一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱及傳感器容納箱的制作方法
【專利摘要】一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱包括主機(jī)箱和傳感器容納箱，主機(jī)箱體設(shè)置有傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊、傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊和系統(tǒng)供電模塊。三個(gè)模塊分別制作電路板。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊包括各種類型傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路和三種典型的模擬信號(hào)調(diào)理電路。各功能電路雖統(tǒng)一制板，但各自獨(dú)立運(yùn)行，使用者可根據(jù)具體的傳感信號(hào)處理要求，選擇合適的信號(hào)調(diào)理電路，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)測試電路的靈活設(shè)計(jì)。主實(shí)驗(yàn)箱與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行有三種數(shù)據(jù)通信方式可供選擇。系統(tǒng)硬件體積更加小巧、緊湊；硬件升級(jí)與維護(hù)方便，可面向高校工科多門專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于學(xué)生工程實(shí)踐能力和發(fā)散創(chuàng)新型思維的培養(yǎng)。
【專利說明】
一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱及傳感器容納箱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱及傳感器容納箱，屬于高校工科教學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通過前期的市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場上存在的有關(guān)傳感器檢測與轉(zhuǎn)換的教學(xué)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，主要存在以下問題:單箱體便攜式的傳感器檢測轉(zhuǎn)換裝置配置的傳感器類型少，功能單一;配置傳感器類型多的傳感器檢測轉(zhuǎn)換裝置多為臺(tái)式設(shè)備，體積大，價(jià)位高。而且普遍存在系統(tǒng)開放性差，不完全開放傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路的工作原理和數(shù)字化信號(hào)處理部分的程序源代碼。此類實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能讓學(xué)生真正全面、透徹的了解和掌握傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換與檢測的工作原理;不能讓學(xué)生靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試電路，不利于培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新型發(fā)散性思維；不利于實(shí)驗(yàn)向開放性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)型;此外產(chǎn)品后續(xù)功能的擴(kuò)展升級(jí)與維修等方面均存在較大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，使系統(tǒng)配置靈活，體積小巧、功能擴(kuò)展空間大、技術(shù)升級(jí)方便，后續(xù)維護(hù)方便，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，本發(fā)明提供一種組裝式教學(xué)用傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，并涉及其應(yīng)用方法。
[0004]本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱包括主機(jī)箱和傳感器容納箱，所述主機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊、傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊和系統(tǒng)供電模塊，所述傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊將傳感信號(hào)檢測調(diào)理模塊輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的分析、處理、顯示，并可以直接通過RS232、RS485串行數(shù)據(jù)接口，或通過ECS8405CP USB轉(zhuǎn)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。
[0005]所述傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊之間通過主機(jī)箱體內(nèi)部的固定條進(jìn)行拼接固定，兩者電路獨(dú)立，方便拆卸;系統(tǒng)供電模塊安裝在兩模塊下方。
[0006]優(yōu)選的是，所述傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊包括傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路和增益可調(diào)的傳感信號(hào)調(diào)理電路。傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)調(diào)理電路雖統(tǒng)一制板，但分開設(shè)計(jì)，各自獨(dú)立運(yùn)行;三種信號(hào)調(diào)理電路各自具有典型的電路特征，但均能實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)的線性放大、幅值調(diào)整、抑制共模信號(hào)等功能;使用者可根據(jù)具體的傳感信號(hào)處理要求，選擇合適的信號(hào)調(diào)理電路。
[0007]優(yōu)選的是，所述傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路包括霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電容傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電渦流傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電阻應(yīng)變片傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路。
[0008]優(yōu)選的是，所述傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路中的傳感器為霍爾式位移傳感器、電容式位移傳感器、集成溫度傳感器AD590、集成溫度傳感器DS18B20、K型熱電偶、PtlOO鉑電阻溫度傳感器、電渦流傳感器、電阻應(yīng)變片傳感器。
[0009]優(yōu)選的是，所述傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路中的霍爾式位移傳感器與電容式位移傳感器外殼封裝材料為透明材質(zhì)。
[0010]優(yōu)選的是，所述增益可調(diào)的傳感信號(hào)調(diào)理電路包括三運(yùn)放高共模抑制比儀用放大電路、差分比例運(yùn)算電路、比例與加法模擬信號(hào)幅值調(diào)整運(yùn)算電路。
[0011]優(yōu)選的是，所述傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊包括MSP430F147單片機(jī)、4X 4矩陣鍵盤、LM24016RFW液晶顯示器、SP3232E串行通信芯片、SP3485EN串行通信芯片。
[0012]優(yōu)選的是，所述傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊可以對采集到的傳感檢測信號(hào)進(jìn)行軟件濾波、非線性校正、標(biāo)度變換、存儲(chǔ)、顯示處理。
[0013]優(yōu)選的是，傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊可以通過RS232或RS485串行數(shù)據(jù)接口，或通過ECS8405CP USB轉(zhuǎn)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。多種通信方式供選擇，應(yīng)用更加方便靈活。
[0014]優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)供電模塊分別向傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊供電，兩部分供電電路實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔離。
[0015]—種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱中傳感器的容納箱，箱體內(nèi)設(shè)置有成型海綿墊，所述海綿墊上設(shè)置有用于不同封裝類型傳感器的傳感器容納槽、10個(gè)200g砝碼容納槽、塑料托盤容納槽和金屬測試片容納槽。
