8.Основы технологии измерений в среде LabView
8.1. Ввод измерительных данных
DAQ - Data AcQuisition - Сбор (получение) данных.
В системе LabVIEW термин DAQ двойное значение:
Измерение и ввод аналоговых или цифровых сигналов от датчиков, преобразователей и с контрольных точек или зажимов.
Генерирование аналоговых или цифровых сигналов.
Табл. 1 . Явления и датчики
Явление |
Датчик |
Температура |
Термопара Резистивные температурные детекторы Термисторы Датчики на основе интегральных схем |
Свет |
Электровакуумные фотодатчики Фотопроводящие ячейки |
Звук |
Микрофоны |
Сила и давление |
Тензометры Пьезодатчики Гири |
Положение (смещение) |
Потенциометры Линейные трансформаторы напряжения Оптические кодеры |
Поток жидкости |
Пенные измерители Ротационные потокомеры Ультразвуковые потокомеры |
pH |
pH-электроды |
8.2. Источники сигналов
Сбор аналоговых сигналов может использовать заземленные и незаземленные (плавающие) источники сигналов.
8.2.1. Заземленные источники сигналов (Grounded Signal Sources)
Figure 8‑1 Заземленный источник сигналов
8.2.2. Незаземленные источники сигналов ((Floating Signal Sources)
Figure 8‑2. Незаземленный источник сигнала
8.3. Согласование сигналов (Signal Conditioning)
Согласование (conditioning) сигналов – это процесс измерения и преобразования сигнала для улучшения точности, изоляции, фильтрации и т.п.
Figure 8‑3. Характерные типы преобразователей/сигналов и соответствующих им согласований сигналов
8.3.1. Усиление (Amplification)
Усиление – это самый общий тип согласования сигналов. Усиление сигнала улучшает точность оцифровки сигнала и снижает действие шумов.
Figure 8‑4. Усиление сигнала вблизи источника для увеличения отношения сигнал-шум (SNR).
Совет. Существуют несколько способов уменьшить шум:
Используйте экранированный кабель или витую пару.
Для уменьшения наводок в проводах минимизируйте их длину.
Для уменьшения наводок 50 или 60 Гц располагайте провода подальше от силовых кабелей переменного тока и мониторов.
8.3.2. Линеаризация (Linearization)
Многие датчики, такие как термопары, имеют нелинейную характеристику преобразования измеряемой физической величины. LabVIEW может линеаризовать уровни напряжения от датчиков так, что вы сможете масштабировать напряжения к измеряемой величине. LabVIEW предоставляет масштабирующие функции для преобразования напряжений от тензодатчиков, резистивных температурных датчиков (RTD), термопар и термисторов.
8.3.3. Возбуждение (питание) датчиков (Transduser Exitation)
Системы согласования сигналов могут вырабатывать возбуждение, необходимое для работы некоторых датчиков. Тензодатчики и резистивные термодатчики нуждаются во внешнем напряжении или токе, соответственно, для возбуждения их измерительных цепей. Такой тип возбуждения подобен ситуации с радиоприемником, который нуждается во внешнем питании для приема и декодирования звуковых сигналов.
8.3.4. Изоляция (гальваническая развязка) (Isolation)
Другим характерным видом согласования сигналов является изоляция (гальваническая развязка) сигналов датчика от компьютера с целью безопасности. Если сигнал, который вы отслеживаете, содержит большие пики напряжения, которые могут разрушить компьютер или причинить вред оператору, не подсоединяйте такой сигнал непосредственно к DAQ без гальванической развязки.
8.4. Измерительные системы
Измерительная система должна конфигурироваться в зависимости от того, каким оборудованием Вы располагаете.
8.4.1. Дифференциальные измерительные системы
Дифференциальные измерительные системы подобны изолированным источникам в том смысле, что измерения осуществляются по отношению к плавающей земле, которая не связана с заземлением измерительной системы. Ни один из входов дифференциальной измерительной системы не связан с каким-либо опорным потенциалом вроде земли или контура заземления здания. Переносные батарейные приборы и DAQ-устройства со встроенными усилителями могут служить примерами дифференциальных измерительных систем.
