋補(bǔ)償電路中，對(duì)三極管2N2222進(jìn)行溫度參數(shù)掃描分析，掃描參數(shù)設(shè)為temp（溫度），從0℃～3℃每隔1℃掃描一個(gè)值。輸出電壓值為三極管的集電極與發(fā)射極電壓之差，掃描的分析是瞬態(tài)分析。分析的結(jié)果如圖15-5所示，溫度每增加1℃，三極管兩端電壓下降約2mV。15.2電路原理與設(shè)計(jì)圖15-5PN結(jié)負(fù)溫度特性15.2電路原理與設(shè)計(jì)◆補(bǔ)償電橋電路應(yīng)首先調(diào)零，調(diào)零的方法是首先雙擊三極管，打開如圖15-6所示的屬性設(shè)置對(duì)話框，單擊“EditModel”按鈕，可打開元件模型編輯窗口，如圖15-7所示，將參數(shù)測量溫度設(shè)為0℃，然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RW，使電橋兩輸出端12盒IO2之間的電壓近似為0。當(dāng)自由端溫度（即環(huán)境溫度）為25℃時(shí)，將模擬環(huán)境溫度的V1的值設(shè)為25V，將三極管的參數(shù)測量溫度設(shè)為25℃，然后對(duì)電路進(jìn)行參數(shù)掃描分析，其設(shè)置如圖15-8所示。

圖12-4圖標(biāo)編輯15.2電路原理與設(shè)計(jì)圖15-6三極管2N2222屬性設(shè)置對(duì)話框圖15-7元件模型編輯窗口15.2電路原理與設(shè)計(jì)圖12-7連接器和顯示器件關(guān)聯(lián)（a）分析參數(shù)設(shè)置（b）輸出端設(shè)置圖15-8參數(shù)掃描設(shè)置15.2電路原理與設(shè)計(jì)◆選擇模擬溫度變化的電壓源作為掃描對(duì)象，在0V到100V的范圍內(nèi)，每隔10V掃描一次，設(shè)置掃描直流工作點(diǎn)，輸出變量選擇子電路的兩輸出端之差，如圖15-8（b）所示。掃描結(jié)果如圖15-9所示，將該仿真數(shù)據(jù)與表15-1的K型熱電偶分度表進(jìn)行比較，可知經(jīng)補(bǔ)償后，在表15-1所列的各溫度下，子電路總的輸出電壓和分度表中的值基本相符?！糇⒁猓阂蚍抡嬷兴玫姆抡婺Ｐ椭皇菍?duì)熱電偶的近似，所以在自由端溫度為0攝氏度的情況下，熱電偶模型的輸出電壓值就有誤差，而補(bǔ)償電橋的設(shè)計(jì)只是保證0攝氏度時(shí)仿真電橋電路的輸出為0，所以仿真子電路輸出的電壓值和K型熱電偶分度表的相應(yīng)值會(huì)有一定誤差。15.2電路原理與設(shè)計(jì)

圖15-9參數(shù)掃描分析結(jié)果15.2電路原理與設(shè)計(jì)2）直流穩(wěn)壓源子電路分析下面對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行如下仿真：①橋式整流輸出電壓：整流橋輸出接負(fù)載后，用示波器觀察波形如圖15-10所示。正弦波經(jīng)整流后輸出單一方向的波動(dòng)。圖15-10整流橋輸出15.2電路原理與設(shè)計(jì)②濾波后輸出電壓整流橋后接濾波器，輸出接電阻后電路輸出波形如圖15-11所示。由圖可以看到，交流成分減小，但仍然存在小的波動(dòng)。圖15-11濾波后輸出15.2電路原理與設(shè)計(jì)③接三端穩(wěn)壓后輸出接三端穩(wěn)壓后，正端接負(fù)載后輸出電壓如圖15-12所示。輸出電壓基本穩(wěn)定。圖15-12穩(wěn)壓源輸出15.2電路原理與設(shè)計(jì)④電壓調(diào)整率輸入220V交流電，變化范圍為＋15%～－20%，所以電壓波動(dòng)范圍為176V～253V。在額定輸入電壓下，當(dāng)輸出滿載時(shí)，調(diào)整輸出電阻，使電流約為最大輸出電流，即0.1A，得滿載時(shí)電阻為138Ω。當(dāng)輸入電壓為176V、負(fù)載為138Ω時(shí)，輸出電壓U1為14.832V；當(dāng)輸入電壓為220V、負(fù)載為138Ω時(shí)，輸出電壓U0為14.839V；當(dāng)輸入電壓為253V，負(fù)載為138Ω時(shí)，輸出電壓U2為14.842V?！袢為U1和U2中相對(duì)U0變化較大的值，則U=14.832，所以電壓調(diào)整率：15.2電路原理與設(shè)計(jì)⑤電流調(diào)整率

設(shè)輸入信號(hào)為額定220V交流電，當(dāng)輸出滿載（138Ω）時(shí)，輸出電壓U0為14.839V；當(dāng)輸出空載時(shí)，輸出電壓U為15.26V；當(dāng)輸出為50%滿載時(shí)，輸出電壓U0為14.98所以電壓調(diào)整率：⑥紋波電壓：

