Урок 7 Основы измерений

если перенести усиление ближе к источнику, воспользовавшись модулем SCXI, то шум окажет меньшее влияние, и цифровое представление будет лучше соответствовать исходному низкоуровневому сигналу. Узнать подробнее об аналоговых сигналах можно на сайте National Instruments (ni.com/info,

информационный код exd2hc).

Линеаризация

Многие датчики, в том числе термопары, дают нелинейный отклик на изменение измеряемой физической величины. LabVIEW позволяет линеаризовать напряжение с датчика, чтобы оно было прямо пропорционально измеряемой величине. Встроенные функции масштабирования обеспечивают линеаризацию напряжений для тензодатчиков, резистивных датчиков, термопар и термисторов.

Возбуждение датчика

Для функционирования некоторых датчиков требуется сигнал возбуждения, который может генерироваться системами формирования сигналов. Например, тензодатчики и резистивные датчики требуют подачи внешнего напряжения и тока, чтобы изменение их параметров можно было зарегистрировать. Можно провести аналогию с радиоприемником, который начинает принимать и декодировать сигналы только после включения питания.

Изоляция

Еще один распространенный способ формирования сигнала — изоляция датчика от компьютера по соображениям безопасности.

Предупреждение Если измеряемый сигнал содержит всплески высокого напряжения, способные повредить компьютер или травмировать оператора, не подавайте сигнал непосредственно на вход DAQ без надлежащей изоляции.

Изоляцию можно использовать и для того, чтобы исключить влияние разности потенциалов земли на измерения. Если устройство DAQ и источник сигнала заземлены в разных точках, может возникает контур заземления, включающий в себя землю и соединительные провода. Как минимум, это приводит к искажению результатов измерения, а если разность потенциалов достаточно велика, возможно повреждение измерительной системы. Изоляция сигнала исключает контур заземления и гарантирует достоверность измерений.

Измерительные системы

Конфигурация измерительной системы определяется используемым оборудованием и видом измерения, которое нужно выполнить.

Дифференциальные измерительные системы

Дифференциальные измерительные системы похожи на плавающие источники сигнала тем, что измерение выполняется по отношению к плавающей земле, которая не совпадает с землей системы. Ни один из дифференциальных входов не привязан к опорному уровню,

Урок 7 Основы измерений

например, земле помещения. Примерами дифференциальных систем могут служить переносные приборы с батарейным питанием и устройства DAQ с измерительными усилителями на входе.

Типичное устройство сбора данных National Instruments содержит восьмиканальную дифференциальную измерительную систему, показанную на рис. 7-6. Аналоговое мультиплексирование увеличивает число измерительных каналов при использовании только одного измерительного усилителя. Контакт AIGND (analog input ground) на рис. 7-6 соответствует земле измерительной системы.

Мультиплексор

CH0+

CH1+

CH2+

+

Vm

CH1–

CH2–

–

CH7–

AIGND

Рис. 7-6. Типичная дифференциальная измерительная система.

Несимметричные заземленные и незаземленные системы

Несимметричные системы похожи на заземленные источники сигнала тем, что измерение выполняется по отношению к земле. В несимметричной заземленной системе (RSE, referenced single-ended) напряжение измеряется относительно вывода AIGND, который непосредственно соединен с землей измерительной системы. На рис. 7-7 показана 16-канальная несимметричная заземленная измерительная система.

Урок 7 Основы измерений

CH15

–

Vm

Рис. 7-7. Типичная несимметричная заземленная измерительная система.

В устройствах DAQ часто используется несимметричное незаземленное (NRSE, non-referenced single-ended) подключение,

иначе называемое псевдодифференциальным. Фактически, это разновидность несимметричного заземленного подключения. Система NRSE показана на рис. 7-8.

Рис. 7-8. Типичная несимметричная незаземленная измерительная система.

В NRSE-системе все напряжения по-прежнему измеряются относительно общего вывода (AISENSE в устройствах E-серии), но потенциал этого вывода может меняться по отношению к земле измерительной системы (AIGND). Одноканальная NRSE-система полностью эквивалентна одноканальной дифференциальной измерительной системе.