基於虛擬儀器的傳感器實踐 高等院校电工电子技术规划教材·教育部高等学校电工电子基础课教学指导委员会规划教材·普通高等院校"十三五"规划教材:基于虚拟仪器的传感器实践

本書整合了傳感器測試技術、LabVIEW編程設計、基於Multisim的電路設計與模擬、測試系統集成和拓展等相關內容，依據“基礎實踐”“設計應用”和“綜合拓展”三大模塊呈現全部實踐、設計和系統案例。第1章主要涉及常用基本物理量的測量方法及相應傳感器介紹；第2章主要介紹虛擬儀器LabVIEW2015與Multisim13兩款模擬軟件的使用方法，以及數據採集系統與NI數據採集設備；第3章主要介紹基於LabVIEW模擬軟件的測量系統設計方法；第4章主要介紹如電阻應變片、霍爾傳感器等的建模與測量電路模擬方法；第5章主要介紹基於虛擬儀器的各種測量系統的構建與評價的案例。本書可作為高等院校學生實踐環節的教材，也可供工程技術人員參考。

前言
第1章基礎實踐1 
1.1轉速的測量1 
1.2電信號的測量4 
1.3光強調製式光纖位移傳感器特性測試12 
1.4電阻應變片傳感器特性和應變測試13 
1.5電感和電容傳感器特性測試17 
1.6顯示記錄儀器特性和溫度傳感器時間常數測試21 
1.7電渦流傳感器的靜態標定及振幅測量26 
1.8熱敏電阻溫度與頻率轉換電路的應用28 
1.9愛潑斯坦方圈鐵損耗的測量31 
1.10數字顯示多溫度傳感器測溫35 
1.11小型壓縮機系統動靜態壓力、溫度和轉速的測試40 
1.12壓電傳感器測量加速度、速度和位移46 

第2章虛擬儀器工具設計編程簡介48 
2.1 LabVIEW開發環境簡介48 
2.1.1 LabVIEW簡介48 
2.1.2 LabVIEW軟件的安裝與啟動49 
2.1.3前面板51 
2.1.4程序框圖51 
2.1.5 LabVIEW程序運行與調試技術54 
2.1.6 LabVIEW數據流的理解56 
2.1.7程序框圖中的條件結構和循環結構56 
2.1.8數組與簇57 
2.1.9波形顯示控件61
2.1.10子VI64 
2.1.11 MathScript節點66 
2.2 Multisim 13開發環境簡介67 
2.2.1 Multisim 13發展歷程與特點67 
2.2.2 Multisim 13安裝方法69 
2.2.3 Multisim 13用戶界面70 
2.2.4 Multisim 13電路仿真方法73 
2.2.5 Multisim 13電路仿真實例78 
2.3數據採集系統與NI數據採集設備80 
2.3.1數據採集原理與採集測量系統組成80 
2.3.2 NI myDAQ便攜式學生實驗平台簡介83 
2.3.3 NI myDAQ虛擬儀器軟面板86 
2.4模擬信號不同輸出模式和測量系統接線方式91 

第3章虛擬儀器設計應用實踐94 
3.1 LabVIEW基礎設計94 
3.1.1模擬溫度測量94 
3.1.2溫度的實時採集與顯示96 
3.1. 3溫度測量與分析97 
3.1.4具有報警功能的溫度測量101 
3.1.5具有數據保存功能的溫度測量104 
3.2 LabVIEW的信號採集105 
3.2.1採樣定理驗證和採樣頻率選擇105 
3.2.2量程範圍和分辨率的選擇106 
3.2.3仿真所需數據採集設備109
3.2.4基於NI MAX的設備自檢和採集任務創建111 
3.2.5基於DAQ助手的數據採集113 
3.2.6基於NI-DAQmx API的數據採集116 
3.2.7基於DAQ助手的模擬輸出121 
3.2.8基於NI-DAQmx API的模擬輸出123 
3.2.9基於MAX和NI-DAQmx API的數字輸入輸出126 
3.3 LabVIEW信號分析與處理130 
3.3.1仿真信號產生與時域分析130 
3.3.2信號的頻譜分析132 
3.3.3數字濾波器設計137 
3.3.4曲線擬合和非線性擬合142 
3.4基於GPIB接口的儀器控制測量系統147 
3.5基於LabVIEW軟磁材料交流磁特性自動測試159 
3.6模擬濾波器設計和特性測試及數字濾波器類型比較166 

第4章傳感器建模和調理電路設計與仿真176 
4.1電阻應變片稱重電路設計與仿真176 
4.1.1設計任務176 
4.1.2模型建立與電路設計176 
4.1.3稱重電路綜合仿真178 
4.2霍爾傳感器測量位移電路設計與仿真186 
4.2.1設計任務186 
4.2.2模型建立與電路設計186 
4.2.3電路仿真分析188
4.3熱電偶冷端補償測溫電路設計與仿真192 
4.3.1設計任務192 
4.3.2模型建立與電路設計192 
4.3.3測溫電路綜合仿真194 
4.4鉑電阻測溫電路設計與仿真198 
4.4.1設計任務198 
4.4.2模型建立198 
4.4.3恆壓式鉑電阻測溫電路的設計與仿真199 
4.4.4電橋式鉑電阻測溫電路的設計與仿真207 
4.4.5雙恆流源式鉑電阻測溫電路的設計與仿真210 
4.5電感傳感器測距電路設計與仿真213 
4.5.1設計任務213 
4.5.2模型建立214 
4.5.3測距電路設計與仿真214 
4.6電容傳感器測距電路設計與仿真220 
4.6.1設計任務220 
4.6.2模型建立221 
4.6.3測距電路的設計與仿真221 
4.7壓力傳感器壓力測量電路設計與仿真226 
4.7.1設計任務226 
4.7.2模型建立與電路設計226 
4.7 .3壓力測量電路綜合仿真228 
4.8 AD590集成溫度傳感器測溫電路設計與仿真230 
4.8.1設計任務230 
4.8.2模型建立231 
4.8.3測溫電路設計與仿真231

第5章基於虛擬儀器的綜合拓展實踐234 
5.1基於開關式光電傳感器轉速測量系統的設計與實現234 
5.2基於FFT的波形分解與合成的設計與實現235 
5.3基於頻譜分析法和相關法測量相位差的設計與實現240 
5.4基於光纖位移傳感器測距系統的設計與實現246 
5.5基於電阻應變片稱重系統的實現248 
5.6基於差動變壓器測距系統的設計與實現250 
5.7基於差動電容傳感器測距系統的設計與實現252 
5.8晶體管電流特性自動測定的設計與實現254 
5.9基於AD590測溫及其一階動態慣性特性測定與改善的實現256 
5.10基於鉑電阻Pt100高精度測溫系統的設計與實現260 
5.11基於冷端自動補償熱電偶測溫系統的設計與實現263 
5.12基於電渦流傳感器測量振幅系統的設計與實現265 
5.13小型壓縮機動靜態壓力和轉速測試系統的設計與實現267 
5.14基於壓電傳感器的加速度、速度和位移測量系統的設計26 9 
5.15矽鋼片鐵損耗特性曲線的自動測試系統的設計與實現271 
5.16光電編碼器測速和PID調速系統的設計與實現274 
5.17矽鋼片交流磁特性自動測試系統的設計與實現278 
附錄A相關儀器介紹281 
附錄B相關傳感器介紹290 
參考文獻293