在額定220V輸入電壓下，輸出滿載，即負(fù)載電阻為138Ω時(shí)，在示波器中觀察輸出波形，如圖15-13所示。因只選擇了觀察交流成分，所以所觀察到的信號(hào)即紋波電壓信號(hào)，其峰峰值為2.143nV。15.2電路原理與設(shè)計(jì)圖15-13波紋電壓示意圖15.2電路原理與設(shè)計(jì)⑦輸出抗干擾電路分析圖15-14(a)為未加抗干擾電路前系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)圖，可以看到交流成分的幅值很小。當(dāng)輸出加了抗干擾電路后，輸出的幅頻響應(yīng)如圖15-14(b)所示，可以看到高頻噪聲得到一定程度的抑制。(a)(b)圖15-14抗干擾電路交流分析15.2電路原理與設(shè)計(jì)

◆電路分析完成后，對(duì)電路進(jìn)行仿真得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表15-2所示。表15-2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)15.3.1數(shù)據(jù)顯示子程序設(shè)計(jì)

將上節(jié)中表15-2的數(shù)據(jù)經(jīng)MATLAB多項(xiàng)式擬和后，得下式：（15-2）反解得到:

（15-3）15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)①從開始菜單中運(yùn)行“NationalInstrumentsLabVIE-W”，在GettingStarted窗口左邊的Files控件里，選擇BlankVI建立一個(gè)新程序。②框圖程序的繪制：設(shè)計(jì)的子程序框圖如圖15-15所示。本設(shè)計(jì)關(guān)于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換采用第三種方法設(shè)計(jì)程序框圖，用這種方法設(shè)計(jì)的子程序在接口電路設(shè)計(jì)時(shí)不用考慮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。由設(shè)計(jì)2的方法想到利用ForLoop進(jìn)行兩次自動(dòng)索引，便可以使數(shù)據(jù)變?yōu)閱蝹€(gè)值顯示，這里省去了矩陣索引函數(shù)。需要注意的是，后面的數(shù)據(jù)通道不能設(shè)為自動(dòng)索引，否則輸出將不再是單個(gè)數(shù)值。15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)圖15-15程序框圖15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)

◆圖中U0為時(shí)域信號(hào)采集器，它將電壓的波形提取出來，再將連續(xù)電壓值作為VI的輸入。時(shí)域信號(hào)的采集器由控制模板I/O模塊里的波形函數(shù)經(jīng)矩陣化而成。連續(xù)的電壓波形在外層For循環(huán)內(nèi)必須加一個(gè)波形元素提取模塊把Y值提取出來，否則數(shù)據(jù)在里層For循環(huán)中不能利用自動(dòng)索引，達(dá)不到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的。根據(jù)式15-3在里層For循環(huán)中用常數(shù)和運(yùn)算函數(shù)構(gòu)建程序框圖，輸出包括電壓數(shù)顯和溫度計(jì)。15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)③定義圖標(biāo)與連接器◆雙擊右上角圖標(biāo)進(jìn)行編輯后，用鼠標(biāo)右鍵單擊前面板窗口中的圖標(biāo)窗格，在快捷菜單中選擇ShowConnector，定義連接?！艚⑶懊姘迳系目丶瓦B接器窗口的端子關(guān)聯(lián)。連接器輸入只有一個(gè)，與時(shí)域波形采集器相關(guān)聯(lián)，輸出有兩個(gè)，分別與電壓數(shù)顯模塊和溫度計(jì)相關(guān)聯(lián)。完成上述工作后，將設(shè)計(jì)好的VI保存。下次調(diào)用該VI時(shí)，圖標(biāo)與端口如圖15-16所示。圖15-16子VI圖標(biāo)15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)15.3.2接口電路的設(shè)計(jì)與編譯◆子程序設(shè)計(jì)好后，需要設(shè)計(jì)接口電路。本設(shè)計(jì)中接口電路的設(shè)計(jì)與編譯分以下幾步：①把Multisim安裝目錄下Sampling>>LabVIEWInstrum-ents>>Templates>>Input文件夾拷貝到另外一個(gè)地方。②在LabVIEW中打開步驟①中所拷貝的StarterInputIn-strument.lvproj工程，如圖15-17。接口電路的設(shè)計(jì)是在StarterInputInstrument.vit中進(jìn)行。15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)圖15-17StarterInputInstrument.lvproj工程圖15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)③打開StarterInputInstrument.vit的框圖面板，完成接口框圖的設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)處理部分，選擇CASE結(jié)構(gòu)下拉菜單中的UpdateDATA選項(xiàng)進(jìn)行修改。按框圖中的說明，在結(jié)構(gòu)框中右鍵選擇SelectaVI，把在L-abVIEW完成的子VI添加在UpdateDATA框中即可。此時(shí)只能添加功能，不可修改框圖面板的原狀，如圖15-18所示。由于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換在子VI的設(shè)計(jì)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，所以子VI的輸入直接與Multisim的輸出數(shù)據(jù)相連即可。為子VI的輸出創(chuàng)建指示器，并設(shè)置室溫T0為25。框圖面板設(shè)計(jì)好后，在前面板中還需進(jìn)一步地調(diào)整，并用控制模板下的修飾（Decorations）子模板對(duì)界面進(jìn)行美化。最后保存修改，并重命名為proj3.vit。圖15-18數(shù)據(jù)處理部分框圖15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)④注意虛擬儀器信息的設(shè)置也可在InstrumentTempl-ate下proj3.vit的程序框圖里設(shè)計(jì)，如圖15-19所示。打開MultisimInstrInfo子程序設(shè)置各項(xiàng)，在儀器ID中和顯示名稱中填入唯一的標(biāo)識(shí)，同時(shí)把輸入端口數(shù)設(shè)為1，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)電壓輸入；把輸出端口設(shè)為0，此模塊不需要向Multisim輸出。修改后選另存為后把它重命名為proj3_multisimInformation.vi。保存后查看工程文件StarterInputInstrument.lvproj下的SubVIs，它下面的子程序已被修改。15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)

