第16章霍尔传感器的应用

1、第第1616章章 位移测量系统的设计位移测量系统的设计16.1 16.1 设计要求设计要求116.2 16.2 电路原理与设计电路原理与设计16.3 16.3 LabVIEW显示模块设计显示模块设计316.4 16.4 硬件验证与数据采集卡的应用硬件验证与数据采集卡的应用4216.116.1设计要求设计要求 用霍尔传感器设计一个量程范围为用霍尔传感器设计一个量程范围为-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm的位移测量仪。霍尔传感器是利用霍尔效应的位移测量仪。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。当霍尔元件作线性测实现磁电转换的一种传感器。当霍尔元件作线性测量时，最好选用灵敏度低

2、一点、不等位电位小、稳量时，最好选用灵敏度低一点、不等位电位小、稳定性和线性度优良的霍尔元件。当物体在一对相对定性和线性度优良的霍尔元件。当物体在一对相对的磁铁中水平运动时，在一定的范围内，磁场的大的磁铁中水平运动时，在一定的范围内，磁场的大小随位移的变化而发生线性变化，利用此原理可制小随位移的变化而发生线性变化，利用此原理可制成位移测量器。通过本设计，要掌握以下内容：成位移测量器。通过本设计，要掌握以下内容：16.1设计要求16.1设计要求1 1）了解霍尔传感器测量位移的原理；）了解霍尔传感器测量位移的原理；2 2）掌握霍尔元件的测量电路；）掌握霍尔元件的测量电路；3 3）测量电路硬件实现后

3、，当输出模拟信号，会用数）测量电路硬件实现后，当输出模拟信号，会用数 据采集卡进行采集；据采集卡进行采集；4 4）掌握采集后的信号在）掌握采集后的信号在LabVIEWLabVIEW中的处理，实现位中的处理，实现位 移值的显示；移值的显示；5 5）了解分别采用软件仿真和实际硬件电路时，在）了解分别采用软件仿真和实际硬件电路时，在Lab-Lab- VIEW VIEW中编程与处理的不同。中编程与处理的不同。16.2电路原理与设计16.2.1 16.2.1 传感器模型建立传感器模型建立 霍尔传感器基于霍尔效应，用公式表示如下：霍尔传感器基于霍尔效应，用公式表示如下： （16-116-1）式中式中: :

4、 V VH H为霍尔电压；为霍尔电压； K KH H为霍尔元件灵敏度；为霍尔元件灵敏度； I I为控制电流；为控制电流； B B为垂直于霍尔元件表面的磁感应强度。为垂直于霍尔元件表面的磁感应强度。两块相对的磁铁间形成磁场，当物体在沿垂直于磁场方向运两块相对的磁铁间形成磁场，当物体在沿垂直于磁场方向运动时，在一定的测量范围内，磁感应强度与位移的关系是动时，在一定的测量范围内，磁感应强度与位移的关系是近似线性的。所以输出电压与位移也存在线性关系。近似线性的。所以输出电压与位移也存在线性关系。NoImageHHVKIB16.2电路原理与设计图图16-116-1为实际霍尔传感器测量位移的特性。为实际霍

5、尔传感器测量位移的特性。NoImage图图16-1 16-1 霍尔位移传感器的特性霍尔位移传感器的特性16.2电路原理与设计可见在可见在-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm之间，电压位移关系近似线之间，电压位移关系近似线性。对实验数据进行拟合，由于实际数据是经过放大性。对实验数据进行拟合，由于实际数据是经过放大后的数据，在拟合前要将数据除以放大倍数。拟合后后的数据，在拟合前要将数据除以放大倍数。拟合后的数学表达式为：的数学表达式为：式中：式中： V VH H为霍尔元件输出电压，单位为为霍尔元件输出电压，单位为mVmV； X X为被测位移量，单位为为被测位移量，单位为mmmm。由以上分析

