傳感器與檢測(cè)技術(shù)-實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2012

1、 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用專業(yè): 測(cè)控、信息工程 課程代碼: 6001369 總學(xué)時(shí): 總學(xué)分: 編寫單位: 測(cè)控技術(shù)與儀器系 編 寫 人: 林 艷 審 核 人: 審 批 人: 批準(zhǔn)時(shí)間: 年 月 日目 錄 實(shí)驗(yàn)一 箔式金屬應(yīng)變片性能及單臂、半橋、全橋性能比較與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)代碼1）3實(shí)驗(yàn)二 熱電式傳感器熱電偶、熱敏電阻測(cè)溫試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)代碼2）6實(shí)驗(yàn)三 基于上位機(jī)檢測(cè)的光電測(cè)速、測(cè)頻率綜合實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)代碼3）9實(shí)驗(yàn)四 基LABVIEW的霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性綜合實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)代碼4）12 實(shí)驗(yàn)五 數(shù)字存儲(chǔ)示波器原理和應(yīng)用（實(shí)驗(yàn)代碼5）15實(shí)驗(yàn)六 溫度檢測(cè)與

2、控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn) （實(shí)驗(yàn)代碼6） 19 附錄1：成績(jī)考核辦法23 附錄2：推薦教材、參考書23 實(shí)驗(yàn)一 箔式應(yīng)變片性能及單臂、半橋、全橋性能比較與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較試驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 1 觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；2 測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出；3 比較各橋路間的輸出關(guān)系；4 比較金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的各種的特點(diǎn)。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 測(cè)量直流單臂，半橋和全橋的輸出特性；2  比較溫度對(duì)單臂，半橋和全橋性能的影響；3  對(duì)單臂、半橋和全橋的靈敏度，線性度進(jìn)行比較；4 采用單臂電橋進(jìn)行測(cè)量，對(duì)金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片進(jìn)行靈敏度的比較。三、 實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材

3、料 直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）、電橋、差動(dòng)放大器、箔式應(yīng)變片、測(cè)微頭、（或雙孔懸臂梁、稱重砝碼）、電壓表。 四、 實(shí)驗(yàn)原理1. 金屬箔式應(yīng)變片性能及單臂、半橋、全橋性能本實(shí)驗(yàn)說明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測(cè)力傳感元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。優(yōu)點(diǎn): 穩(wěn)定性和溫度特性好；缺點(diǎn): 靈敏度系數(shù)小。電橋電路是最常用的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，

4、電阻的相對(duì)變化率分別為R1R1、R2R2、R3R3、R4R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且R1R2R3R4R，。4V RR24V R3 R1WDV圖1.1 單臂電橋測(cè)試原理圖由此可知，單臂，半橋，全橋電路的靈敏度依次增大。單臂電橋測(cè)試原理如圖1.1所示。如果 R1R2R3R4，則從上式中可以看出電橋中相鄰兩臂的應(yīng)變片受力應(yīng)相反。2. 半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)半導(dǎo)體材料的電阻率隨作用應(yīng)力而變化的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。對(duì)于長l，截面積S，電阻率的條形半導(dǎo)體應(yīng)變片，在軸向力F作用下： 應(yīng)變靈敏系數(shù) 式中，E 半導(dǎo)體應(yīng)變片材料的彈性模

5、量；L 半導(dǎo)體晶體材料的縱向壓阻系數(shù)，與晶向有關(guān)。特點(diǎn)：靈敏系數(shù)高（其靈敏度是金屬應(yīng)變片的幾十倍），可測(cè)微小應(yīng)變，機(jī)械遲滯和橫向效應(yīng)小，體積小。但溫度穩(wěn)定性差，靈敏系數(shù)非線性大，需補(bǔ)償。五、 主要技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)測(cè)試方法的理解和運(yùn)用。六、 實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)零。開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針方向旋到底），“、”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要變化，調(diào)零后關(guān)閉儀器電源。2按圖1.1將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。橋路中R1、R2、R3、和WD為電橋中的固定電阻和直流調(diào)平衡電位器，R為金屬箔式應(yīng)變

6、片（可任選上、下梁中的一片工作片）。直流激勵(lì)電源為±4V。3確認(rèn)接線無誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。調(diào)整電橋WD電位器，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。4旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下的運(yùn)動(dòng)，以懸臂梁水平狀態(tài)下電路輸出電壓為零為起點(diǎn)，向上和向下移動(dòng)各5mm，測(cè)微頭每移動(dòng)0.5mm記錄一個(gè)差動(dòng)放大器輸出電壓值，并列表。5. 半導(dǎo)體應(yīng)變片單臂電橋測(cè)試：保持差動(dòng)放大器增益不變，按圖1.1將實(shí)驗(yàn)部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路，將圖1.1中的R換為半導(dǎo)體應(yīng)變片，重復(fù)金屬箔式單臂電橋的步驟；位移mm電壓V6. 直流半橋：保持差動(dòng)放大器增

