基于虚拟仪器的传感器原理及应用的课程设计.doc

传感器及应用的课程设计任务书2009.11检测技术与仪器目 录现状，现有的硬件条件4设计题目51、基于虚拟仪器和AD590制作一个八路温度巡检系统51.1、设计任务51.2、设计目的51.3、设计内容51.4、设计提示与分析61.4.1、AD590温度传感器简介61.4.2、一路信号的信号调理电路如下图61.4.3、多路开关CD4051的应用如下图72、基于虚拟仪器和超声波传感器制作一个超声波测距系统82.1、设计任务82.2、设计目的82.3、设计内容82.4、设计提示与分析83、基于虚拟仪器和光电传感器制作一个微型直流电机转速测量系统93.1、设计任务93.2、设计目的93.3、设计内容93.4、设计提示与分析94、基于虚拟仪器和硅光电池阵列制作一个光源位置定位测量系统104.1、设计任务104.2、设计目的104.3、设计内容104.4、设计提示与分析105、基于虚拟仪器和热电偶制作一个温度测量系统115.1、设计任务115.2、设计目的115.3、设计内容115.4、设计提示与分析116、基于虚拟仪器和应变片传感器制作一个电子称126.1、设计任务126.2、设计目的126.3、设计内容126.4、设计提示与分析127、基于虚拟仪器制作一个电位器传感器线性度标定系统137.1、设计任务137.2、设计目的137.3、设计内容137.4、设计提示与分析138、基于虚拟仪器和热敏电阻制作一个温度测量系统148.1、设计任务148.2、设计目的148.3、设计内容148.4、设计提示与分析149、基于虚拟仪器和PT100制作一个温度测量系统159.1、设计任务159.2、设计目的159.3、设计内容159.4、设计提示与分析15基于虚拟仪器的传感器及应用的课程设计现状，现有的硬件条件07检测今年进入大学三年级第一学期的学习，本学期主要课程有传感器及其应用、虚拟仪器、微机原理等课程。现在要进行传感器及其应用课程设计，因为单片机课程还没开设，故结合虚拟仪器进行传感器及其应用课程设计。本设计主要应用到的软件是LabVIEW，主要用到的设备是NI-PCI6251数据采集卡。通过在LabVIEW中编写程序，来实现对外围传感器的信号进行采集。然后在LabVIE中编写与设计题目相关数据处理程序，达到设计要求。NI-6251引脚如右图所示，其功能如下图所示。其有16单端模拟输入或8个差分模拟输入，分辨率为16位，采样率为1.25MS/s，不支持同步采样。最大电压范围 -10V10V。精度范围1920uV，敏感度范围112uV。最小电压范围 -100mV100mV。精度范围52uV，敏感度范围6uV。2个模拟输出，24个Digital I/O，2个定时计数器。LabVIEW软件中，有DAQ Assistant，如下图所示。其位置在Functions>>Measurement I/O>>NI-DAQmx内面。利用它，简单的配置数据采集卡，就可以直接获得与数据采集相连的外部信号，例如模拟信号，计数信号（定时器与计数器可获得周期、频率等信号），还可以接受和发出个24个TTL电平信号，进行对外围的有关数字信号的控制等。设计题目1、基于虚拟仪器和AD590制作一个八路温度巡检系统1.1、设计任务利用8个AD590温度传感器和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个可以同时监测8个温度测控点的温度状况，并能给出高低温报警。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。1.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关温度传感器的工作原理、加工工艺相关知识。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用温度传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。1.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的温度传感器的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。1.4、设计提示与分析1.4.1、AD590温度传感器简介AD590是一种集成温度传感器（类似的芯片还有LM35等），其实质是一种半导体集成电路。它利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VRE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测。式中，k是波耳兹曼常数；q是电子电荷绝对值。集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K（温度变化热力学温度1度输出变化10mV），温度0K时输出0，温度25时输出2.9815V。电流输出型的灵敏度一般为1µA/K，25时输出298.15µA。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端温度传感器。它主要特性如下：1） 流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度（开尔文）度数，即式中，IT为流过器件（AD590）的电流，单位为µA；T为温度，单位为K。2） AD590的测量范围为-55+150。3） AD590的电源电压范围为430V。电源电压从46V变化，电流IT变化1µA，相当温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V的反向电压。因而器件反接也不会损坏。4） 输出电阻为710M。5） AD590在出厂前已经校准，精度高。AD590共有I、J、K、L、M五挡。其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为±0.3。I档误差较大，误差为±10，应用时应校正。由于AD590的精度高、价格低、不需辅助电源、线性度好，因此常用于测量和热电偶的冷端补偿。1.4.2、一路信号的信号调理电路如下图1.4.3、多路开关CD4051的应用如下图2、基于虚拟仪器和超声波传感器制作一个超声波测距系统2.1、设计任务利用一对超声波接收/发送探头和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个超声波测距仪。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。2.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关超声波传感器的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计测量方案。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用温度传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。2.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的超声波传感器的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。2.4、设计提示与分析(略)3、基于虚拟仪器和光电传感器制作一个直流电机转速测量系统3.1、设计任务利用光电传感器和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个微型直流电机转速测量系统。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。3.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关光电传感器的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用光电传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。3.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的光电传感器的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。3.4、设计提示与分析(略)4、基于虚拟仪器和硅光电池阵列制作一个光源位置定位测量系统4.1、设计任务利用8个硅光电池排成一排，组成线性阵列，来粗略测量光源位置。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。4.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关硅光电池的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案法。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用硅光电池组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。4.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的硅光电池的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。4.4、设计提示与分析(略)5、基于虚拟仪器和热电偶制作一个温度测量系统5.1、设计任务利用热电偶和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个温度测量系统。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。5.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关热电偶的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用热电偶组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。5.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的热电偶的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。5.4、设计提示与分析(略)6、基于虚拟仪器和应变片传感器制作一个电子称6.1、设计任务利用应变片传感器和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个电子称。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。6.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关应变片传感器的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用应变片传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。6.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的应变片传感器的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。6.4、设计提示与分析(略)7、基于虚拟仪器制作一个电位器传感器线性度标定系统7.1、设计任务制作一个电位器（角度传感器）的标定系统，用于测量电位器的独立线性度。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。7.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关电位器传感器的工作原理、加工工艺相关知识。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用相关传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。7.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的电位器传感器的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。7.4、设计提示与分析(略)8、基于虚拟仪器和热敏电阻制作一个温度测量系统8.1、设计任务利用热敏电阻和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个温度测量系统。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。8.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关热敏电阻的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用热敏电阻组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。8.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的热敏电阻工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。8.4、设计提示与分析(略)9、基于虚拟仪器和PT100制作一个温度测量系统9.1、设计任务利用PT100和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个温度测量系统。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。9.2、设计目的1 通过本课程设计，使学生更进一步了解有关PT100的工作原理。2 综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。3 通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4 通过本课程设计，学生学会应用PT100组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5 通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。9.3、设计内容设计内容包括：1 详细了解所选用的PT100的工作原理，工作特性等。2 设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。3 用LabVIEW编写相关程序。4 列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5 详细的设计说明书一份。9.4、设计提示与分析(略)