课程设计--基于labview虚拟仪器的压力测量

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1、一.引言虚拟仪器(Virtual工nstrument)是现代计算机技术和仪器技术完美结合的产物，是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。虚拟仪器利用加在计算机上的一组软件与仪器模块相连接，以计算机为核心，充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力提供对测量数据的分析和显示。虚拟仪器打破了传统仪器功能为厂家定义，用户无法修改的模式，利用虚拟仪器，用户可以很方便地组建自己的自动测试系统。电子仪器与计算机技术更深层次的结合产生了一种新的仪器模式:虚拟仪器(Virtual工nstr。ment)。虚拟仪器是指在通用算机上添加一层软件和一

2、些硬件模块，使用户操作这台通用计算机就像操作一台自己专门设计的仪器一样。虚拟仪器技术强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的概念。它是电子测试与仪器领域中发展方兴未艾的技术，特别适用于现代越来越复杂的测试系统。NI公司的LabVIEw是一套专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计的图形化编程软件。它增强了用户在标准的计算机上配以高效经济的硬件设备来构建自己的仪器系统的能力。将LabVIEW与一般的数据采集以及仪器设备加以组合，就可以设计出虚拟仪器，并将其应用于许多领域，而不像传统的仪器那样，受生产商所设计功能的限制。LabvIE

3、W提供一种像数据流一样的编程方式，用户只要连接各个逻辑框即可构成程序。它的基本程序单位是v工。LabvIEW通过图形编程的方法，建立一系列的VI，来完成用户指定的测试任务。对于简单的测试任务，可由一个VI完成;对于复杂的测试任务，则可按照模块设计的概念，把一项复杂的测试任务变成一系列的子任务。设计时，先设计各种VI以完成每项子任务，然后把这些VI组合起来以完成更大的任务，最后建成的顶层虚拟仪器就成为一个包括众多功能子虚拟仪器的集合。使用传统的程序设计语言开发仪器系统存在许多困难。开发者不仅要关心程序流程方面的问题，还必须考虑用户界面、数

4、据同步、数据表达等复杂的问题，这些问题在LabVIEw中都迎刃而解了。LabVIEW还带有多种基本的VI库。其中包括采用GP一工B、V工SA、VXI和串行接口的仪器的驱动程序。LabVIEw还拥有功能超强且庞大的分析函数库，其涵盖了统计、估计、回归分析、线性代数、信号生成、时域频域分析及数字滤波等众多科学领域。12二.设计任务虚拟仪器课程设计，是虚拟仪器课程的实践性教学坏节。是对学生学习虚拟仪器的综合性训练。要完成一门课程设计涉及到多方面的知识，涉及到许多实际知识与技能（编程、与测试技术）。对于“虚拟仪器课程设计”要求利用图形化编程软件

5、来完成编程、检测及观察测试的结果。了解力转换成电信号的工作原理，将金属丝电阻应变片附在弹簧的表面，测量出电阻应变片电阻的变化，可以计算出弹簧片受力的大小，设计虚拟压力测量仪，要求绘制出压力随时间的变化曲线，以表格的形式存放采集的数据。要求：　　1)综合运用计算机程序设计、虚拟仪器课程中学到的理论知识去完成课程设计。　　2)通过查资料来完成设计。　　3)分析出整个虚拟仪器的结构和组成，完成若干功能模块程序的编写。方案选择的原则是根据掌握的知识和资料，针对仪器的功能设计要求，以及经济性来进行方案选取。在这个过程中要使方案具有合理性、可靠性、

6、经济性、功能好、技术好等的优点。在课程设计中要多思、多想、多尝试。　4)学会在虚拟软件里调试程序，用自己编写的程序经过测试，观察测试的结果，并把测试结果复制剪切下来，以便分析和论证，形成一个完整的课程设计。5）设计要求有软、硬件两部分的设计内容。硬件部分要求设计出信号的采集并结合实验室的USB1208FS数据采集卡,设计信号调理电路。6）设计说明书要有软件和硬件电路的设计，即测试信号应能和数据采集卡相连（注意USB1208FS数据采集卡的标准电压值）。设计题目：虚拟仪器在压力测量中的应用设计了解力转换成电信号的工作原理，将金属丝电阻应变

7、片附在弹簧的表面，测量出电阻应变片电阻的变化，可以计算出弹簧片受力的大小，设计虚拟压力测量仪，要求绘制出压力随时间的变化曲线，以表格的形式存放采集的数据。12三.设计方案3.1应变测量原理半导体应变片可用于应力测量和应力分析，以及作为各种传感器的力一电转换元件，它基于金属丝在受拉或受压后发生弹性形变，其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特性实现的。   在金属丝变形的弹性范围内，电阻的相对变化△R／R与应变△L／L成正比，因而△R／R=K△L／L。其中，K为电阻应变片的灵敏系数。用应变片测量应变或应力时，是将应变片粘贴于被测对象上，在外

8、力作用下，被测对象表面产生微小机械变形，粘贴在其表面上的应变片亦随其发生相同的变化，因此应变片的电阻也发生相应的变化。当压力F在一定范围内时，应变εx以一个常数正比于F。   式中：L为两孔中心距的50％；