7、益不變，將R2換成與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相反的另一金屬箔式應(yīng)變片，（若R拉伸，換上去的應(yīng)為壓縮片）形成半橋。重復(fù)單臂電橋的步驟；7 直流全橋：保持差動(dòng)放大器增益不變，將R1換成與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相反的另一金屬箔式應(yīng)變片，（若R拉伸，換上去的應(yīng)為壓縮片），將 R3換成與應(yīng)變片R工作狀態(tài)相同的另一金屬箔式應(yīng)變片，形成全橋。重復(fù)單臂電橋的步驟。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用表格形式列出金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)；2. 分別在坐標(biāo)紙上繪出三種情況下的輸出特性曲線（X-V曲線）并在同一坐標(biāo)紙上描出此三條曲線，討論三種情況下的線性誤差，靈敏度；3. 用表格形式列出半導(dǎo)體應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙

8、上繪出金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋和半導(dǎo)體應(yīng)變片單臂電橋情況下的輸出特性曲線（X-V曲線）并在同一坐標(biāo)紙上描出此二條曲線，以便比較靈敏度，討論這二種情況下的線性誤差，靈敏度。例：直流單臂電橋1、  數(shù)據(jù)表2、X-V曲線3、最大線性誤差式中為非線性誤差。輸出值與理論直線的最大偏差絕對(duì)值。此處理論曲線取兩端點(diǎn)的連線。滿量程輸出VHVL為上下限標(biāo)稱值之差的絕對(duì)值，此處下限VL0所以VH。4、  靈敏度此處近似為輸出特性曲線兩端點(diǎn)連接直線的斜率。最后在同一坐標(biāo)紙上作出三種情況下的輸出特性曲線。通過以上比較可以得出什么樣的結(jié)論？并回答為什么應(yīng)變片傳感器常采用半橋式或全橋形式？5、重復(fù)以上步

9、驟，比較半導(dǎo)體應(yīng)變片和金屬箔式應(yīng)變片，通過以上比較可以得出什么樣的結(jié)論？并回答為什么采用半導(dǎo)體應(yīng)變片來測(cè)量微應(yīng)變？為什么盡管金屬應(yīng)變片的靈敏度很小，但仍在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用？八、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾； 2接插線插入插孔，以保證接觸良好，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂；3穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路；4. 進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)激勵(lì)電壓，差動(dòng)放大器增益、測(cè)微頭起始點(diǎn)位置等實(shí)驗(yàn)條件必須一致，否則就無可比性。九、 思考題 1. 為什么需要將放大器增益放到最大后再進(jìn)行調(diào)零？2. 應(yīng)變片的安裝位置如何？3. 半導(dǎo)體應(yīng)變片的特點(diǎn)是什么

10、？4. 增益放在什麼位置好？5. 你怎樣確定零點(diǎn)、量程和測(cè)量范圍？實(shí)驗(yàn)二 熱電式傳感器熱電偶、熱敏電阻測(cè)溫試驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 1、觀察了解熱電偶的結(jié)構(gòu)；2、熟悉熱電偶的工作特性；3、學(xué)會(huì)查閱熱電偶分度表；4、了解熱敏電阻的特性；5、比較熱電偶和熱敏電阻的特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 采用K型熱電偶進(jìn)行測(cè)溫2. 并通過計(jì)算算出環(huán)境溫度對(duì)溫度測(cè)量的影響；3. 采用熱敏電阻進(jìn)行測(cè)溫；4. 比較熱電偶和熱敏電阻的測(cè)溫特點(diǎn)、三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料 熱電偶、熱敏電阻RT、溫度變換器、加熱器、差動(dòng)放大器、電壓表、溫度計(jì)（自備）。 四、 實(shí)驗(yàn)原理1、熱電偶測(cè)溫：熱電偶是熱電式傳感器的一種，它可將溫度變化轉(zhuǎn)化

11、成電勢(shì)的變化，其工作原理是建立在熱電效應(yīng)的基礎(chǔ)上的。即將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如果兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生一定的電流（電勢(shì)），其大小與材料的性質(zhì)和結(jié)點(diǎn)的溫度有關(guān)。因此只要保持冷端溫度t0不變，當(dāng)加熱結(jié)點(diǎn)時(shí)，熱電偶的輸出電勢(shì)E會(huì)隨溫度t變化，通過測(cè)量此電勢(shì)即可知道兩端溫差，從而實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。本儀器中熱電偶為銅康銅熱電偶（K型）。2、熱敏電阻測(cè)溫：熱敏電阻是熱電式傳感器的一種，它可將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻變化以達(dá)到測(cè)量溫度的目的。熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料制成的熱敏元件，它具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)。熱電偶一般測(cè)高溫線性較好，熱敏電阻則用于200以下溫度較為方便。本實(shí)驗(yàn)

