定 價:49 元
叢書名:高等院校電工電子技術(shù)規(guī)劃教材
- 作者:孫曉華 劉曉暉 烏江
- 出版時間:2017/11/14
- ISBN:9787111583837
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP212
- 頁碼:292
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書整合了傳感器測試技術(shù)、LabVIEW編程設(shè)計、基于Multisim的電路設(shè)計與仿真、測試系統(tǒng)集成和拓展等相關(guān)內(nèi)容,依據(jù)“基礎(chǔ)實踐”“設(shè)計應(yīng)用”和“綜合拓展”三大模塊呈現(xiàn)全部實踐、設(shè)計和系統(tǒng)案例。第1章主要涉及常用基本物理量的測量方法及相應(yīng)傳感器介紹;第2章主要介紹虛擬儀器LabVIEW2015與Multisim13兩款仿真軟件的使用方法,以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備;第3章主要介紹基于LabVIEW仿真軟件的測量系統(tǒng)設(shè)計方法;第4章主要介紹如電阻應(yīng)變片、霍爾傳感器等的建模與測量電路仿真方法;第5章主要介紹基于虛擬儀器的各種測量系統(tǒng)的構(gòu)建與評價的案例。本書可作為高等院校學(xué)生實踐環(huán)節(jié)的教材,也可供工程技術(shù)人員參考。
實踐能力是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo),是研究生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。西安交通大學(xué)“非電量測量技術(shù)”課程是面向工科碩士研究生開設(shè)的校級公共基礎(chǔ)課程和學(xué)位課程,開設(shè)于1983年。30多年來,“非電量測量技術(shù)”課程形成了內(nèi)容豐富、實踐性強、受益面廣和深受學(xué)生歡迎的特色,為培養(yǎng)學(xué)生傳感器技術(shù)和測量系統(tǒng)的研究、設(shè)計和應(yīng)用能力提供了重要的理論和實踐支撐。
當(dāng)今傳感器技術(shù)的發(fā)展突飛猛進,為配合學(xué)!半p一流”建設(shè),我們不斷加強和深入課程教育教學(xué)改革,不斷加強課程建設(shè)和教學(xué)手段改革,將電氣信息和電子信息的最新理論和技術(shù)融入課程,充分反映學(xué)科發(fā)展趨勢。為了不斷提高實踐教學(xué)質(zhì)量,在重塑原有實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上,將虛擬儀器技術(shù)與實驗教學(xué)體系有機地結(jié)合起來,進行了卓有成效的實驗教學(xué)改革,開設(shè)了基于虛擬儀器技術(shù)的設(shè)計、應(yīng)用和綜合拓展等大量實驗項目。
本書根據(jù)工科碩士研究生的特點和專業(yè)需求,特別是非電類工科學(xué)生的特點,在編寫過程中注重以學(xué)生為主體,以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為基調(diào),以研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線,研究、設(shè)計和完成實驗教學(xué);將傳感器測試技術(shù)、LabVIEW編程設(shè)計、基于Multisim的電路設(shè)計與仿真 因本書采用電路仿真軟件、電路圖中的器件符號與國家標(biāo)準(zhǔn)有不同之處,特此說明!庉嬜、測試系統(tǒng)集成和拓展等實驗項目有機融合,通過創(chuàng)建“基礎(chǔ)實踐”“設(shè)計應(yīng)用”和“綜合拓展”的模塊式、階段式、漸進式、互動式的實踐過程設(shè)計,強力支撐學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐和培養(yǎng)。同時,以基本實驗?zāi)芰Φ酿B(yǎng)成為基礎(chǔ),將多種方法和手段融入實驗教學(xué)中,激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實踐、自主設(shè)計和自主拓展的積極性和主觀能動性,提高了學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生測試系統(tǒng)的構(gòu)建和研發(fā)能力。
本書內(nèi)容豐富而全面,所有例子和程序均通過實驗驗證,兼顧了代表性、實用性和先進性。編排按照先易后難、由淺入深、先基礎(chǔ)后設(shè)計再綜合的順序進行,結(jié)構(gòu)清晰,便于各個院校選用。
本書由孫曉華、劉曉暉和烏江編寫。劉曄教授作為主審,對全書進行了細致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶忛,提出了寶貴的意見和建議。研究生焦朝勇和原曉楠等參與了電路仿真和實驗驗證工作。書稿的撰寫得到了美國國家儀器(中國)有限公司大學(xué)計劃部的徐征工程師和劉晉東工程師的大力支持。作者向所有關(guān)心和支持本書工作的單位和個人致以誠摯的謝意!