6、可知，霍尔位移传感器只在很小的范围由以上分析可知，霍尔位移传感器只在很小的范围 内呈线性，所以它是用来测量微小位移的。内呈线性，所以它是用来测量微小位移的。 151.7155(162)HVX16.2电路原理与设计在在MulitisimMulitisim中霍尔传感器模型的建立如图中霍尔传感器模型的建立如图16-216-2所示，所示，它的测量范围是它的测量范围是-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm。V1V1可模拟位移，可模拟位移，压控电压源压控电压源V2V2模拟霍尔元件随位移而变化的输出模拟霍尔元件随位移而变化的输出电压电压V VH H。 （a a） （b b） 图图16-2 16-2 霍

7、尔传感器模型霍尔传感器模型 图中图中1 1、2 2为激励电极；为激励电极；3 3、4 4为霍尔电极为霍尔电极16.2电路原理与设计16.2.2 16.2.2 放大电路设计放大电路设计霍尔电势一般在毫伏量级，在实际使用时必须加霍尔电势一般在毫伏量级，在实际使用时必须加放大电路，此处加的是差分放大电路，如图放大电路，此处加的是差分放大电路，如图16-316-3所示。所示。图图16-3 16-3 测量电路测量电路16.2电路原理与设计 16.2.3 16.2.3 电路仿真分析电路仿真分析1 1）交流分析）交流分析将图将图16-316-3所示电路的所示电路的1 1和和2 2节点之间改接一个交流电节点之

8、间改接一个交流电压源，设其幅值和相位分别为压源，设其幅值和相位分别为1V1V和和50Hz50Hz，然后对，然后对电路进行交流分析，设开始和终止频率分别为电路进行交流分析，设开始和终止频率分别为1Hz1Hz和和1MHz1MHz，输出节点选择节点，输出节点选择节点1212，其它设置按默认，其它设置按默认设置，仿真结果如图设置，仿真结果如图16-416-4所示，该放大电路的带宽所示，该放大电路的带宽约约100KHz100KHz。 16.2电路原理与设计 图图16-4 16-4 交流分析结果交流分析结果 图12-1为 Getting Started窗口 2 2）傅立叶分析）傅立叶分析电路的输入端仍然接

9、上面的交流源，对电路进行电路的输入端仍然接上面的交流源，对电路进行傅立叶分析，其设置如图傅立叶分析，其设置如图16-516-5所示，频率分辨率所示，频率分辨率（基本频率）项和采样停止时间项都可通过点击（基本频率）项和采样停止时间项都可通过点击其后的其后的“Estimate”Estimate”按钮进行估计，输出节点仍按钮进行估计，输出节点仍然选择然选择1212点，分析结果如图点，分析结果如图16-616-6所示，由图中表所示，由图中表格可知电路的总谐波失真（格可知电路的总谐波失真（THDTHD）较小，各次谐）较小，各次谐波的幅值也非常小。波的幅值也非常小。16.2电路原理与设计16.2电路原理与

10、设计 图图16-5 16-5 傅立叶分析设置傅立叶分析设置 图12-2（a）框图面板及函数模板图图16-6 16-6 傅立叶分析结果傅立叶分析结果16.2电路原理与设计16.2电路原理与设计3 3）直流扫描分析）直流扫描分析按图按图16-316-3所示输入端接霍尔传感器模型，对模拟实所示输入端接霍尔传感器模型，对模拟实际位移量的电压源际位移量的电压源V1V1进行直流参数扫描，分析设进行直流参数扫描，分析设置如图置如图16-716-7所示，扫描的范围为所示，扫描的范围为-0.6V-0.6V到到0.6V0.6V，每，每0.2V0.2V扫描一次，输出节点选择节点扫描一次，输出节点选择节点1212，扫

11、描的结果，扫描的结果如图如图16-816-8所示，可见在所示，可见在-0.6mm-0.6mm0.6mm0.6mm位移范围内，位移范围内，电路的输出近似线性。电路的输出近似线性。图12-2（b）前面板及控件模板16.2电路原理与设计 图图16-7 16-7 直流扫描分析设置直流扫描分析设置图图16-8 16-8 直流扫描分析结果直流扫描分析结果 16.2电路原理与设计4 4）传递函数分析）传递函数分析将放大电路的输入端改接一小信号直流电压源作将放大电路的输入端改接一小信号直流电压源作为输入源，然后进行传递函数分析，结果如图为输入源，然后进行传递函数分析，结果如图16-16-9 9所示，放大电路的