12、中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)。其定義為熱敏電阻在其自身溫度變化1時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量，可用下式表示為：式中B為熱敏電阻常數(shù)。本實(shí)驗(yàn)所用的熱敏電阻B=3200K。負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻其特性可以表示為： 式中RT、RT0分別為溫度T和T0時(shí)的電阻值。因此當(dāng)溫度變化時(shí)，熱敏電阻阻值的變化將導(dǎo)致由運(yùn)放組成的壓/阻變換電路的輸出電壓變化，其關(guān)系可表示為： 式中UT、U T0分別為溫度T和T0時(shí)的壓/阻變換電路的輸出電壓值。根據(jù)上面兩式：五、 主要技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)熱電偶的冷端處理，所測(cè)溫度的計(jì)算與修正。六、 實(shí)驗(yàn)步驟1、熱電偶的測(cè)溫試驗(yàn)步驟1) 調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器輸出為零。開啟儀器總電源并將儀器左下角的

13、7;15V電源開關(guān)置于“開”的位置。差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針方向旋到底） “+、-”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后，差動(dòng)放大器的兩個(gè)電位器的位置不要變化；2) 將熱電偶接入差動(dòng)放大器的雙端輸入，記錄數(shù)字表顯示的電壓值Ut；3) 打開加熱開關(guān)，觀察差動(dòng)放大器輸出電壓的變化，每隔1-2分鐘記錄一次電壓值，待溫度不再上升時(shí)（達(dá)到相對(duì)的熱穩(wěn)定狀態(tài)），記錄電壓表讀數(shù)，并求出溫度值；4) 本儀器上熱電偶是由兩支銅康銅熱電偶串接而成，熱電偶的冷端溫度為室溫，放大器的增益為100倍，計(jì)算熱電勢(shì)時(shí)均應(yīng)考慮進(jìn)去。用溫度計(jì)讀出熱

14、電偶參考端所處的室溫t1； E（t , to） = E（t , t1） + E（t1 , to） 實(shí)際電動(dòng)勢(shì) 測(cè)量所得電勢(shì) 溫度修止電動(dòng)勢(shì)式中E為熱電偶的電動(dòng)勢(shì)，t為熱電偶熱端溫度，to為熱電偶參考端溫度為0，t1為熱電偶參考端所處的溫度。查閱銅康銅熱電偶分度表，求出加熱端溫度t； 圖2.1 熱電偶測(cè)溫電路2、熱敏電阻的測(cè)溫試驗(yàn)步驟Rt測(cè)溫電橋放大電路VF圖2.2 熱敏電阻測(cè)溫電路1) 觀察裝于懸臂梁上封套內(nèi)的熱敏電阻，將熱敏電阻接入溫度變換器RT端口，調(diào)節(jié)“增益”旋鈕，使加熱前電壓輸出U0端的輸出電壓值盡可能大但不超量程，記錄U RT0值；2) 用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度，記錄T0值。（用國際溫標(biāo)

15、）；3) 打開加熱器，觀察溫度變換器輸出電壓的變化情況。每隔1分鐘，盡可能同時(shí)測(cè)出熱電偶、熱敏電阻傳感器的輸出電壓，記入數(shù)據(jù)表。直至電壓穩(wěn)定；4) 根據(jù)計(jì)算熱電偶的穩(wěn)定溫度值T, 計(jì)算第5點(diǎn)的溫度值T1。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 記錄熱電偶（UE t）、熱敏電阻（UR t）測(cè)量數(shù)據(jù)：室溫t=_序號(hào)12345測(cè)量值UE/VVETUR/VVRT1VRT計(jì)算值熱電偶計(jì)算最后的穩(wěn)定溫度值T熱敏電阻計(jì)算該點(diǎn)的溫度值T12、畫出測(cè)溫的電路并進(jìn)行相關(guān)說明，本試驗(yàn)將兩熱電偶串聯(lián)使用，說明所測(cè)的溫度的特點(diǎn)；3、 算出熱電偶所處的穩(wěn)定狀態(tài)溫度，詳細(xì)列出所有算法并說明理由；4、 說明環(huán)境

16、溫度對(duì)熱電偶測(cè)溫的影響，提出對(duì)冷端的處理方法；5、 說明負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻溫度特性，說明其測(cè)溫的特點(diǎn)。八、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 本儀器所使用的熱電偶是由兩只銅-康銅熱電偶串接而成的，熱電偶的冷端為室溫，熱端在懸臂梁上。放大器的增益為100倍，計(jì)算熱電勢(shì)時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)去。2. 因?yàn)閮x器中差動(dòng)放大器放大倍數(shù)100倍，所以用差動(dòng)放大器放大后的熱電勢(shì)并非十分精確，因此查表所得到的熱端溫度也為近似值。3. 盡可能同時(shí)測(cè)出熱電偶、熱敏電阻的輸出電壓，記入數(shù)據(jù)表。九、 思考題 1、  熱電偶分度表是如何做出回來的？2、為何將兩熱電偶串聯(lián)使用？3、  熱敏電阻有什么特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)三