本書基于虛擬儀器技術(shù),力圖解決傳感器理論、技術(shù)、應(yīng)用及系統(tǒng)教學(xué)和實踐中存在的問題。但是,傳感器技術(shù)的發(fā)展日新月異,加之作者水平和實踐經(jīng)驗有限,書中定有不少疏漏和不足之處,敬請批評指正。
1.實踐教學(xué)目的本書結(jié)合非電量電測技術(shù)中各種傳感器實驗教學(xué)平臺,將虛擬儀器技術(shù)作為實踐輔助工具,開展內(nèi)容豐富、形式多樣、由淺入深、具有實用性的傳感器技術(shù)實踐,其教學(xué)應(yīng)該達到以下目的:
。1) 培養(yǎng)自主實踐的能力在不斷提升對實驗探究興趣的同時,用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和講求實事求是的作風(fēng),要求學(xué)生自己動手主動實踐。在學(xué)習(xí)的過程中,強化學(xué)生對實驗儀器原理的理解和測量方法的掌握,夯實學(xué)生非電量電測技術(shù)的基礎(chǔ)知識。
。2) 培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力突破書本教學(xué)的傳統(tǒng)方式,結(jié)合虛擬儀器技術(shù),把實驗內(nèi)容圖形化,并設(shè)置仿真、實測等互動式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),學(xué)生在協(xié)同互動教學(xué)條件下自主高效地學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
(3) 培養(yǎng)自主設(shè)計的能力通過在提供的教學(xué)實驗平臺和虛擬儀器仿真平臺上的訓(xùn)練,學(xué)生編寫LabVIEW程序和設(shè)置Multisim中不同的參數(shù),比較輸出結(jié)果與理論值的差異,找出最合理參數(shù)與最優(yōu)結(jié)果的關(guān)系,提高學(xué)生對不同規(guī)律的敏感性,培養(yǎng)學(xué)生敏銳發(fā)現(xiàn)問題的能力。
。4) 培養(yǎng)自主應(yīng)用的能力通過提供的應(yīng)用實例,結(jié)合學(xué)生在訓(xùn)練中學(xué)習(xí)的局部實驗環(huán)節(jié)和局部軟件功能模塊,實驗教學(xué)給學(xué)生提出特定的實驗問題,或帶有綜合性知識的實驗任務(wù),學(xué)生集成自己所學(xué)的知識,自主完成實驗任務(wù),達到培養(yǎng)學(xué)生解決問題、靈活應(yīng)用的能力。
。5) 培養(yǎng)自主拓展的能力給學(xué)生提供多個可選擇的實驗任務(wù),或?qū)W生自主命題,根據(jù)測量對象和選題,自主提出組建測量系統(tǒng)的方案,選擇合適的傳感器,對所搭建的調(diào)理電路參數(shù)具有分析和選擇能力,通過測試數(shù)據(jù)完成對系統(tǒng)性能的評價,最終達到培養(yǎng)學(xué)生解決問題、舉一反三和學(xué)以致用的能力。
2.實踐教學(xué)要求(1) 實踐預(yù)習(xí)要求傳感器技術(shù)實踐要求單人單組獨立完成,因此實驗預(yù)習(xí)的充分程度是實驗?zāi)芊耥樌M行的前提。實驗預(yù)習(xí)的內(nèi)容包括:
1) 通過閱讀實驗教材、課程教材和有關(guān)參考書,明確實驗?zāi)康、步驟和要求,深入理解實驗原理和測量方法。
2) 熟悉傳感器結(jié)構(gòu)和調(diào)理電路,了解電路使用之器件、集成電路型號和參數(shù)。
3) 列出測量數(shù)據(jù)表格和要觀察的現(xiàn)象,初步估算或分析實驗結(jié)果,了解實驗中的注意事項。
4) 熟悉實驗中通用和專用實驗設(shè)備的性能及其使用方法。
。2) 實踐操作要求實踐過程是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié),也是決定實驗成敗的關(guān)鍵。實驗中應(yīng)注意以下幾個環(huán)節(jié):
1) 良好的安全操作習(xí)慣。
●對于實驗者來
目錄
出版說明
前言
第1章 基礎(chǔ)實踐1
1.1 轉(zhuǎn)速的測量1
1.2 電信號的測量4
1.3 光強調(diào)制式光纖位移傳感器特性測試12
1.4 電阻應(yīng)變片傳感器特性和應(yīng)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(shù)測試21
1.7 電渦流傳感器的靜態(tài)標(biāo)定及振幅測量26
1.8 熱敏電阻溫度與頻率轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用28
1.9 愛潑斯坦方圈鐵損耗的測量31
1.10 數(shù)字顯示多溫度傳感器測溫35
1.11 小型壓縮機系統(tǒng)動靜態(tài)壓力、溫度和轉(zhuǎn)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(shè)計編程簡介48
2.1 LabVIEW開發(fā)環(huán)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(diào)試技術(shù)54
2.1.6 LabVIEW數(shù)據(jù)流的理解56
2.1.7 程序框圖中的條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)56
2.1.8 數(shù)組與簇57
2.1.9 波形顯示控件61
2.1.10 子VI64
2.1.11 MathScript節(jié)點66
2.2 Multisim 13開發(fā)環(huán)境簡介67
2.2.1 Multisim 13發(fā)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備80
2.3.1 數(shù)據(jù)采集原理與采集測量系統(tǒng)組成80