12、放大倍数约为所示，放大电路的放大倍数约为-4.8-4.8倍，电路输倍，电路输入阻抗约为入阻抗约为20K20K，输出阻抗约为，输出阻抗约为0.0240.024。图图16-916-9传递函数分析结果传递函数分析结果16.2电路原理与设计5 5）参数扫描分析）参数扫描分析滑动变阻器滑动变阻器R RW1W1的中心抽头打在中间位置不变，的中心抽头打在中间位置不变，对电阻对电阻R3R3的阻值进行参数扫描，分析其大小的变的阻值进行参数扫描，分析其大小的变化对电路放大倍数的影响。参数扫描的设置如图化对电路放大倍数的影响。参数扫描的设置如图16-1016-10（a a）和（）和（b b）所示，要分析的输出变量设

13、为）所示，要分析的输出变量设为输出节点与两输入节点之差的比值，即放大电路输出节点与两输入节点之差的比值，即放大电路的放大倍数。参数扫描的分析结果如图的放大倍数。参数扫描的分析结果如图16-1116-11所示，所示，由于电阻由于电阻R R4 4为为51K51K，所以当反馈回路上总的电阻，所以当反馈回路上总的电阻和和R R4 4的阻值不相等，即参数不对称时，放大倍数的阻值不相等，即参数不对称时，放大倍数并不等于反馈回路总电阻与并不等于反馈回路总电阻与R R1 1阻值的比值，还和阻值的比值，还和R R4 4有关。有关。16.2电路原理与设计（a a）分析参数设置）分析参数设置（b b）输出变量设置）

14、输出变量设置图图16-10 16-10 参数分析设置参数分析设置16.2电路原理与设计图图16-11 16-11 参数分析结果参数分析结果16.2电路原理与设计6 6）实验数据处理）实验数据处理电路调好后进行仿真，可得表电路调好后进行仿真，可得表16-116-1的实验结果。的实验结果。 表表16-1 16-1 实验结果实验结果NoImage图12-4 图标编辑用用MATLABMATLAB进行对表进行对表16-116-1的实验结果拟合后得：的实验结果拟合后得： 0773.74210.1625(163)UX 16.3 LabVIEW显示模块设计16.3.1 16.3.1 位移测量子程序的设计位移测

15、量子程序的设计 由上节式由上节式16-316-3可得位移表达式：可得位移表达式： 根据式根据式16-416-4可建立一个子可建立一个子VIVI，具体步骤如下：，具体步骤如下：从开始菜单中运行从开始菜单中运行“National Instruments LabVIEW 8.National Instruments LabVIEW 8.2”2”， 在在Getting StartedGetting Started窗口左边的窗口左边的FilesFiles控件里，选择控件里，选择Blank VIBlank VI建立一个新程序。建立一个新程序。NoImage00.1625(164)773.7421UX16.

16、3 LabVIEW显示模块设计框图程序的绘制：框图程序的绘制：为了解决数据转换问题，采用上个设计采用的数据转换的为了解决数据转换问题，采用上个设计采用的数据转换的第三种实现方法设计程序框图。用这种方法设计的子程序第三种实现方法设计程序框图。用这种方法设计的子程序在接口电路设计时就不用考虑数据转换了。利用在接口电路设计时就不用考虑数据转换了。利用For LoopFor Loop进行两次自动索引，使数据变为单个值显示，这里省去了进行两次自动索引，使数据变为单个值显示，这里省去了矩阵索引函数。需要注意的是，后面的数据通道不能设为矩阵索引函数。需要注意的是，后面的数据通道不能设为自动索引，否则输出将不

17、再是单个数值。图中自动索引，否则输出将不再是单个数值。图中InputInput为时域为时域信号采集器，它由控制模板信号采集器，它由控制模板I/OI/O模块里的波形函数经矩阵模块里的波形函数经矩阵化而成。连续的电压波形在外层化而成。连续的电压波形在外层ForFor循环内必须加一个波循环内必须加一个波形元素提取模块把形元素提取模块把Y Y值提取出来，否则数据在里层值提取出来，否则数据在里层ForFor循环循环中不能利用自动索引，达不到数据转换的目的。根据式中不能利用自动索引，达不到数据转换的目的。根据式16-416-4在里层在里层ForFor循环中用常数和运算函数构建程序框图，输循环中用常数和运算