圖15-19ID號(hào)A置的另一種方法15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)⑤打開BuildSpecifications，右鍵點(diǎn)擊SourceDistributi-on，選擇屬性設(shè)置，在保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proj3（.lib）。同時(shí)在原文件設(shè)置中選擇總是包括所有包含的條目，如圖15-20所示。屬性設(shè)置完成并保存后，再在SourceDistribution上點(diǎn)擊右鍵，在彈出的菜單中選擇Build即可。

15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)

圖15-20屬性設(shè)置15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)⑥編譯完成后，在Input文件夾下生成一個(gè)Build文件夾，打開后把里面的文件復(fù)制到ElectronicsWorkbench\EWB9下的lvinstruments文件夾中，這樣就完成了虛擬儀器的導(dǎo)入，當(dāng)再打開Multisim時(shí)，在LabVIEW儀器下拉菜單下就會(huì)顯示你所設(shè)計(jì)的模塊?！舸蜷_熱電偶的測溫電路，把設(shè)計(jì)好的顯示模塊接電路輸出，電路調(diào)零后得如圖15-21在不同溫度下的驗(yàn)證結(jié)果，可見誤差較小。15.3LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)（a）20攝氏度

（b）50攝氏度（d）90攝氏度（c）70攝氏度圖5-21顯示結(jié)果

15.4將Multisim導(dǎo)入Labview1．在Multisim中添加LabVIEW交互接口：這些Multisim中的接口是分級(jí)模塊(HierarchicalBlock)和子電路(Sub-Circuit)接口(Hierarchicalconnector)，用來與LabVIEW仿真引擎之間進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。1）右鍵點(diǎn)擊鼠標(biāo)并從彈出的快捷菜單中選擇