17、基于上位機(jī)檢測(cè)的光電測(cè)速、測(cè)頻率綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)速測(cè)量是一個(gè)很重要的問題。通過該試驗(yàn)，達(dá)到以下綜合目的：1、了解光電轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理；2、掌握光電測(cè)速的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；3、學(xué)會(huì)通過測(cè)量脈沖計(jì)算轉(zhuǎn)速；4、了解計(jì)算機(jī)測(cè)速的基本環(huán)節(jié)；5、了解光電轉(zhuǎn)速中環(huán)境光對(duì)測(cè)速的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 采用光電轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行測(cè)速；2. 采用頻率計(jì)通過測(cè)量光電轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖計(jì)算轉(zhuǎn)速；3. 采用示波器通過測(cè)量光電轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖計(jì)算轉(zhuǎn)速；4. 通過數(shù)據(jù)采集板，經(jīng)過RS232與計(jì)算機(jī)通信進(jìn)行速度的測(cè)量與顯示。5. 采用人為干擾的方法，觀察環(huán)境光對(duì)光電測(cè)速的影響。三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及

18、材料 光電傳感器、光電變換器、測(cè)速電機(jī)及轉(zhuǎn)盤、電壓 / 頻率表2KHZ檔、示波器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)。圖3.1 光電傳感器（光電耦合器）四、 實(shí)驗(yàn)原理圖3.2 采用頻率計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)速傳感器是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的電子器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號(hào)。其工作原理如圖4.1所示。 光電式傳感器由獨(dú)立且相對(duì)放置的光發(fā)射器和收光器組成，通過光發(fā)射器和收光器之間并阻斷光線時(shí)，傳感器輸出信號(hào)。圖3.3 采用示波器的測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)盤結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，盤上共有 2個(gè)齒，將信號(hào)盤與電機(jī)安裝在一起，使其隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；傳感器固定在支架上，垂直于轉(zhuǎn)速盤

19、，當(dāng)轉(zhuǎn)速盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電傳感器就輸出矩形脈沖信號(hào)，每2個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)。信號(hào)盤旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)，等于其上的齒數(shù)。圖3.2采用頻率計(jì)通過測(cè)量光電轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖計(jì)算轉(zhuǎn)速；圖3.3采用示波器測(cè)轉(zhuǎn)速。光敏晶體管的特性：圖3.4 硅光敏管的伏安特性（a）硅光敏二極管；（b）硅光敏三極管圖3.5 硅和鍺光敏管的光譜特性圖3.6 光電脈轉(zhuǎn)換電路光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換：光電耦合器（如圖3.6中虛線所示）將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖，再進(jìn)行放大和整形，光電脈沖轉(zhuǎn)換電路如圖3.6所示。轉(zhuǎn)速的計(jì)算：在固定的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)生的脈沖個(gè)數(shù) (即頻率)，從而算出實(shí)際轉(zhuǎn)速。設(shè)固定的測(cè)量時(shí)間T (min)，計(jì)數(shù)器計(jì)取的

20、脈沖個(gè)數(shù)m，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出p個(gè)脈沖，對(duì)應(yīng)被測(cè)轉(zhuǎn)速為N (rmin)，則 f-=pN60，際轉(zhuǎn)速值N=60 fp。計(jì)算機(jī)測(cè)試：CSY系列傳感器綜合測(cè)試儀負(fù)責(zé)提供底層的多種傳感器的測(cè)試信號(hào)；數(shù)據(jù)采集卡完成信號(hào)的放大、A/D轉(zhuǎn)換并通過RS232串口將CSY系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀的測(cè)試信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，如圖3.7所示。RS232CSY型傳感器實(shí)驗(yàn)儀數(shù)據(jù)采集卡PC機(jī)（測(cè)試平臺(tái)）圖3.7 基于PC機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)采集卡已安裝于儀器內(nèi)部，其信號(hào)輸入端即為儀器上電壓/頻率表的VI端。十二位A/D轉(zhuǎn)換，精度為1/2048，量程分200Mv、1V、10V三檔，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集電壓范圍選擇量程，以獲得較高精度

21、。采集速度分單次和連續(xù)兩種模式，連續(xù)采集主要是對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)，速度1-7檔從20000次/秒100次/秒，用戶可以根據(jù)動(dòng)態(tài)信號(hào)的頻率選定采集速度。通訊約定（串行口RS232）：波特率2400，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)。安裝：數(shù)據(jù)采集卡使用計(jì)算機(jī)的COM14口進(jìn)行通訊，故計(jì)算機(jī)上的其他串行設(shè)備的安裝必須做到：BIOS中的設(shè)置正確，中斷號(hào)不能和通信口所占用的中斷號(hào)相沖突。“轉(zhuǎn)速”測(cè)試最低轉(zhuǎn)速為7.62轉(zhuǎn)/秒，信號(hào)頻率（脈沖信號(hào)）均要通過“轉(zhuǎn)速”插口送入采集卡中。上位測(cè)試界面如圖3.8所示。圖3.8 基于虛擬示波器的上位測(cè)試界面五、主要技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的整體把握。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 光電傳感器“光電