18、函数构建程序框图，输出为位移值，如图出为位移值，如图16-1216-12所示。所示。16.3 LabVIEW显示模块设计图12-7 连接器和显示器件关联图图16-1216-12程序框图程序框图16.3 LabVIEW显示模块设计定义图标与连接器定义图标与连接器双击右上角图标编辑后如图双击右上角图标编辑后如图16-1316-13（a a）所示。用鼠）所示。用鼠标右键单击前面板窗口中的图标窗格，在快捷菜单标右键单击前面板窗口中的图标窗格，在快捷菜单中选择中选择Show ConnectorShow Connector，此时连接窗格为默认模式，此时连接窗格为默认模式，右键点选一种单输入单输出的模式，左

19、边窗格与时右键点选一种单输入单输出的模式，左边窗格与时域信号采集器域信号采集器InputInput相关联，右边窗格与位移显示相关联，右边窗格与位移显示相关联。关联后的连接器窗格见图相关联。关联后的连接器窗格见图16-1316-13（b b）。完）。完成上述工作后，将设计好的成上述工作后，将设计好的VIVI保存。保存。a a） （b b） 图图16-13 16-13 图标与连接器图标与连接器16.3 LabVIEW显示模块设计 16.3.2 16.3.2 接口电路的设计与编译接口电路的设计与编译关于接口的研究及关于接口的研究及LabVIEWLabVIEW仪器向仪器向MultisimMultisi

20、m的导的导入的原理请参照上一章的内容。本设计中接口电入的原理请参照上一章的内容。本设计中接口电路的设计与编译分以下几步：路的设计与编译分以下几步：把把MultisimMultisim安装目录下安装目录下SamplingLabVIEW Instru-SamplingLabVIEW Instru-mentsTemplatesInputmentsTemplatesInput文件夹拷贝到另外一个文件夹拷贝到另外一个地方。地方。16.3 LabVIEW显示模块设计在在LabVIEW LabVIEW 中打开步骤中所拷贝的中打开步骤中所拷贝的StarterInputI-StarterInputI-nstru

21、ment .lvprojnstrument .lvproj工程，如图工程，如图16-1416-14。接口电路的设。接口电路的设计是在计是在Starter Input Instrument.vitStarter Input Instrument.vit中进行。中进行。 图图16-14 StarterInputInstrument .lvproj16-14 StarterInputInstrument .lvproj工程图工程图16.3 LabVIEW显示模块设计打开打开Starter Input Instrument.vitStarter Input Instrument.vit的框图面板，完成

22、的框图面板，完成接口框图的设计。在数据处理部分，选择接口框图的设计。在数据处理部分，选择CASECASE结结构下拉菜单中的构下拉菜单中的Update DATAUpdate DATA选项进行修改。按选项进行修改。按框图中的说明，在结构框中右键点击选择框图中的说明，在结构框中右键点击选择Select a Select a VIVI，把在，把在LabVIEWLabVIEW完成的子完成的子VIVI添加在添加在Update Update DAT-ADAT-A框中即可。子框中即可。子VIVI输入端输入端InputInput与与MultisimMultisim的的对仪器的输入端相连，在子对仪器的输入端相连，

23、在子VIVI的输出端点击右键的输出端点击右键创建位移指示表，如图创建位移指示表，如图16-1516-15所示。所示。 程序框图设计好后，要进行前面板的设计，除了程序框图设计好后，要进行前面板的设计，除了要完成功能外，还要兼顾美观。设计好的前面板要完成功能外，还要兼顾美观。设计好的前面板如图如图16-1616-16所示。之后选择重命名，保存为所示。之后选择重命名，保存为proj4.vitproj4.vit。16.3 LabVIEW显示模块设计图图16-15 16-15 接口部分设计接口部分设计图图16-16 16-16 前面板设计前面板设计16.3 LabVIEW显示模块设计编译之前，要对虚拟仪