Placeonschematic/Hierarchicalconnector。如圖15-22所示。放置一個(gè)接口在電路圖的左上方，另一個(gè)放置在右上方。按照圖15-23將電路與接口連接起來。15.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖15-22選擇交互接口15.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖15-23接口電路15.4將Multisim導(dǎo)入Labview2）設(shè)置接口：打開View菜單下的LabVIEWCo-simulationTerminals窗口，設(shè)置針對(duì)LabVIEW的輸入或者輸出。為了將各個(gè)接口配置為輸入或者輸出，在模式設(shè)置中選擇所需要的選項(xiàng)，然后可以在類型設(shè)置中將各個(gè)接口設(shè)置為電壓或者電流輸出/輸出。如圖15-24所示為設(shè)置好的LabVIEWCo-simulationTerminals窗口，圖15-25為即將被Labview調(diào)用的MultisimdesignVIpreview圖標(biāo)。圖15-24設(shè)置接口圖15-25設(shè)置好的MultisimdesignVIpreview15.4將Multisim導(dǎo)入Labview2.在Labview中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字控制器：要在LabVIEW和Multisim之間傳送數(shù)據(jù)，首先需要使用LabVIEW中的控制與仿真循環(huán)(Control&SimulationLoop)。這里需要注意的是，Multisim安裝包中沒有這個(gè)模塊，需要從/labview/cd-sim/zhs/網(wǎng)站下載，然后安裝在Multisim的安裝路徑下。15.4將Multisim導(dǎo)入Labview1）打開Labview的程序框圖（后面板），右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到ControlDesign&Simulation?Simulation?Control&SimulationLoop。左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到程序框圖上。如圖15-26所示。圖15-26放置控制與仿真模塊15.4將Multisim導(dǎo)入Labview2）要修改控制仿真循環(huán)的求解算法和時(shí)間設(shè)置，雙擊輸入節(jié)點(diǎn)，打開ConfigureSimulationParameters窗口。輸入如圖15-27的參數(shù)；在這些選項(xiàng)中使用本文后面提供參數(shù)，可以有效地在LabVIEW的波型圖表中顯示數(shù)據(jù)。也可以根據(jù)自己的需求改變這些參數(shù)。圖15-27節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置15.4將Multisim導(dǎo)入Labview3）在VI中添加仿真掛起(HaltSimulation)函數(shù)來停止控制仿真循環(huán)。右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到ControlDesign&Simulation?Simulation?Utilities?HaltSimulation。左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到程序框圖上，然后在布爾輸入上右鍵點(diǎn)擊并選擇Create?Control。這樣就可以在VI的前面板上創(chuàng)建一個(gè)布爾控件來控制程序的掛起，來停止仿真VI的運(yùn)行。如圖15-28所示。圖15-28添加HaltSimulation函數(shù)15.4將Multisim導(dǎo)入Labview3.放置MultisimDesignVI1）右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到ControlDesign&Simulation?Simulation?ExternalModels?Multisim?MultisimDesign，左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到控制與仿真循環(huán)之中，注意，這個(gè)VI必須放置到控制仿真循環(huán)中。如圖15-29所示。圖15-29放置MultisimdesignVIpreview15.4將Multisim導(dǎo)入Labview2）調(diào)用Labview子VI：在Labview的程序框圖中，打開函數(shù)選板，選擇前面設(shè)計(jì)好的子VI，放在控件與仿真循環(huán)中。如圖15-30所示。圖15-30調(diào)用子VI15.4將Multisim導(dǎo)入Labview3）分別為MultisimDesignVI和Labview子VI創(chuàng)建輸入和顯示控件。右鍵點(diǎn)擊輸入接線端，然后選擇Create?Control來完成創(chuàng)建命令。如圖15-31所示。圖15-31創(chuàng)建輸入及顯示控件15.4將Multisim導(dǎo)入Labview4）連接MultisimDesignVI和Labview子VI：這里涉及到數(shù)據(jù)匹配問題，打開Labview的即時(shí)幫助，可以看到Labview子VI的輸入端需要接入的數(shù)據(jù)類型。如圖15-32所示。圖15-32即時(shí)幫助15.4將Multisim導(dǎo)入Labview右擊程序框圖，打開函數(shù)選板，Programming?Array?BuildArray（編程>>數(shù)組>>創(chuàng)建數(shù)組）,如圖15-33所示。然后點(diǎn)擊左鍵并將其拖放到程序框圖中，將鼠標(biāo)指針放到BuildArray函數(shù)下面中間位置，會(huì)變成大小調(diào)整指針，然后左鍵點(diǎn)擊，拖動(dòng)函數(shù)，將BuildArray函數(shù)調(diào)整會(huì)兩個(gè)輸入端口。將MultisimDesignVI的位移（輸入端）連接到數(shù)組上面的輸入端口，電壓（輸出端）連接到數(shù)組下面的端口。這樣就可以創(chuàng)建一個(gè)兩個(gè)元素的一位數(shù)組。如圖15-34所示。15.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖15-33創(chuàng)建數(shù)組圖15-34連接接口組成一維數(shù)組15.4將Multisim導(dǎo)入Labview現(xiàn)在需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)仿真時(shí)間波形來達(dá)到數(shù)據(jù)類型的匹配。打開程序框圖，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇ControlDesign&Simulation?Simulation?GraphUtilities?SimTimeWaveform，VI會(huì)自動(dòng)地放置一個(gè)波型圖表（Waveform），如圖15-33.但是我們這里不需要這個(gè)圖表（Waveform），所以要將它刪除。然后將SimulationTimeWaveform的輸出端與子Labview的VI連接。如圖15-35所示。圖15-35SimulationTimeWaveform圖標(biāo)15.4將Multisim導(dǎo)入Labview5）整理前面板：打開前面板窗口，前面板的控件如圖15-36所示。圖15-36前面板圖15.4將Multisim導(dǎo)入Labview6）開始仿真：單擊仿真開始按鈕開始仿真。如圖15-37所示.由結(jié)果可知設(shè)計(jì)基本符合要求。結(jié)果如下圖15-38所示。圖15-37仿真控制按鈕15.4將Multisim導(dǎo)入Labview(d)測量溫度為90℃(c)測量溫度為70℃(b)測量溫度為50℃(a)測量溫度為20℃圖15-38實(shí)驗(yàn)結(jié)果習(xí)題與思考題1.熱電偶補(bǔ)償電橋中，若沒有所提到的三極管，請用其它元件代替，并調(diào)整電橋電路，使補(bǔ)償后的輸出誤差最小。2.試在MATLAB中用最小二乘法對(duì)表15-1的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬和，以得到熱電偶的近似模型。3.本設(shè)計(jì)中LabVIEW虛擬儀器是如何對(duì)Multisim輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換的？習(xí)題與思考題第16章位移測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16.1設(shè)計(jì)要求116.2電路原理與設(shè)計(jì)16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)316.4將Multisim導(dǎo)入LabVIEW4216.5

硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用516.1設(shè)計(jì)要求

用霍爾傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)量程范圍為-0.6mm～0.6mm的位移測量儀?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器。當(dāng)霍爾元件作線性測量時(shí)，最好選用靈敏度低一點(diǎn)、不等位電位小、穩(wěn)定性和線性度優(yōu)良的霍爾元件。當(dāng)物體在一對(duì)相對(duì)的磁鐵中水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，磁場的大小隨位移的變化而發(fā)生線性變化，利用此原理可制成位移測量器。通過本設(shè)計(jì)，要掌握以下內(nèi)容：16.1設(shè)計(jì)要求16.1設(shè)計(jì)要求1）了解霍爾傳感器測量位移的原理；2）掌握霍爾元件的測量電路；3）測量電路硬件實(shí)現(xiàn)后，當(dāng)輸出模擬信號(hào)，會(huì)用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集；4）掌握采集后的信號(hào)在LabVIEW中的處理，實(shí)現(xiàn)位移值的顯示；5）了解分別采用軟件仿真和實(shí)際硬件電路時(shí)，在Lab-VIEW中編程與處理的不同。16.2電路原理與設(shè)計(jì)16.2.1傳感器模型建立

霍爾傳感器基于霍爾效應(yīng)，用公式表示如下：（16-1）◆式中:

