基于LabVIEW的位移测量系统设计

务Ｉ
ｌ 化 Ｉ ５
输 出量 。 前 面 板 界 面 如 图 ３所 示 。其 中各 控 件 作 用 如 下 ：开 关 按 钮 用 来 控 制 测 量 的起 与 停 ；放置 三 个 数 值 输 入 控 件 ，分 别 输 入 标 定 值 、数 据 采样 率 、设 定 比较 初 值 ；放 置 一 波 形 图 表 ，用 来 显 示 被 测 模 拟 信 号 随 时 间变 化 的 波 形 ；测量 结 果 利 用 数 值 显 示 控 件 显 示 ；文 件 路 径 显 示 控 件 ，用 来 确 定被 测信 号 转换 为位 移量 后的 存放 位置 。
ＮＩ 出的基 于 “ ）推 图形 ”方式 的 集成 化程 序 开发 环
境 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ ，与 ＮＩ 司 开 发 的数 据 采 集 装 置 相 ａＶ Ｅ 公 配 合 可 以使 位 移测 量 系统 更加 简洁 、可靠 。
信 号调 理 电路 非 常 简 单 ，而且 性 能 可 靠 。 差 动 式
示任务。 关键 词 ： 差动电感式位移传感器 ；Ｌ ｂ Ｅ ａ ＶｌＷ；微 位移
中图分类号 ：Ｔ ２４ ２ Ｐ ７ ＋． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ — １ ４ ２ １ ） ８ 上） ０ １ －０ ９ ０ （ ０ ０ （ 一 １ ２ ２ ０ ３ ２
Ｄ ｉ１ ．９ ９ ｉｓ ｎ １ ０ － １４ ２１ ．（Ｉ） ３ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ９ ０ ．０ ８ － ．４ ０ ｉ ３ ２
３ 结束语
实 践 证 明 ，利 用 虚 拟仪 器 构 成 的位 移 测量 系 统 ，可 以 大 大减 少 测 量人 员 的工 作 量 ，用很 少 的
［】段中华， 中训， 自强． ６ ８ ２ 王 胡 ＡＤ ９ 在ＤＧ 一Ｐ ／ Ｃ ６ Ｇ Ａ差动 电感 式 传 感器 中 的应 用 ［ ． 代 电子 技 术 ，０ ８４： ６ —６ ． Ｊ现 】 ２ ０ （）１２１４ 【］王敬亭， 力清， ３ 廖 凌玉华． Ｄ６ ８ ＶＤ 信号条例 电路 Ａ ９ 型Ｌ Ｔ
（ Ｖ ） 号调理 系统 Ａ ９ 。 Ｌ ＤＴ 信 Ｄ６ ８
Ａ ９ Ｄ６ ８与 Ｌ ＤＴ配 合 ，能 够 高精 确 和 高 再 现 Ｖ 性 地 将 Ｌ Ｔ的机 械 位移 转 换 成 单 极 性 或双 极 性 ＶＤ 的直 流 电压 。 只要 增 加 几 个 外 接 元 件 来确 定激 磁 频率 和 增 益 ，ＡＤ６ ８就 能 把 Ｌ Ｔ的 次级 输 出 信 ９ ＶＤ 号按 比例 地 转 换 成 直 流 信 号 。 因 此 ，由其 构 成
式 电 感 传 感 器 感受 小 位 移 ，信 号 调 理 电 路 ＡＤ ９ ６８
ｒ
ＡＤ ９ 信号调理 电路 ６８
● Ｉ
将 传 感 器 的 信 号 转换 为 数 据 采 集 设 备 需 要 的模 拟
信 号 ，数 据 采 集 卡 实 现 对 被 测 信 号 的 模 数 转 换 ， 利 用 计 算 机 中 的 Ｌ ｂ Ｅ 软 件 实 现 对 数 据 采 集 ａＶＩ Ｗ 卡 的数 据 的 采集 并 利用 编写 的程 序 进行 数 据处 理 ，
ｌ
ｌ 似 Ｉ ５
基于Ｌ ｂ Ｅ ａＶＩＷ的位移 测量 系统设计
Ｄｅｓｉ ｓ ａｃｅｍ ｅｎｔｍ ｅａｓ ｉ ａｔｏｒ ｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶ－ ｇｎ ｏｆｄｉ ｐｌ ｕｒｎｇ ｐｌ ｆ ｍ ｂａ ＥＷ
范小兰，赵春锋
Ｆ ＡＮ ａ ． ｎ ＺＨＡＯ ｕ —ｅ ｇ Ｘｉ ｏ １ ． ａ Ｃｈ ｎ ｆ ｎ
ｉ
虚拟 仪器前面板
ｌ
应用程序
』
显示铡量结 果
』
控 制测量过程
图 １ 位 移 测 量 系统 结构