24、器进行基本信息设置。打开编译之前，要对虚拟仪器进行基本信息设置。打开 subVIs subVIs下的下的Starter Input Starter Input Instrument_multisimInformation.viInstrument_multisimInformation.vi的后面板，如图的后面板，如图16-1716-17所示，在仪器所示，在仪器IDID中和显示名称中填入唯一的标识，如中和显示名称中填入唯一的标识，如一起设为一起设为plotterproj4plotterproj4。同时把输入端口数设为。同时把输入端口数设为1 1，因为，因为只有一个电压输入；把输出端口设为只有一

25、个电压输入；把输出端口设为0 0，此模块不需，此模块不需要输出。设置完后另存为要输出。设置完后另存为proj4_multisimInformation.viproj4_multisimInformation.vi，注意前半部分的名字和接口程序部分的命名必须一致。注意前半部分的名字和接口程序部分的命名必须一致。16.3 LabVIEW显示模块设计图图16-17 16-17 虚拟仪器基本信息的修改虚拟仪器基本信息的修改16.3 LabVIEW显示模块设计编译属性设置：打开编译属性设置：打开Build SpecificationsBuild Specifications，右键，右键点击点击Sourc

26、e DistributionSource Distribution，选择属性设置，在保，选择属性设置，在保存目录和支持目录中，都将编译完成后要生成存目录和支持目录中，都将编译完成后要生成的库文件重命名，如的库文件重命名，如proj4proj4（.lib.lib）。同时在原文）。同时在原文件设置中选择总是包括所有包含的条目，如图件设置中选择总是包括所有包含的条目，如图16-1816-18所示。属性设置完成并保存后，再在所示。属性设置完成并保存后，再在Sour-Sour-ce Distributionce Distribution上点击右键，在弹出的菜单中选上点击右键，在弹出的菜单中选择择Buil

27、dBuild即可。即可。16.3 LabVIEW显示模块设计图图16-18 16-18 编译属性设置编译属性设置16.3 LabVIEW显示模块设计编译完成后，在编译完成后，在InputInput文件夹下生成一个文件夹下生成一个BuildBuild文件夹，文件夹，打开后把里面的文件复制到打开后把里面的文件复制到National National InstrumentsCircuit Design Suite 10.0InstrumentsCircuit Design Suite 10.0下的下的lvinstrumentslvinstruments文件夹中，这样就完成了虚拟仪器的导入，当再打文件

28、夹中，这样就完成了虚拟仪器的导入，当再打开开MultisimMultisim时，在时，在LabVIEWLabVIEW仪器下拉菜单下就会显示仪器下拉菜单下就会显示你所设计的模块（你所设计的模块（plotterproj4plotterproj4），如图），如图16-1916-19。图图16-19 Multisim16-19 Multisim下下LabVIEWLabVIEW仪器菜单仪器菜单16.3 LabVIEW显示模块设计霍尔位移测量电路的输出接设计好的显示模块，对霍尔位移测量电路的输出接设计好的显示模块，对电路调零后可得图电路调零后可得图16-2016-20的部分结果，可见设计结的部分结果，可见

29、设计结果基本符合要求。果基本符合要求。（a a）-0.2mm-0.2mm结果结果 （b b）0.4mm0.4mm结果结果图图16-20 16-20 实验结果实验结果16.4 硬件验证与数据采集卡的应用16.4.1 16.4.1 硬件连接硬件连接 霍尔位移传感器的安装如图霍尔位移传感器的安装如图16-2116-21所示。电路所示。电路调理部分和上面调理部分和上面MultisimMultisim仿真的电路相同。仿真的电路相同。16-21 16-21 霍尔传感器安装示意图霍尔传感器安装示意图16.4 硬件验证与数据采集卡的应用开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，开启电源，调节测微头使霍尔片在

30、磁钢中间位置，再调节控制电流使霍尔调理电路输出为零。连接电路再调节控制电流使霍尔调理电路输出为零。连接电路输出到数据采集卡输出到数据采集卡NI PCI6014NI PCI6014，由于输入信号为接地，由于输入信号为接地信号，且输入干扰少，所以采用非参考单端方式在通信号，且输入干扰少，所以采用非参考单端方式在通道道0 0进行信号采集，示意图如图进行信号采集，示意图如图16-2216-22所示，其中所示，其中V1V1正正极就是霍尔位移测量电路的输出电压，和数据采集卡极就是霍尔位移测量电路的输出电压，和数据采集卡的通道的通道0 0相连；负极为地信号，和数据采集卡的相连；负极为地信号，和数据采集卡的A