UH為霍爾電壓；

KH為霍爾元件靈敏度；

I為控制電流；

B為垂直于霍爾元件表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度?！魞蓧K相對(duì)的磁鐵間形成磁場，當(dāng)物體在沿垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在一定的測量范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與位移的關(guān)系是近似線性的。所以輸出電壓與位移也存在線性關(guān)系。16.2電路原理與設(shè)計(jì)◆圖16-1為實(shí)際霍爾傳感器測量位移的特性。圖16-1霍爾位移傳感器的特性16.2電路原理與設(shè)計(jì)◆可見在-0.6mm～0.6mm之間，電壓位移關(guān)系近似線性。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，由于實(shí)際數(shù)據(jù)是經(jīng)過放大后的數(shù)據(jù)，在擬合前要將數(shù)據(jù)除以放大倍數(shù)。擬合后的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中：UH為霍爾元件輸出電壓，單位為mV；X為被測位移量，單位為mm。◆由以上分析可知，霍爾位移傳感器只在很小的范圍內(nèi)呈線性，所以它是用來測量微小位移的。16.2電路原理與設(shè)計(jì)◆在Mulitisim中霍爾傳感器模型的建立如圖16-2所示，它的測量范圍是-0.6mm～0.6mm。V1可模擬位移，壓控電壓源V2模擬霍爾元件隨位移而變化的輸出電壓UH。（a）（b）圖16-2霍爾傳感器模型圖中1、2為激勵(lì)電極；3、4為霍爾電極16.2電路原理與設(shè)計(jì)16.2.2放大電路設(shè)計(jì)◆霍爾電勢一般在毫伏量級(jí)，在實(shí)際使用時(shí)必須加放大電路，此處加的是差分放大電路，如圖16-3所示。圖16-3測量電路16.2電路原理與設(shè)計(jì)

16.2.3電路仿真分析1）交流分析◆將圖16-3所示電路的1和2節(jié)點(diǎn)之間改接一個(gè)交流電壓源，設(shè)其幅值和相位分別為1V和50Hz，然后對(duì)電路進(jìn)行交流分析，設(shè)開始和終止頻率分別為1Hz和1MHz，輸出節(jié)點(diǎn)選擇節(jié)點(diǎn)12，其它設(shè)置按默認(rèn)設(shè)置，仿真結(jié)果如圖16-4所示，該放大電路的帶寬約100KHz。16.2電路原理與設(shè)計(jì)

圖16-4交流分析結(jié)果圖12-1為GettingStarted窗口2）傅立葉分析◆電路的輸入端仍然接上面的交流源，對(duì)電路進(jìn)行傅立葉分析，其設(shè)置如圖16-5所示，頻率分辨率（基本頻率）項(xiàng)和采樣停止時(shí)間項(xiàng)都可通過點(diǎn)擊其后的“Estimate”按鈕進(jìn)行估計(jì)，輸出節(jié)點(diǎn)仍然選擇12點(diǎn)，分析結(jié)果如圖16-6所示，由圖中表格可知電路的總諧波失真（THD）較小，各次諧波的幅值也非常小。16.2電路原理與設(shè)計(jì)16.2電路原理與設(shè)計(jì)

圖16-5傅立葉分析設(shè)置

圖12-2（a）框圖面板及函數(shù)模板圖16-6傅立葉分析結(jié)果16.2電路原理與設(shè)計(jì)16.2電路原理與設(shè)計(jì)3）直流掃描分析◆按圖16-3所示輸入端接霍爾傳感器模型，對(duì)模擬實(shí)際位移量的電壓源V1進(jìn)行直流參數(shù)掃描，分析設(shè)置如圖16-7所示，掃描的范圍為-0.6V到0.6V，每0.2V掃描一次，輸出節(jié)點(diǎn)選擇節(jié)點(diǎn)12，掃描的結(jié)果如圖16-8所示，可見在-0.6mm～0.6mm位移范圍內(nèi)，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(shè)計(jì)

圖16-7直流掃描分析設(shè)置圖16-8直流掃描分析結(jié)果

16.2電路原理與設(shè)計(jì)4）傳遞函數(shù)分析◆將放大電路的輸入端改接一小信號(hào)直流電壓源作為輸入源，然后進(jìn)行傳遞函數(shù)分析，結(jié)果如圖16-9所示，放大電路的放大倍數(shù)約為-4.8倍，電路輸入阻抗約為20KΩ，輸出阻抗約為0.024Ω。圖16-9傳遞函數(shù)分析結(jié)果16.2電路原理與設(shè)計(jì)5）參數(shù)掃描分析◆滑動(dòng)變阻器RW1的中心抽頭打在中間位置不變，對(duì)電阻R3的阻值進(jìn)行參數(shù)掃描，分析其大小的變化對(duì)電路放大倍數(shù)的影響。參數(shù)掃描的設(shè)置如圖16-10（a）和（b）所示，要分析的輸出變量設(shè)為輸出節(jié)點(diǎn)與兩輸入節(jié)點(diǎn)之差的比值，即放大電路的放大倍數(shù)。參數(shù)掃描的分析結(jié)果如圖16-11所示，由于電阻R4為51K，所以當(dāng)反饋回路上總的電阻和R4的阻值不相等，即參數(shù)不對(duì)稱時(shí)，放大倍數(shù)并不等于反饋回路總電阻與R1阻值的比值，還和R4有關(guān)。16.2電路原理與設(shè)計(jì)（a）分析參數(shù)設(shè)置（b）輸出變量設(shè)置圖16-10參數(shù)分析設(shè)置16.2電路原理與設(shè)計(jì)圖16-11參數(shù)分析結(jié)果16.2電路原理與設(shè)計(jì)6）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理◆電路調(diào)好后進(jìn)行仿真，可得表16-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表16-1實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖12-4圖標(biāo)編輯用MATLAB進(jìn)行對(duì)表16-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合后得：