22、”端接光電變換器 端，VF端接示波器和電壓/頻率表2KHZ；2、注意安裝好光電傳感器位置，勿與信號(hào)盤盤面相擦；3、開啟電源，打開電機(jī)開關(guān)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，采用頻率法和周期法進(jìn)行測(cè)速：1）采用頻率測(cè)量法：將VF端接電壓/頻率表2KHZ，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n1,測(cè)得頻率f1；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n2,測(cè)得頻率f2,分別算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速；2）采用周期法：將VF端接示波器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n1,測(cè)得具有一定周期T1的方波；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n2, 測(cè)得具有一定周期T2的方波,分別算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速,并測(cè)出方波的幅值。注意：步驟1）和2）可同時(shí)進(jìn)行，用示波器觀察光電轉(zhuǎn)換器VF端，讀出波形頻率，與頻率表所示頻率比較； 4、觀察老師做微機(jī)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換的演示

23、試驗(yàn)：將CSY實(shí)驗(yàn)儀器的通信電纜與PC機(jī)的COM口相連接，在PC機(jī)上打開測(cè)試界面，將VF端接電壓/頻率表2KHZ，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n1,觀察PC機(jī)所測(cè)得頻率f1；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n2, 觀察PC機(jī)所測(cè)得頻率f2,與前兩種測(cè)試的方法相對(duì)比；5、人為干擾：通過手電將一較強(qiáng)光源照射儀器轉(zhuǎn)盤上方，觀察測(cè)試方波是否正常。低速中速高速脈沖幅值頻率測(cè)試法測(cè)試周期測(cè)試測(cè)試七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、分別記錄好采用頻率、周期測(cè)量法所測(cè)的數(shù)據(jù)，分別算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速并說明計(jì)算原理，并測(cè)脈沖的幅值，比較波器與頻率表的測(cè)試結(jié)果，說明測(cè)量差別的原因； 2、 說明微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成以及測(cè)試原理；3、 說明人為干擾產(chǎn)生的現(xiàn)象，從光

24、敏晶體管的頻譜特性入手分析其原因，說明光電傳感器在一般的環(huán)境下測(cè)量不受日光影響的原因；4、 說明本測(cè)試系統(tǒng)對(duì)速度的分辨力，并提出提高其分辨力的方法。八、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)光電傳感器勿與信號(hào)盤盤面相擦，否則易使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。九、思考題 1、 CSY實(shí)驗(yàn)儀器的速度信號(hào)是如何提供的？2、微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)是如何構(gòu)成的？通信的速度對(duì)測(cè)試有何影響？3、如果要想提高測(cè)試的分辨率，應(yīng)采用什么樣的措施？ 實(shí)驗(yàn)四 基LABVIEW的霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性綜合實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 1 了解霍爾式傳感器的工作原理；2 熟悉霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)； 3 學(xué)會(huì)用霍爾傳感器做靜態(tài)位移測(cè)試；4 了解基于LABVI

25、EW的測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 測(cè)量霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性；2 通過霍爾式傳感器進(jìn)行位移的測(cè)量；3  練習(xí)如果確定測(cè)試范圍；4 進(jìn)行LABVIEW的測(cè)試系統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)。三、 實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料 直流穩(wěn)壓電源、電橋、霍爾傳感器、差動(dòng)放大器、電壓表、測(cè)微頭。 四、 實(shí)驗(yàn)原理在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)B，在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓VH，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，VH稱為霍爾電壓：VH KHIB霍爾元件一旦制成，KH為常數(shù)。霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。霍爾傳感

26、器是由兩個(gè)環(huán)形磁鋼組成梯度磁場(chǎng)和位于梯度磁場(chǎng)中的霍爾元件組成，當(dāng)霍爾元件通以恒定的電流時(shí)，霍爾元件就有電勢(shì)輸出。如圖4.1 (a)所示的兩塊永久磁鐵相同極性相對(duì)放置，將霍爾元件置于中間，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，這個(gè)位置可以作為位移的零點(diǎn)。當(dāng)霍爾器件在Z軸方向位移DZ時(shí)，霍爾器件有一電壓UH輸出，其輸出特性如圖9-20(b)所示。只要測(cè)出UH值，即可得到位移的數(shù)值。位移傳感器的靈敏度與兩塊磁鋼間距離有關(guān)，距離越小，靈敏度越高。一般要求其磁場(chǎng)梯度大于0.03Tmm，這種位移傳感器的分辨率優(yōu)于10-6m。如果浮力、壓力等參數(shù)的變化能轉(zhuǎn)化為位移的變化，便可測(cè)出液位、壓力等參數(shù)。本設(shè)計(jì)中通過調(diào)節(jié)測(cè)微頭來調(diào)節(jié)霍

27、爾器件在磁場(chǎng)中的位移。其測(cè)量推導(dǎo)如下：VH KHIBB = k B xVH KHI k B xK= KH I k BVH = K x 圖4.1 霍爾位移測(cè)量測(cè)量原理圖如圖4.2所示。WDR2V差放 電壓表圖4.2 測(cè)量原理圖基于LABVIEW的測(cè)試：所謂虛擬儀器就是以計(jì)算機(jī)作為儀器統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、存儲(chǔ)、回放、調(diào)用、顯示及文件管理等智能化功能，同時(shí)把傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能和面板控件軟件化，使之與計(jì)算機(jī)結(jié)合構(gòu)成一臺(tái)從外觀到功能都完全與傳統(tǒng)硬件儀器相同，同時(shí)又充分享用了計(jì)算機(jī)智能資源的全新儀器系統(tǒng)，其中最有代表性的圖形化編程軟件就是美國NI公司推出的Labview(laborat