31、ISEAISENSENSE端相连。端相连。16-22 16-22 接地信号的连接接地信号的连接16.4 硬件验证与数据采集卡的应用 16.4.2 16.4.2 软件设计软件设计 1 1）数据采集卡的配置）数据采集卡的配置连接好数据采集卡，并安装硬件驱动程序。打开连接好数据采集卡，并安装硬件驱动程序。打开资源管理程序资源管理程序Measurement&Automation ExplorerMeasurement&Automation Explorer如如图图16-2316-23所示，本机系统所示，本机系统Devices and InterfacesDevices and Inte

32、rfaces子树子树下可以看到数据采集卡下可以看到数据采集卡PCI 6014PCI 6014已经安装好，且知已经安装好，且知PCI6014PCI6014只限于传统只限于传统NI-DAQNI-DAQ系统的数据采集。系统的数据采集。 16.4 硬件验证与数据采集卡的应用图图16-23 Measurement&Automation Explorer16-23 Measurement&Automation Explorer界面界面16.4 硬件验证与数据采集卡的应用使用前需要对数据采集卡的属性进行设置，同时使用前需要对数据采集卡的属性进行设置，同时测试用到的输入输出通道是否正常工作。在

33、测试用到的输入输出通道是否正常工作。在PCI6014PCI6014上点击右键选上点击右键选PropertiesProperties可对设备进行设可对设备进行设置，如图置，如图16-2416-24所示。在这个对话框中可对硬件作所示。在这个对话框中可对硬件作如下设置：如下设置：图图16-24 16-24 设备属性对话框设备属性对话框16.4 硬件验证与数据采集卡的应用SystemSystem：包括设备的编号和：包括设备的编号和WindowsWindows给卡分配的给卡分配的系统资源，在这个标签下单击系统资源，在这个标签下单击Test ResourcesTest Resources按钮，按钮，弹出一

34、个对话框，说明资源已通过测试弹出一个对话框，说明资源已通过测试; ; AI AI：包括设备默认的采样范围和信号的连接方：包括设备默认的采样范围和信号的连接方式（本设计选择非参考单端方式）式（本设计选择非参考单端方式）; ; AO AO：显示系统默认的模拟输出极性：显示系统默认的模拟输出极性BipolarBipolar，双，双极性表示模拟输出既包含正值也包含负值极性表示模拟输出既包含正值也包含负值; ; Accessory Accessory：数据采集卡的附件（：数据采集卡的附件（I/OI/O接线板），接线板），选选CB-68LP;CB-68LP; OPC OPC和和Remote AccessR

35、emote Access在本设计中没有用到。在本设计中没有用到。 16.4 硬件验证与数据采集卡的应用点击点击SystemSystem下的下的Test PanelTest Panel选项可对设备进行详细测选项可对设备进行详细测试，开始测试前按参考单端方式将试，开始测试前按参考单端方式将CB-68LPCB-68LP接线端接线端子的子的6868针与针与2222针、针、6767针与针与5555针分别连接起来，这样针分别连接起来，这样使数据采集卡的模拟输出使数据采集卡的模拟输出0 0通道为模拟输入通道为模拟输入0 0通道提通道提供信号。模拟输出测试如图供信号。模拟输出测试如图16-2516-25所示，

36、测试输出所示，测试输出0 0通道，可选择输出直流电压或正弦波，并可调节幅通道，可选择输出直流电压或正弦波，并可调节幅度。选模拟输入标签可进行模拟输入测试，如图度。选模拟输入标签可进行模拟输入测试，如图16-2616-26所示，产生的正弦波是由模拟输出通道所示，产生的正弦波是由模拟输出通道0 0提供提供的。的。16.4 硬件验证与数据采集卡的应用图图16-25 16-25 传统传统DAQDAQ模拟输出测试面板模拟输出测试面板图图16-26 16-26 传统传统DAQDAQ模拟输入测试面板模拟输入测试面板16.4 硬件验证与数据采集卡的应用回到模拟输入页下，还可选择输出直流电压，拖动回到模拟输入页