16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)16.3.1位移測量子程序的設(shè)計(jì)

由上節(jié)式16-3可得位移表達(dá)式：

◆根據(jù)式16-4可建立一個(gè)子VI，具體步驟如下：①從開始菜單中運(yùn)行“NationalInstrumentsLabVIEW2019”，在“GettingStarted”窗口左邊的File控件里，選擇NewVI建立一個(gè)新程序。16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)②框圖程序的繪制：◆為了解決數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，采用上個(gè)設(shè)計(jì)中采用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的第3種實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì)程序框圖。用這種方法設(shè)計(jì)的子程序在接口電路設(shè)計(jì)時(shí)就不用考慮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換了。利用ForLoop進(jìn)行兩次自動(dòng)索引，使數(shù)據(jù)變?yōu)閱蝹€(gè)值顯示，這里省去了矩陣索引函數(shù)。需要注意的是，后面的數(shù)據(jù)通道不能設(shè)為自動(dòng)索引，否則輸出將不再是單個(gè)數(shù)值。圖中Input為時(shí)域信號(hào)采集器，它由控制模板I/O模塊里的波形函數(shù)經(jīng)矩陣化而成。連續(xù)的電壓波形在外層For循環(huán)內(nèi)必須加一個(gè)波形元素提取模塊把Y值提取出來，否則數(shù)據(jù)在里層For循環(huán)中不能利用自動(dòng)索引，達(dá)不到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的。根據(jù)式（16-4）在里層For循環(huán)中用常數(shù)和運(yùn)算函數(shù)構(gòu)建程序框圖，輸出為位移值，如圖16-12所示。16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)圖12-7連接器和顯示器件關(guān)聯(lián)圖16-12程序框圖16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)③定義圖標(biāo)與連接器◆雙擊右上角圖標(biāo)編輯后如圖16-13（a）所示。用鼠標(biāo)右鍵單擊前面板窗口中的圖標(biāo)窗格，在快捷菜單中選擇“ShowConnector”，此時(shí)連接窗格為默認(rèn)模式，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)選一種單輸入單輸出的模式，左邊窗格與時(shí)域信號(hào)采集器Input相關(guān)聯(lián)，右邊窗格與位移顯示相關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)后的連接器窗格如圖16-13（b）所示。完成上述工作后，將設(shè)計(jì)好的VI保存。a）（b）圖16-13圖標(biāo)與連接器16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)

16.3.2接口電路的設(shè)計(jì)與編譯◆關(guān)于接口的研究及LabVIEW儀器向Multisim的導(dǎo)入的原理請參照第12章的內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中接口電路的設(shè)計(jì)與編譯分以下幾步：①把Multisim安裝目錄下Samples/LabVIEWInstruments/Templates/Input文件夾復(fù)制到另外一個(gè)地方。16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)②在LabVIEW中打開步驟①中所復(fù)制的StarterInputInstrument.lvproj工程，如圖16-14所示。接口電路的設(shè)計(jì)是在StarterInputInstrument.vit中進(jìn)行的。

圖16-14StarterInputInstrument.lvproj工程圖16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)③打開StarterInputInstrument.vit的框圖面板，完成接口框圖的設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)處理部分，選擇CASE結(jié)構(gòu)下拉菜單中的“UpdateDATA”選項(xiàng)進(jìn)行修改。按框圖中的說明，在結(jié)構(gòu)框中右鍵點(diǎn)擊選擇SelectaVI，把在LabVIEW完成的子VI添加在“UpdateDATA”選項(xiàng)中即可。子VI輸入端Input與Multisim的對(duì)儀器的輸入端相連，在子VI的輸出端單擊鼠標(biāo)右鍵創(chuàng)建位移指示表，如圖16-15所示。程序框圖設(shè)計(jì)好后，要進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，除了要完成功能外，還要兼顧美觀。設(shè)計(jì)好的前面板如圖16-16所示。完成修改后選擇重命名，保存為proj4.vit。16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)圖16-15接口部分設(shè)計(jì)圖16-16前面板設(shè)計(jì)16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)④編譯之前，要對(duì)虛擬儀器進(jìn)行基本信息設(shè)置。打開subVIs下的StarterInputInstrument_multisimInformation.vi的后面板，如圖16-17所示，在儀器ID中和顯示名稱中填入唯一的標(biāo)志，如一起設(shè)為plotterproj4。同時(shí)把輸入端口數(shù)設(shè)為“1”，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)電壓輸入；把輸出端口設(shè)為“0”，此模塊不需要輸出。設(shè)置完后另存為proj4_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。16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)圖16-17虛擬儀器基本信息的修改16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)⑤編譯屬性設(shè)置：打開BuildSpecifications，用鼠標(biāo)右鍵單擊“SourceDistribution”，選擇屬性設(shè)置，在保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proj4（.lib）。同時(shí)在原文件設(shè)置中選擇總是包括所有包含的條目，如圖16-18所示。屬性設(shè)置完成并保存后，再在“SourceDistribution”上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Build”即可。16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)圖16-18編譯屬性設(shè)置16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)⑥編譯完成后，在Input文件夾下生成一個(gè)Build文件夾，打開后把里面的文件復(fù)制到NationalInstruments\CircuitDesignSuite14.2下的lvinstruments文件夾中，這樣就完成了虛擬儀器的導(dǎo)入，當(dāng)再打開Multisim時(shí)，在LabVIEW儀器下拉菜單下就會(huì)顯示所設(shè)計(jì)的模塊（plotterproj4），如圖16-19所示。圖16-19Multisim下LabVIEW儀器菜單16.3LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)◆霍爾位移測量電路的輸出接設(shè)計(jì)好的顯示模塊，對(duì)電路調(diào)零后可得圖16-20所示的部分結(jié)果，可見設(shè)計(jì)結(jié)果基本符合要求。（a）-0.2mm結(jié)果（b）0.4mm結(jié)果圖16-20實(shí)驗(yàn)結(jié)果16.4將Multisim導(dǎo)入Labview1．在Multisim中添加LabVIEW交互接口：這些Multisim中的接口是分級(jí)模塊(HierarchicalBlock)和子電路(Sub-Circuit)接口(Hierarchicalconnector)，用來與LabVIEW仿真引擎之間進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。1）右鍵點(diǎn)擊鼠標(biāo)并從彈出的快捷菜單中選擇