28、ory virtual instrument engineering workbench即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái))。CSY系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀自帶數(shù)據(jù)采集卡，其廠家自行開發(fā)了一個(gè)很簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集上位界面，但難以滿足多種測(cè)試與數(shù)據(jù)處理功能。本實(shí)驗(yàn)充分利用現(xiàn)有的CSY系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀，通過串口與計(jì)算機(jī)通信，并在LabVIEW軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)采集與顯示，并可將MATLAB與LabVIEW相結(jié)合，利用其強(qiáng)大的計(jì)算功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、曲線擬合、結(jié)果判定等功能，提升了傳統(tǒng)儀器的性能，實(shí)現(xiàn)了儀器功能的開放。CSY系列傳感器綜合測(cè)試儀負(fù)責(zé)提供底層的多種傳感器的測(cè)試信號(hào)；數(shù)據(jù)采集卡完成信號(hào)

29、的放大、A/D轉(zhuǎn)換并通過RS232串口將CSY系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀的測(cè)試信號(hào)送入計(jì)算機(jī)。在LabVIEW下開發(fā)的程序稱為虛擬儀器，通過編制軟件可以在有限的設(shè)備基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬儀器VI(Virtual Instrument)的各種自定義功能，大大擴(kuò)展了儀器的功能。測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。圖4.4 虛擬電壓表前面板RS232CSY型傳感器實(shí)驗(yàn)儀數(shù)據(jù)采集卡PC機(jī)（LABVIEW測(cè)試平臺(tái)）圖4.3 基于LABVIEW的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖測(cè)試所設(shè)計(jì)的虛擬電壓表如圖4.4所示。五、 主要技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)零點(diǎn)和測(cè)試范圍的確定。六、 實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)零。開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針方向旋到底），“、”輸

30、入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要變化。如需使用毫伏表，則將毫伏表輸入端對(duì)地短路，調(diào)整“調(diào)零”電位器，使指針居“零”位。拔掉短路線，指針有偏轉(zhuǎn)是有源指針式電壓表輸入端懸空時(shí)的正常情況。調(diào)零后關(guān)閉儀器電源；2. 按圖4.2接線；裝上測(cè)微頭，調(diào)節(jié)振動(dòng)圓盤上、下位置，使霍爾元件位于梯度磁場(chǎng)中間位置；3. 將差動(dòng)放大器增益放在適度的位置（認(rèn)真理解“適度”的含義）；4. 開啟電源，調(diào)節(jié)電橋WD，使差放輸出為零；5. 上、下移動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，使差放正負(fù)電壓輸出對(duì)稱；6上、下移動(dòng)測(cè)微頭各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電

31、壓值。7. 如所測(cè)的數(shù)據(jù)不對(duì)稱，應(yīng)重新調(diào)整零點(diǎn)再測(cè)；8. 最后將測(cè)微頭的移動(dòng)范圍超過3.5mm，觀察將出現(xiàn)什么現(xiàn)象；9. 觀察老師做基于LABVIEW的測(cè)試的演示實(shí)驗(yàn)：將CSY實(shí)驗(yàn)儀器的通信電纜與PC機(jī)的COM口相連接，在PC機(jī)上打開LABVIEW的測(cè)試界面，調(diào)出如圖4.4所示虛擬電壓表進(jìn)行測(cè)試。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 上、下移動(dòng)測(cè)微頭各3.5mm，每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值并記入下表，作出VX曲線，求出靈敏度及線性。X(mm)V(v)2. 說明為了使使差放正負(fù)電壓輸出對(duì)稱，如何確定測(cè)量的零點(diǎn)；3. 說明如何調(diào)節(jié)“適度”的差動(dòng)放大器增益；4. 如將測(cè)微頭的移動(dòng)至極限位置，分析觀察的現(xiàn)象；

32、5. 說明基于LABVIEW的測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成以及測(cè)試原理，列舉其優(yōu)越性。八、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)直流激勵(lì)電壓須嚴(yán)格限定在2V，絕對(duì)不能任意加大，以免損壞霍爾元件。九、 思考題 1. 霍爾元件的可測(cè)量那些量？2. 集成霍爾傳感器有什么特點(diǎn)？3. 基于LABVIEW的測(cè)試系統(tǒng)與CSY儀器廠家設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)測(cè)試有什么相同點(diǎn)？各有什么特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)五 電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻和測(cè)周的原理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜蝿?wù)1. 了解頻率測(cè)量的基本原理。2. 了解電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻/測(cè)周的基本功能。3. 熟悉電子計(jì)數(shù)器的使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 頻率測(cè)量，并了解測(cè)頻方式下：閘門時(shí)間與測(cè)量分辨率關(guān)系。2. 周期測(cè)量，并了解測(cè)周方式下：時(shí)標(biāo)、周期倍