收稿日期：２ １ －１－ ８ ０ １ １ ２ 基金项 目：上海市教委资助项 目 （ ２ １２ ０ ２ Ｋ ０ １４ ０ 、Ｋ２ １２０ １ Ｓ １４ ０ ） ０ １４ ０ 、Ｃ １２ ０ ７ 作者简介：范小兰 （９ ８ １６ 一） ，女 ，山西晋 中人 ，副教授 ，硕士 ，研 究方向为仪器仪表智能化 。 【 １ 第３ 卷 １２ １ ４ 第８ 期 ２１－ （ ） ０２ ８上
的 原理 与 应用 【 ． Ｊ 国外 电子 元 器 件 ． ０ ５９：４７ ． ］ ２ ０ （）６ — １ ［】王 磊 ， 梅 ． ４ 陶 精通 Ｌ ｂ ｉｗ ８０Ｍ 】 北 京 ： 子 工 业 出 版 ａ ｖｅ ．［ ． 电
社 ， ０ ７ ２０．
硬 件 就 能 实 现 智 能 化 的 位 移 测 量 。 更重 要 的是 ， Ｌ ｂ Ｅ 软件 中配 有 强 大 的数 据处 理 功 能 ，能 够 ａ ＶＩ Ｗ
图２ 差 动 式 电感 传感 器 与ＡＤ ９ 的 连 接 电路 ６８
运 算 和 处理 ，最 后在 前 面板 上 把 结果 反馈 给 用 户 。 程 序 框 图 中 ，放 置 一 公 式 函数 ，实 现 被 测 模 拟 信
２２ Ｌ ｂ Ｅ ． ａ Ｖｌ Ｗ与数据采集卡的连接 数 据 采 集卡 的任 务 是 将 测 量 的 信 号 转 换 为 数 字 信 号 。 数 据 采 集 系 统 由软 件 进 行 控 制 — — 获 取 数 据 行 、分 析 数 据 并 得 出结 论 。数 据 采 集 卡 采 用 Ｎ 公 司的 Ｎ Ｂ ６ ０ Ｉ Ｉ ＵＳ 一０ ９低 价位 多功 能 数据 采 集卡 。
号 与 一 常 数 （ 标 定 值 ）相Baidu Nhomakorabea乘 ，得 到 输 出 为 位 移 即
量 ，存 放到 指 定 文 件 中 。程 序框 图 中放 置 一 ＤＡ Ｑ
Ａｓｉａｔ（ 据 采 集 助 手 ） ｓｔ ｓｎ 数 ，其 作 用 是 配 置 数 据 采
集 任 务 ，选 择 模 拟 信 号 输 入 通 道 、设 定 输 入 电压
０ 引言
位 移 测 量 是 机 械 量 测 量 中最 常 见 的 一 种 。常
用 的 小 位 移 测 量 方 法 是 由 传 感 器 感 受微 小 位 移 ，
成 差 动 整 流 电 路 和 相敏 检 波 电路 。这 种 信 号 调 理 电路 比较 复 杂 ，不 易 调 试 ， 因此 我 们 采 用 了美 国 Ａｎ ｌｇＤｅ ｉ ｓ 司生 产 的 差 动 式 电 感 传 感 器 ａｏ ｖｃ 公 ｅ
８ ９ １ ０
２
３
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制 电动 机 、离 合 器 和 盘 式 电 磁 铁 的 启 停 和 通 断 ， 其 电路简单 ，有很大 的可 行性 。 ４ 独 立 化 ：本 设 计 中使 用 电磁 离合 器 完成 传 ） 动 轴 和 从动 轴 间 的连 接 与 扭 矩 传 递 ，离 合 器 分 离 时 可 保 证 齿轮 齿 条传 动 装 置 对 正 常 情况 下 的制 动 动 作 不 产 生 影 响 。而 紧 急 状 况 发 生 时 ， 电磁 离 合 器 闭合 ，齿 轮 齿 条 传 动 装 置 作 用 于真 空助 力器 推
经 过 信 号 调 理 电 路 转换 为模 拟 量 并 送 到 数据 采 集 卡 ， 由计 算 机 对数 据 进 行 采 集和 处 理 。 也可 以 由
单 片 机 系统 进 行 此 工 作 。这 两 种 方 法 各 有 缺 点 ： 单 片机 数 据 处 理 功 能 比较 弱 ，而 数 据 采 集 卡价 格 贵且 需 要 专 业 人 员进 行 编 程 来 采 集 和 处 理 数 据 。 应 用 美 国 国 家 仪 器 公 司 （ ａｉｎ ｌ ｎｔ ｍｅｔ， Ｎ ｔ ａ ｓ ｕ ｎｓ ｏ Ｉ ｒ
电感 传感器 与 ＡＤ６ ８的连 接方 法如 图 ２所示 。 ９
被 铡位移量
１ 位 移测量系统构成
位 移 测 量 系 统 构 成 如 图 ｌ所 示 ， 整 个 系 统 由 差 动 式 电 感 传 感 器 、 信 号 调 理 电 路 ＡＤ ９ 、 ６ ８
电感传感器