2.3.2 NI myDAQ便攜式學(xué)生實驗平臺簡介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(tǒng)接線方式91
第3章 虛擬儀器設(shè)計應(yīng)用實踐94
3.1 LabVIEW基礎(chǔ)設(shè)計94
3.1.1 模擬溫度測量94
3.1.2 溫度的實時采集與顯示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(shù)據(jù)保存功能的溫度測量104
3.2 LabVIEW的信號采集105
3.2.1 采樣定理驗證和采樣頻率選擇105
3.2.2 量程范圍和分辨率的選擇106
3.2.3 仿真所需數(shù)據(jù)采集設(shè)備109
3.2.4 基于NI MAX的設(shè)備自檢和采集任務(wù)創(chuàng)建111
3.2.5 基于DAQ助手的數(shù)據(jù)采集113
3.2.6 基于NI-DAQmx API的數(shù)據(jù)采集116
3.2.7 基于DAQ助手的模擬輸出121
3.2.8 基于NI-DAQmx API的模擬輸出123
3.2.9 基于MAX和NI-DAQmx API的數(shù)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(chǎn)生與時域分析130
3.3.2 信號的頻譜分析132
3.3.3 數(shù)字濾波器設(shè)計137
3.3.4 曲線擬合和非線性擬合142
3.4 基于GPIB接口的儀器控制測量系統(tǒng)147
3.5 基于LabVIEW軟磁材料交流磁特性自動測試159
3.6 模擬濾波器設(shè)計和特性測試及數(shù)字濾波器類型比較166
第4章 傳感器建模和調(diào)理電路設(shè)計與仿真176
4.1 電阻應(yīng)變片稱重電路設(shè)計與仿真176
4.1.1 設(shè)計任務(wù)176
4.1.2 模型建立與電路設(shè)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(shè)計與仿真186
4.2.1 設(shè)計任務(wù)186
4.2.2 模型建立與電路設(shè)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(shè)計與仿真192
4.3.1 設(shè)計任務(wù)192
4.3.2 模型建立與電路設(shè)計192
4.3.3 測溫電路綜合仿真194
4.4 鉑電阻測溫電路設(shè)計與仿真198
4.4.1 設(shè)計任務(wù)198
4.4.2 模型建立198
4.4.3 恒壓式鉑電阻測溫電路的設(shè)計與仿真199
4.4.4 電橋式鉑電阻測溫電路的設(shè)計與仿真207
4.4.5 雙恒流源式鉑電阻測溫電路的設(shè)計與仿真210
4.5 電感傳感器測距電路設(shè)計與仿真213
4.5.1 設(shè)計任務(wù)213
4.5.2 模型建立214
4.5.3 測距電路設(shè)計與仿真214
4.6 電容傳感器測距電路設(shè)計與仿真220
4.6.1 設(shè)計任務(wù)220
4.6.2 模型建立221
4.6.3 測距電路的設(shè)計與仿真221
4.7 壓力傳感器壓力測量電路設(shè)計與仿真226
4.7.1 設(shè)計任務(wù)226
4.7.2 模型建立與電路設(shè)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(shè)計與仿真230
4.8.1 設(shè)計任務(wù)230
4.8.2 模型建立231
4.8.3 測溫電路設(shè)計與仿真231
第5章 基于虛擬儀器的綜合拓展實踐234
5.1 基于開關(guān)式光電傳感器轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)234
5.2 基于FFT的波形分解與合成的設(shè)計與實現(xiàn)235
5.3 基于頻譜分析法和相關(guān)法測量相位差的設(shè)計與實現(xiàn)240
5.4 基于光纖位移傳感器測距系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)246
5.5 基于電阻應(yīng)變片稱重系統(tǒng)的實現(xiàn)248
5.6 基于差動變壓器測距系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)250
5.7 基于差動電容傳感器測距系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)252
5.8 晶體管電流特性自動測定的設(shè)計與實現(xiàn)254
5.9 基于AD590測溫及其一階動態(tài)慣性特性測定與改善的實現(xiàn)256
5.10 基于鉑電阻Pt100高精度測溫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)260
5.11 基于冷端自動補償熱電偶測溫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)263
5.12 基于電渦流傳感器測量振幅系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)265
5.13 小型壓縮機動靜態(tài)壓力和轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)267
5.14 基于壓電傳感器的加速度、速度和位移測量系統(tǒng)的設(shè)計269
5.15 硅鋼片鐵損耗特性曲線的自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)271
5.16 光電編碼器測速和PID調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)274
5.17 硅鋼片交流磁特性自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)278
附錄A 相關(guān)儀器介紹281
附錄B 相關(guān)傳感器介紹290
參考文獻293