33、增與測(cè)量分辨率關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)器材1. 計(jì)算機(jī) 臺(tái)2. SJ-8002B電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱 臺(tái)3. Q9連接線 根四、實(shí)驗(yàn)原理1.測(cè)頻原理所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間變化的次數(shù)。電子計(jì)數(shù)器是嚴(yán)格按照fN/T的定義進(jìn)行測(cè)頻，其對(duì)應(yīng)的測(cè)頻原理方框圖和工作時(shí)間波形如圖5-1 所示。從圖中可以看出測(cè)量過程：輸入待測(cè)信號(hào)經(jīng)過脈沖形成電路形成計(jì)數(shù)的窄脈沖，時(shí)基信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生計(jì)數(shù)閘門信號(hào)，待測(cè)信號(hào)通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，即可得到其頻率。若閘門開啟時(shí)間為T、待測(cè)信號(hào)頻率為fx，在閘門時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為N，則待測(cè)頻率為 fx = N/T (5-1)若假設(shè)閘門時(shí)間為1s，計(jì)數(shù)器的值為1000，則待測(cè)信號(hào)頻率

34、應(yīng)為1000Hz或1.000kHz，此時(shí)，測(cè)頻分辨力為1Hz。圖5-1 測(cè)頻原理框圖和時(shí)間波形2.測(cè)周原理由于周期和頻率互為倒數(shù)，因此在測(cè)頻的原理中對(duì)換一下待測(cè)信號(hào)和時(shí)基信號(hào)的輸入通道就能完成周期的測(cè)量。其原理如圖5-2所示。 圖5-2 測(cè)周原理圖待測(cè)信號(hào)Tx通過脈沖形成電路取出一個(gè)周期方波信號(hào)加到門控電路，若時(shí)基信號(hào)(亦稱為時(shí)標(biāo)信號(hào))周期為To，電子計(jì)數(shù)器讀數(shù)為N，則待測(cè)信號(hào)周期的表達(dá)式為 （5-2）例如：fx = 50Hz，則主門打開1/50Hz（= 20ms）。若選擇時(shí)基頻率為fo = 10MHz，時(shí)基To0.1us，計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)為 = 200000 個(gè)，如以ms為單位，則計(jì)數(shù)器

35、可讀得20.0000(ms) ，此時(shí)，測(cè)周分辨力為0.1us。五、實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（1）按照?qǐng)D5-3所示的方法連線，S602接“no”端。 （2）先打開實(shí)驗(yàn)箱電源，電源指示燈“亮”。然后在PC機(jī)上運(yùn)行主界面程序，如圖58所示，再從主界面進(jìn)入“電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)室”，其界面如圖54所示，最后選擇實(shí)驗(yàn)二，軟件則自動(dòng)打開了電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻和測(cè)周的界面。圖53 實(shí)驗(yàn)連接框圖圖54 主程序界面2. 按如圖5-6所示,連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。圖5-6 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)器材連接圖說明：被測(cè)輸入信號(hào)有兩種接法，一種是如圖5-6所示的，由外接信號(hào)發(fā)生器連接實(shí)驗(yàn)箱測(cè)頻輸入fx的BNC插座；一種是如圖5-6所示的，由實(shí)驗(yàn)箱上的信號(hào)源

36、Aout1(或Aout2)連接實(shí)驗(yàn)箱測(cè)頻輸入fx的BNC接頭，并用示波器監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)的幅度和頻率大小。然后按照電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻/測(cè)周實(shí)驗(yàn)運(yùn)行電子計(jì)數(shù)器程序進(jìn)行測(cè)量。4.電子計(jì)數(shù)器的面板如圖5-7所示。圖5-7 虛擬電子計(jì)數(shù)器面板使用說明：（1）當(dāng)選擇測(cè)頻/測(cè)周按鈕置“測(cè)頻”時(shí)，可選“閘門時(shí)間”分別為：1ms,10ms,100ms,1s,10s，時(shí)標(biāo)選擇旋鈕不使能；（2） 當(dāng)選擇測(cè)頻/測(cè)周按鈕置“測(cè)周”時(shí)，可選“周期倍乘”分別為：×1，×10，×100，×1000，×10000。時(shí)標(biāo)選擇旋鈕可選10MHz,1MHz,100KHz,10KHz,1KH

37、z。（3）當(dāng)選擇“自動(dòng)”按鈕時(shí)，測(cè)頻/測(cè)周按鈕、時(shí)標(biāo)選擇旋鈕和測(cè)頻/測(cè)周按鈕不使能，將自動(dòng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)與中界頻率的大小關(guān)系來確定采用測(cè)頻或測(cè)周方式，并顯示相關(guān)內(nèi)容。注意：在“測(cè)周”模式下，若選擇大的周期倍乘系數(shù)，測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)，測(cè)量時(shí)間回很長。5.電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻/測(cè)周實(shí)驗(yàn)（1） 利用實(shí)驗(yàn)箱上的信號(hào)源產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)，波形可分別為方波、正弦波、三角波，幅度為1V5V,由虛擬電子計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行“測(cè)頻”，選擇不同的閘門時(shí)間，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較和分析。記錄測(cè)量的頻率值，并填入表5-1：表5-1 信號(hào)頻率閘門時(shí)間10Hz100Hz1kHz10kHz100kHz1MHz1ms10ms0.1s1s10s（