Placeonschematic/Hierarchicalconnector。如圖16-21所示。放置一個(gè)接口在電路圖的左上方，另一個(gè)放置在右上方。按照圖16-22將電路與接口連接起來。16.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖16-21選擇交互接口16.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖16-22接口電路16.4將Multisim導(dǎo)入Labview2）設(shè)置接口：打開View菜單下的LabVIEWCo-simulationTerminals窗口，設(shè)置針對(duì)LabVIEW的輸入或者輸出。為了將各個(gè)接口配置為輸入或者輸出，在模式設(shè)置中選擇所需要的選項(xiàng)，然后可以在類型設(shè)置中將各個(gè)接口設(shè)置為電壓或者電流輸出/輸出。最后，如果你想將放置的輸入輸出接口設(shè)置為不同的功能對(duì)，你可以選擇NegativeConnection。將IO1配置為輸入，然后將IO2配置為輸出。如圖16-23所示為設(shè)置好的LabVIEWCo-simulationTerminals窗口，圖16-24為即將被Labview調(diào)用的MultisimdesignVIpreview圖標(biāo)。16.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖16-23設(shè)置接口圖16-24設(shè)置好的MultisimdesignVIpreview16.4將Multisim導(dǎo)入Labview2.在Labview中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字控制器：要在LabVIEW和Multisim之間傳送數(shù)據(jù)，首先需要使用LabVIEW中的控制與仿真循環(huán)(Control&SimulationLoop)。這里需要注意的是，Multisim安裝包中沒有這個(gè)模塊，需要從/labview/cd-sim/zhs/下載，然后安裝在Multisim的安裝路徑下。16.4將Multisim導(dǎo)入Labview1）打開Labview的程序框圖（后面板），右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到ControlDesign&Simulation?Simulation?Control&SimulationLoop。左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到程序框圖上。如圖16-25所示。圖16-25放置控制與仿真模塊16.4將Multisim導(dǎo)入Labview2）要修改控制仿真循環(huán)的求解算法和時(shí)間設(shè)置，雙擊輸入節(jié)點(diǎn)，打開ConfigureSimulationParameters窗口。輸入如圖16-26的參數(shù)；在這些選項(xiàng)中使用本文后面提供參數(shù)，可以有效地在LabVIEW的波型圖表中顯示數(shù)據(jù)。也可以根據(jù)自己的需求改變這些參數(shù)。圖16-26節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置16.4將Multisim導(dǎo)入Labview3）在VI中添加仿真掛起(HaltSimulation)函數(shù)來停止控制仿真循環(huán)。右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到ControlDesign&Simulation?Simulation?Utilities?HaltSimulation。左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到程序框圖上，然后在布爾輸入上右鍵點(diǎn)擊并選擇Create?Control。這樣就可以在VI的前面板上創(chuàng)建一個(gè)布爾控件來控制程序的掛起，來停止仿真VI的運(yùn)行。如圖16-27所示。圖16-27添加HaltSimulation函數(shù)16.4將Multisim導(dǎo)入Labview3.放置MultisimDesignVI1）右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到ControlDesign&Simulation?Simulation?ExternalModels?Multisim?MultisimDesign，左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到控制與仿真循環(huán)之中，注意，這個(gè)VI必須放置到控制仿真循環(huán)中。將MultisimDesignVI放置到程序框圖上以后，會(huì)彈出選擇一個(gè)Multisim設(shè)計(jì)（SelectaMultisimDesign）對(duì)話框。在對(duì)話框中你可以直接輸出文件的路徑，或者瀏覽到文件所在的位置來進(jìn)行指定。如圖16-28所示。MultisimDesignVI會(huì)生成接線端，接線端的形式與Multisim環(huán)境中的MultisimDesignVI預(yù)覽一致，具有相對(duì)應(yīng)的輸入與輸出。如果接線端沒有顯示出來。左鍵點(diǎn)擊下雙箭頭，展開接線端。16.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖16-28放置MultisimdesignVIpreview16.4將Multisim導(dǎo)入Labview2）調(diào)用Labview子VI：在Labview的程序框圖中，打開函數(shù)選板，選擇前面設(shè)計(jì)好的子VI，放在控件與仿真循環(huán)中。如圖16-29所示。圖16-29調(diào)用子VI16.4將Multisim導(dǎo)入Labview3）分別為MultisimDesignVI和Labview子VI創(chuàng)建輸入和顯示控件。右鍵點(diǎn)擊輸入接線端，然后選擇Create?Control來完成創(chuàng)建命令。如圖16-30所示。圖15-31創(chuàng)建輸入及顯示控件16.4將Multisim導(dǎo)入Labview4）連接MultisimDesignVI和Labview子VI：這里涉及到數(shù)據(jù)匹配問題，打開Labview的即時(shí)幫助，可以看到Labview子VI的輸入端需要接入的數(shù)據(jù)類型。如圖16-31所示。圖16-31即時(shí)幫助16.4將Multisim導(dǎo)入Labview右擊程序框圖，打開函數(shù)選板，Programming?Array?BuildArray（編程>>數(shù)組>>創(chuàng)建數(shù)組）,如圖16-32所示。然后點(diǎn)擊左鍵并將其拖放到程序框圖中，將鼠標(biāo)指針放到BuildArray函數(shù)下面中間位置，會(huì)變成大小調(diào)整指針，然后左鍵點(diǎn)擊，拖動(dòng)函數(shù)，將BuildArray函數(shù)調(diào)整會(huì)兩個(gè)輸入端口。將MultisimDesignVI的位移（輸入端）連接到數(shù)組上面的輸入端口，電壓（輸出端）連接到數(shù)組下面的端口。這樣就可以創(chuàng)建一個(gè)兩個(gè)元素的一位數(shù)組。如圖16-33所示。16.4將Multisim導(dǎo)入Labview圖16-32創(chuàng)建數(shù)組圖16-33連接接口組成一維數(shù)組16.4將Multisim導(dǎo)入Labview現(xiàn)在需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)仿真時(shí)間波形來達(dá)到數(shù)據(jù)類型的匹配。打開程序框圖，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇ControlDesign&Simulation?Simulation?GraphUtilities?SimTimeWaveform，VI會(huì)自動(dòng)地放置一個(gè)波型圖表（Waveform），如圖16-34.但是我們這里不需要這個(gè)圖表（Waveform），所以要將它刪除。然后將SimulationTimeWaveform的輸出端與子Labview的VI連接。如圖16-35所示。圖16-35

