傳感器的工作特性通過其靜纽他、動(dòng)態(tài)特性直接反映出來送爸，靜態(tài)特性是表示傳感器在被測輸入量的各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入—輸出關(guān)系选调，更能突出反映傳感器的各項(xiàng)指標(biāo)招刨，傳感器靜態(tài)特性主要指線性度敬挂、遲后性、重復(fù)性和靜態(tài)誤差匣酸。以往對傳感器靜態(tài)特性的測試永韭、分析需要多種儀器來共同完成，且輸入卡撤、輸出信號的測量徊押、記錄、特性指標(biāo)的計(jì)算都需人工完成琅瘦，工作量大掖阶、效率低、可靠性差乌诚∨谄＃基于虛擬儀器的傳感器特性分析數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，效率高蜒午，靈活性及一致性好虎叔，顯示內(nèi)容豐富，打印輸出方便截胯，具有極高性價(jià)比铺坞，已被廣泛地應(yīng)用。

   　 傳感器靜態(tài)特性的測量及計(jì)算

   　 由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成虛擬測試儀器洲胖，完成對傳感器靜態(tài)特性的分析济榨，實(shí)現(xiàn)了快速坯沪、準(zhǔn)確、靈活擒滑、可靠的目的

  　  對于一個(gè)傳感器特性循環(huán)試驗(yàn)腐晾，在取5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，測量點(diǎn)的分布見表1丐一。

   　 在實(shí)際測試中為保證測量可靠性藻糖，至少應(yīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)3個(gè)循環(huán)，取5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)库车，共25個(gè)測量值巨柒。一般采用重復(fù)實(shí)驗(yàn)5個(gè)循環(huán)，取7個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)柠衍，則共有61個(gè)測量值洋满。由這些測量值來計(jì)算傳感器線性度、遲滯性末瘾、重復(fù)性和靜態(tài)誤差唠芋。

    　 基于PC的虛擬儀器

    　虛擬儀器的硬件 

表1　測量點(diǎn)分布表 

    　由分析可知，若想測量傳感器的特性指標(biāo)讼舰，則必需在各校準(zhǔn)點(diǎn)給傳感器輸入校準(zhǔn)信號，同時(shí)測量傳感器的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號值疲席，傳感器的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號一般為4～20mA 或1～5V沦望，而電流信號經(jīng)采樣電阻可轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴鹘y(tǒng)的測量方法是用萬用表測量并記錄每次傳感器的輸出信號值台古，如今采用PC機(jī)加A/D擴(kuò)展板卡來測量和記錄傳感器的輸出信號慨醒，則可大大提高測量精度和測量速度，而且PC機(jī)具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力盲赚，可方便阐合、靈活地計(jì)算和分析傳感器的各項(xiàng)特性指標(biāo)，具有極高的性價(jià)比膘椿。

    　目前童隆，PC機(jī)都具有3個(gè)以上PCI擴(kuò)展插槽，而且基于PCI總線的工業(yè)級模擬信號采集板卡種類繁多笙隙，大多可采集-10～+10V 范圍內(nèi)信號洪灯，而且采樣精度從12位到16位、采樣速度從每秒幾萬次到上百萬次不等竟痰，作為工業(yè)產(chǎn)品其工作的穩(wěn)定性和可靠性已得到共識签钩，現(xiàn)已在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

    　針對傳感器測試精度高的特點(diǎn)坏快，一般要求測試儀器精度應(yīng)達(dá)到5×10-4铅檩。虛擬儀器采用普通PC計(jì)算機(jī)憎夷，擴(kuò)展了臺灣研華基于PCI總線的PCI-816模擬量采集板卡，板卡主要功能有：16路模擬信號差分輸入昧旨、分辨率為16位岭接、最大采樣速度為100kHz/s、信號采樣范圍寬且可軟件編程設(shè)定臼予、支持軟硬件觸發(fā)鸣戴、可編程選擇中斷等級和DMA 傳送通道，另外粘拾，還具有16路數(shù)字量輸入窄锅、輸出。