38、2） 利用實(shí)驗(yàn)箱上的信號(hào)源產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)，由虛擬電子計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行“測(cè)周”，選擇不同的周期倍乘，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較和分析。記錄測(cè)量的周期值，并填入表5-2：表5-2信號(hào)周期周期倍乘0.1s(10Hz)10ms(100Hz)1ms(1kHz)0. 1ms(10kHz)10us(100kHz)1us(1MHz)1101001000可不做10000可不做可不做（3）利用實(shí)驗(yàn)箱上的信號(hào)源產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)，由虛擬電子計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，選擇“自動(dòng)方式”，觀察儀器自動(dòng)選擇的“測(cè)頻或測(cè)周”模式，記錄測(cè)量的頻率值和周期值選擇不同的周期倍乘，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較和分析，并填入表5-3：表1-5信號(hào)頻率10H

39、z100Hz1kHz10kHz100kHz1MHz測(cè)頻/測(cè)周模式實(shí)測(cè)頻率實(shí)測(cè)周期六、思考和練習(xí)1、分析以上測(cè)量數(shù)據(jù)，在電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻過程中，閘門時(shí)間對(duì)測(cè)量分辨力有何影響？2、時(shí)標(biāo)選擇對(duì)電子計(jì)數(shù)器測(cè)周分辨力有何影響？實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字存儲(chǔ)示波器原理和應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜蝿?wù)1了解示波測(cè)量的基本原理。2熟悉虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的操作，對(duì)幾種典型電壓波形進(jìn)行參數(shù)測(cè)量并觀察雙蹤波形的顯示。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量周期信號(hào)的幅值、頻率。2、非周期信號(hào)的測(cè)量、存儲(chǔ)、回放。三、實(shí)驗(yàn)器材1SJ-8002B電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)2計(jì)算機(jī) 1臺(tái)3信號(hào)源（也可以使用本實(shí)驗(yàn)箱的DDS信號(hào)源） 2臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理1數(shù)字示波器原理數(shù)字存儲(chǔ)示波

40、器是用 A/D 變換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 RAM 中。當(dāng)有需要時(shí)，將 RAM 中存儲(chǔ)的內(nèi)容調(diào)出，通過 LCD 用點(diǎn)陣或連線的方式再現(xiàn)波形，其原理框圖可以參考圖61。在這種示波器中信號(hào)處理和信號(hào)顯示功能是分開的，它的性能主要取決于進(jìn)行信號(hào)處理的AD、RAM 和微處理器的性能。由于采用 RAM 存儲(chǔ)器，可以快寫數(shù)慢讀數(shù)，使得即使在觀察緩慢信號(hào)時(shí)也不會(huì)有閃爍現(xiàn)象。2虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器組成圖61 虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器虛擬示波器將計(jì)算機(jī)和測(cè)量系統(tǒng)融合于一體，用計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件的功能，用計(jì)算機(jī)的顯示器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器物理面板。通過相關(guān)的軟件可以設(shè)計(jì)出的操作方便

41、、形象逼真的儀器面板，不僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)示波器的功能，而且具有存儲(chǔ)、再現(xiàn)、分析、處理波形等特點(diǎn)，還可以進(jìn)行各種信號(hào)的處理、加工和分析，完成各種規(guī)模的測(cè)量任務(wù)。而且儀器的體積小、耗電少，方便攜帶，可以在不同的計(jì)算機(jī)上使用。因此，在SJ-8002B中，也引用了虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。其中的信號(hào)調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的SRAM以及控制邏輯都在是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，計(jì)算機(jī)主要起到了數(shù)據(jù)的處理和顯示的作用。3SJ-8002B電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱示波器硬件結(jié)構(gòu)（1）測(cè)試范圍及采集參數(shù)調(diào)整范圍測(cè)試電壓幅度范圍：20V20V（峰峰值）測(cè)量頻率范圍：1Hz1MHz采樣時(shí)鐘：timebase序號(hào)0123456

42、789采樣時(shí)鐘20M20M20M20M20M20M20M20M20M20Mtimebase序號(hào)10111213141516171819采樣時(shí)鐘10M5M2.5M1M500K250K100K50K25K12.5K可程控增益：Div序號(hào)0123456789通道總增益20105210.50.20.10.050.02數(shù)據(jù)緩存深度：64KB對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，顯示波形的峰值、平均值、有效值和頻率、周期等參數(shù)。（2）硬件原理圖 圖62 SJ8002B示波器硬件原理圖圖62為示波器模塊的原理框圖。由圖可見，高速采集的雙通道是完全獨(dú)立的，因此可以完成多種不同的測(cè)試任務(wù)，實(shí)現(xiàn)虛擬雙蹤數(shù)字存儲(chǔ)示波器的各種功能。4 數(shù)據(jù)處理根據(jù)采集的波形數(shù)據(jù)，計(jì)算出被測(cè)信號(hào)的有效值、均值、峰值、頻率。離散信號(hào)的電壓平均值及峰值的數(shù)學(xué)表達(dá)