Ｌｂ ＩＷ 软 件 、计 算 机 、数 据 采 集卡 构 成 。差 动 ａＶ Ｅ
范 围、选择 采 集方 式 等。
２３ 测 量界面 编 辑 ．
２３１前面板设计 ．．
前 面 板 就 是 图形 化 用 户 界 面 。该 界 面 可 以 模 拟 真 实 仪 器 的 前 面 板 ，用 于设 置输 入数 值 和 观 察
图４ 程 序框 图
至 此 ，切 换 到 前 面 板 ，运 行 程 序 。可 以 看 到 数 据 被 采 集 回来 并 在 屏 幕 上 显 示 。 当 启 动 开 关 按 钮 ，开 始 测 量 数 据 。 测 量数 据 经 过 公 式 处 理 ， 由
（ 上海工程技术 大学 工程实训中心 ，上海 ２ １ ２ ） ０ ６０ 摘 要 ： 介绍 了一位 移测 量系统 ，利 用差动 式 电感 传感 器采集微 位移 量 。由ＡＤ ９ 作 为信 号调 理 电 ６８
路 ，利用Ｌ ｂ Ｉ ａ ＶＥ Ｗ编程软件和数据采集卡来 实现对调理后的模拟信号的采集 、处理和结果显
它 用 于 Ｕ Ｂ，有 ８路 模 拟 输 入通 道 （４位 分 辨 率 ， Ｓ １ ４ ｋ ／） ８ Ｓｓ ，２路模拟 输 出通 道 （２位分 辨 率 ， ０Ｓｓ， １ １ ／ ５ ） ｌ 数字 Ｉ ２条 ／ Ｏ线 ，３ ２分 辨 率 计数 器 。本 测 量 平 台
只利 用 了其 ８个 模拟 通 道 的其 中一 个 —— 通 道 ０， 即差 动 式 电感 传 感 器 采 集 的 微 位 移 量 经 信 号 调 理 电路 Ａ ９ Ｄ６ ８成为 模 拟 信 号 后送 入 ＮＩ Ｂ ６ ０ ＵＳ 一０ ９通 道 ０ 由 Ｌ ｂ ＩＷ 中 的 Ｄ ， ａ ＶＥ ＡＱ助 手 实 现 对 此 通 道 的数 据 采集 。
利 用 显示器 进行 波形 显示 。
１ 采卡Ｉ ｆ 据集 ｌ 数
Ｌ ｂ Ｅ 开发平 台 ａ ＶＩＷ
２ 位移测量 系统设计
２１ 差 动式 电感 传感器 与 由ＡＤ ９ 的连 接 ． ６８
差 动 式 电感 传 感 器 的输 出信 号 必 须 经过 信 号 调 理 电路 才 能 转 换 为 仪 表 或数 据 采 集 系统 需 要 的 模 拟 量 或 数 字 量 。传 统 的方 法 是 采 用 分 立 元件 构
图３ 用 户 界 面
波 形 图表 显 示 测 量 信 号 ，由数 值 显 示控 件 显 示 测
第３ 卷 ４ 第８ 期 ２ １ － （ｔ） 【 １ 】 ０ ２ ８ － １３
Ｉ
量 结 果 。每 隔 一 定时 间将 测 量数 据 存入 指 定文 件 。 按 动 停 止 按 钮 ，则 测 量 停 止 。在 此 程 序 框 图 中 ， 利 用 编 程 函数 中 的数 据 比较 功 能 找 出 测量 数 据 的
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【 接第 １７ 】 上 ０页
表２ 制动响应 时间
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３ ）控 制 电子 化 ：本 设 计 使 用微 动 开 关 电路 控
最 大 值 和 最 小 值 并 求 二 者 的差 ，测 量 结果 即为 传 感 器感 受的 最大位 移 量 。
訇 似
方便 测量人员对测量数 据进行复 杂的数据处理 ，
能 实现单 片机 等其 他 系统 无法 实现 的分析 功能 。
参考文献 ：
［】 孙秋 野 ， 昂 ， 云 爽 ． ａＶ Ｅ ８５ 速 入 门与 提 高 『 】 １ 柳 王 Ｌ ｂ ＩＷ ． 快 Ｍｌ ＿ 西 安： 安 交通 大 学 出 版 社， ０ ７ 西 ２０．
２３２程 序控制 ．
程 序 框 图如 图 ４所 示 。程 序 框 图 与 前 面 板 相
对 应 ，用 图形 化 编 程 语 言 Ｇ语 言 编 写 。框 图是 定
义 虚拟 仪 器 （ ｉｕｌｎｔ ｍｅｔ Ｖｒ ａ Ｉｓ ｕ ｎ，简 称 Ｖ ） 能 的 ｔ ｒ Ｉ功
图 形 化 源 代 码 。程 序 框 图 由节 点 、端 口和 数 据 连 线 而 成 。在 图 中对 ＶＩ 程 就 是 对 输 入 信 息 进 行 编