    　虛擬儀器的軟件 

    　虛擬儀器的硬件相對軟件較簡單奥债，而儀器的操作方便與否割对、功能是否齊全、顯示畫面是否豐富窥俊、是否可打印輸出各種分析報(bào)表等援漓，則完全由軟件設(shè)計(jì)水平來決定。軟件采用VC++6.0在Windows環(huán)境下編制煮泪，程序功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示标康，可在WindowsNT/98/2000/XP 操作系統(tǒng)下運(yùn)行，具有畫面顯示直觀酌非，操作方便胃肖、靈活等特點(diǎn)。

圖1程序功能結(jié)構(gòu)圖

    　虛擬儀器軟件運(yùn)行后叭静，可通過下拉式菜單或工具欄按鈕來完成數(shù)據(jù)采集或輸入徊激、修改、計(jì)算给庶、顯示畫面切換和結(jié)果打印輸出等操作贿汞。為方便輸入、修改各種數(shù)據(jù)耸黑，采用如圖2所示的集成度較高的數(shù)據(jù)輸入桃煎、修改對話窗口，其中傳感器名稱崎坊、型號和循環(huán)試驗(yàn)次數(shù)可直接輸入备禀，而傳感器各校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定值和試驗(yàn)中所測量數(shù)值則可按設(shè)定在新增和修改間變換輸入。例如需連續(xù)輸入各校準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定值奈揍，則可通過在操作方法組框中選中[校準(zhǔn)輸入或測試數(shù)據(jù)]復(fù)選框(對于測量數(shù)據(jù)的操作則取消選中)曲尸，同時(shí)選中[連續(xù)操作]復(fù)選框，如圖2中所示男翰，即可連續(xù)輸入另患。另外可通過選中4個(gè)單選銨鈕[設(shè)置] 纽乱、[插入]、[追加]和[刪除]中的不同銨鈕來設(shè)定對當(dāng)前下標(biāo)(行程編號) 數(shù)據(jù)的不同操作昆箕。這樣可在一個(gè)對話窗口內(nèi)完成整個(gè)數(shù)據(jù)的采集鸦列、修改，大大提高了對數(shù)據(jù)的操作效率鹏倘。每步操作的同時(shí)策退，在程序窗口可顯示所有參數(shù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)。

圖2　數(shù)據(jù)輸入气穴、修改對話窗口

 　   校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量和所需測量值數(shù)量由程序按輸入校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)和循環(huán)次數(shù)自動(dòng)計(jì)算跑腮。程序自動(dòng)檢驗(yàn)輸入校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量(M)與測量值數(shù)量(N)是否滿足式(1)，如不滿足則計(jì)算菜單項(xiàng)和工具欄中計(jì)算按鈕無效肉敏，直至兩者滿足式(1)關(guān)系帮冶。在檢查確認(rèn)數(shù)據(jù)正確性后即可計(jì)算傳感器各項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)。

    　 測試數(shù)據(jù)的顯示和打印 
　
    　對于輸入或測量的數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果索击，程序可在不同的彈出窗口內(nèi)以表格隧帜、曲線、直方圖等多種形式顯示出來邢侵，提供了以獨(dú)立文件和分類數(shù)據(jù)庫形式存儲豫柿，預(yù)存了不同打印輸出報(bào)表格式∮粜埃可通過選取不同的菜單項(xiàng)或按鈕來選擇不同顯示和打印輸出方式围婴。

    　打印輸出報(bào)表提供了二次設(shè)計(jì)功能，即可通過軟件中的繪圖和字符串編輯功能昧识，自行設(shè)計(jì)打印輸出報(bào)表格式。

    　應(yīng)用實(shí)例

    　虛擬儀器已在實(shí)際傳感器測試中應(yīng)用盗扒。表2是對1個(gè)壓力傳感器(量程：1MPa)跪楞，采用5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，重復(fù)循環(huán)試驗(yàn)3次所測量計(jì)算的部分?jǐn)?shù)據(jù)(置信系數(shù)α=3) 侣灶。

表2　壓力傳感器測量計(jì)算的部分?jǐn)?shù)據(jù)

    　結(jié)束語

   　 文中雖然未對用此虛擬儀器來測量甸祭、分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性作介紹，但可參照對靜態(tài)特性的分析方法來分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性褥影，利用虛擬儀器具有快速A/D轉(zhuǎn)換的功能池户，在傳感器輸入量發(fā)生階躍或連續(xù)變化的同時(shí)，對輸出量作連續(xù)的A/D 采樣凡怎，通過對采樣結(jié)果的分析校焦，即可得出傳感器對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。