37、下，还可选择输出直流电压，拖动幅值滑块选择一个电压值，点击幅值滑块选择一个电压值，点击Update ChannelUpdate Channel按按钮，再回到模拟输入测试，观察直流电压输入情况。钮，再回到模拟输入测试，观察直流电压输入情况。但测试结束后需要回到模拟输出测试面板把电压值但测试结束后需要回到模拟输出测试面板把电压值拖回拖回0 0，然后点击，然后点击Update ChannelUpdate Channel，否则输出电压值，否则输出电压值会一直保持到关机。会一直保持到关机。16.4 硬件验证与数据采集卡的应用对设备测试后，需要建立一个虚拟通道对设备测试后，需要建立一个虚拟通道meterm

38、eter，建，建立虚拟通道的优点是通道的参数在通道建立时已立虚拟通道的优点是通道的参数在通道建立时已配置好，而不用在程序中设置。在图配置好，而不用在程序中设置。在图16-2316-23本机系本机系统统Data NeighborhoodData Neighborhood子树下右键点击子树下右键点击Traditional Traditional NI-DAQ Virtual ChannelsNI-DAQ Virtual Channels选择新建一个输入通道，选择新建一个输入通道，命名为命名为metermeter。通道设置中信号的连接方式选择非。通道设置中信号的连接方式选择非参考单端方式，其它选默认

39、设置即可。虚拟通道参考单端方式，其它选默认设置即可。虚拟通道建立后在编程中可被选择，在图建立后在编程中可被选择，在图16-2916-29有有“测量通测量通道道”选项，在下拉菜单中选择选项，在下拉菜单中选择metermeter通道，则程序通道，则程序的输入信号来自的输入信号来自metermeter虚拟通道。虚拟通道。16.4 硬件验证与数据采集卡的应用2 2）虚拟仪器程序设计）虚拟仪器程序设计从开始菜单中运行从开始菜单中运行“National Instruments LabVIEW National Instruments LabVIEW 8.2”8.2”， 在在Getting StartedG

40、etting Started窗口左边的窗口左边的FilesFiles控件里，控件里，选择选择Blank VIBlank VI建立一个新程序。建立一个新程序。根据设计目的来设计程序，得到图根据设计目的来设计程序，得到图16-2716-27的程序流的程序流程图。程图。开始电压信号单通道单点采集平滑数据求位移值计数？等待保存实验数据全部测量完毕？读取实验数据显示实验结果结束NYNY图图16-27 16-27 程序流程图程序流程图16.4 硬件验证与数据采集卡的应用16.4 硬件验证与数据采集卡的应用图图16-28 16-28 数据处理程序框图数据处理程序框图根据流程图，得图根据流程图，得图16-28

41、16-28的程序框图。的程序框图。16.4 硬件验证与数据采集卡的应用因为位移值是缓慢变化的输入信号，所以采用因为位移值是缓慢变化的输入信号，所以采用易用函数易用函数AI Sample ChannelAI Sample Channel进行单通道单点采进行单通道单点采集。由于电路输出数据的小范围波动，可对信集。由于电路输出数据的小范围波动，可对信号求平均值来得到一个稳定值，这里采样数用号求平均值来得到一个稳定值，这里采样数用MeanMean函数模块默认的值函数模块默认的值100100，平均化处理后的，平均化处理后的电压值根据式电压值根据式16-416-4经过几次运算后即得位移值。经过几次运算后即

42、得位移值。采样处理后的电压值需要乘以采样处理后的电压值需要乘以10001000，是因为经，是因为经数据采集卡采集到的电压信号的单位是伏，而数据采集卡采集到的电压信号的单位是伏，而计算公式中电压的单位为毫伏，所以需要进行计算公式中电压的单位为毫伏，所以需要进行转换。转换。16.4 硬件验证与数据采集卡的应用编程完成后，调整前面板中各控件的位置，并利编程完成后，调整前面板中各控件的位置，并利用用ControlsModernControlsModern下的修饰（下的修饰（DecorationsDecorations）子模版）子模版对前面板进行美化。调整好的前面板如图对前面板进行美化。调整好的前面板如图16-2916-29所所示。示。图图16-29 16-29 前面板设计前面板设计16.4 硬件验证与数据采