設(shè)計(jì)完成的控件與仿真循環(huán)圖16-34SimulationTimeWaveform圖標(biāo)16.4將Multisim導(dǎo)入Labview5）整理前面板：打開前面板窗口，前面板的控件如圖16-36所示。圖16-36前面板圖16.4將Multisim導(dǎo)入Labview這里我們可以把輸入控件替換成其他的樣式，例如我們用一個(gè)滑竿或者旋鈕代替輸入控件。右鍵單擊位移輸入控件，單擊替換，然后選擇需要的數(shù)字輸入控件。這里我們選擇一個(gè)垂直的填充滑竿代替。并設(shè)置他的標(biāo)尺范圍為-0.6~0.6.如圖16-37所示。圖16-37整理好的前面板圖16.4將Multisim導(dǎo)入Labview6）開始仿真：單擊仿真開始按鈕開始仿真。如圖16-39所示.由結(jié)果可知設(shè)計(jì)基本符合要求。結(jié)果如下圖16-40所示。圖16-39仿真控制按鈕16.4將Multisim導(dǎo)入Labview(b)測量位移為0.4mm(a)測量位移為-0.2mm圖16-40實(shí)驗(yàn)結(jié)果16.5硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用16.5.1硬件連接

霍爾位移傳感器的安裝如圖16-40所示，電路調(diào)理部分和上面Multisim仿真的電路相同。16-40霍爾傳感器安裝示意圖16.5硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用◆開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片在磁鋼中間位置，再調(diào)節(jié)控制電流使霍爾調(diào)理電路輸出為零。連接電路輸出到數(shù)據(jù)采集卡NIPCI6014，由于輸入信號(hào)為接地信號(hào)，且輸入干擾少，所以采用非參考單端方式在通道0進(jìn)行信號(hào)采集，電路連接示意圖如圖16-41所示，其中V1正極就是霍爾位移測量電路的輸出電壓，和數(shù)據(jù)采集卡的通道0相連；負(fù)極為地信號(hào)，和數(shù)據(jù)采集卡的AISENSE端相連。16-41接地信號(hào)的連接16.5硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用

16.5.2軟件設(shè)計(jì)

1）數(shù)據(jù)采集卡的配置◆連接好數(shù)據(jù)采集卡，并安裝硬件驅(qū)動(dòng)程序。打開資源管理程序Measurement&AutomationExplorer，如圖16-42所示，本機(jī)系統(tǒng)DevicesandInterfaces子樹下可以看到數(shù)據(jù)采集卡PCI6014已經(jīng)安裝好，且知PCI6014只限于傳統(tǒng)NI-DAQ系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。

16.5硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用圖16-42Measurement&AutomationExplorer界面16.5硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用◆使用前需要對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的屬性進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)測試用到的輸入/輸出通道是否正常工作。在PCI6014上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Properties…”可對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，如圖16-43所示。在這個(gè)對(duì)話框中可對(duì)硬件作如下設(shè)置。圖16-43設(shè)備屬性對(duì)話框16.5硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用●System：包括設(shè)備的編號(hào)和Windows給卡分配的系統(tǒng)資源，在這個(gè)標(biāo)簽下單擊“TestResources”按鈕，彈出一個(gè)對(duì)話框，說明資源已