[0016]本發(fā)明有益效果:
傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊中的傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)調(diào)理電路雖統(tǒng)一制板，但分開設(shè)計(jì)，各自獨(dú)立運(yùn)行，使用者可根據(jù)具體的傳感信號(hào)處理要求選擇合適的信號(hào)調(diào)理電路。此種電路整合處理方式與其它同類產(chǎn)品相比較，具有電路硬件緊湊、簡潔、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，有助于培養(yǎng)和提高本科學(xué)生模塊化設(shè)計(jì)電路的工程思想與實(shí)踐能力；該實(shí)驗(yàn)箱有三種與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，使用更加靈活方便。能夠幫助學(xué)生較好的建立起傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換應(yīng)用領(lǐng)域和儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域清晰、完整、最新的技術(shù)知識(shí)與技術(shù)架構(gòu)。系統(tǒng)總體硬件模塊化設(shè)計(jì)、配置靈活;功能擴(kuò)展、技術(shù)升級(jí)、后續(xù)維護(hù)方便。實(shí)驗(yàn)電路與課堂教學(xué)緊密結(jié)合，具有典型性與代表性，能有效提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果。
[0017]傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊可單獨(dú)使用，也可與傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊級(jí)聯(lián)使用，構(gòu)成傳感信號(hào)的數(shù)字采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，還可以進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)通信，對采集轉(zhuǎn)換的傳感信號(hào)進(jìn)行更復(fù)雜、深入的分析與處理。
[0018]系統(tǒng)工作原理完全開放，集傳感信號(hào)檢測、轉(zhuǎn)換、調(diào)理、數(shù)字化處理、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析管理于一體。系統(tǒng)功能應(yīng)用的擴(kuò)展與升級(jí)空間大，應(yīng)用對象與層次覆蓋面廣:既可以面向本科生開設(shè)傳感器原理課程的基本測試轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，也可以作為本科生、研究生、教師進(jìn)行科研、實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐的科技創(chuàng)新平臺(tái)。
【附圖說明】
[0019]圖1為主機(jī)箱結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為傳感器容納箱結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)成框圖；
圖4為傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊布局圖； 圖5為傳感信號(hào)數(shù)字處理模塊工作原理框圖；
圖6為系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明。
[0021]如圖1至圖6所示，一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱包括主機(jī)箱體I，主機(jī)箱體I設(shè)置有提手2，主機(jī)箱體I兩側(cè)留散熱氣孔裝置6，主機(jī)箱體I內(nèi)設(shè)置有分離的傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊3、傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊4和系統(tǒng)供電模塊5，傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊4將傳感信號(hào)檢測調(diào)理模塊3輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的分析、處理、顯示，并可以直接通過RS232、RS485串行數(shù)據(jù)接口，或通過ECS8405CP USB轉(zhuǎn)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
[0022]傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊3和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊4之間通過主機(jī)箱體I內(nèi)部的固定條進(jìn)行拼接固定，兩者電路獨(dú)立，方便拆卸；系統(tǒng)供電模塊5安裝在主機(jī)箱體I的內(nèi)部，并固定在傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊3和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊4的下方。
[0023]傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊3包括傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路和增益可調(diào)的傳感信號(hào)調(diào)理電路。
[0024]傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路包括霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電容傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電渦流傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電阻應(yīng)變片傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路。
[0025]傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路中的傳感器為霍爾式位移傳感器、電容式位移傳感器、集成溫度傳感器AD590、集成溫度傳感器DS18B20、K型熱電偶、PtlOO鉑電阻溫度傳感器、電渦流傳感器、電阻應(yīng)變片傳感器。
[0026]傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路中的霍爾式位移傳感器與電容式位移傳感器外殼封裝材料均為透明材質(zhì)，可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中清晰的觀察到:當(dāng)測試對象參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，所對應(yīng)的傳感器的結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生變化，從而可以更好的掌握傳感器檢測轉(zhuǎn)換的工作原理與工作特性。
[0027]增益可調(diào)的傳感信號(hào)調(diào)理電路包括三運(yùn)放高共模抑制比儀用放大電路、差分比例運(yùn)算電路、比例與加法模擬信號(hào)幅值調(diào)整運(yùn)算電路。
[0028]傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊4包括MSP430F147單片機(jī)、4\4矩陣鍵盤、1^24016!^￥液晶顯示器、SP3232E串行通信芯片、SP3485EN串行通信芯片。
[0029]傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊4能夠?qū)Σ杉降膫鞲袡z測信號(hào)進(jìn)行軟件濾波、非線性校正、標(biāo)度變換、存儲(chǔ)、顯示等處理，也能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺(tái)使用者可選用VB、VC、LabVIEW等多種面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。
[0030]系統(tǒng)供電模塊5由傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊供電電路和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊供電電路兩部分構(gòu)成，兩部分電路實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔離。系統(tǒng)供電模塊5向傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊提供± 15V、± 5V直流穩(wěn)壓電源，向傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊提供+5V、+3.3V直流穩(wěn)壓電源。系統(tǒng)供電模塊5主要部件有:單相電源總開關(guān)(帶漏電和短路保護(hù))、隔離變壓器、安全插座。
[0031]—種傳感器容納箱，包括傳感器放置箱體7，箱體7內(nèi)設(shè)置有成型海綿墊，可以起到很好的防震保護(hù)作用，海綿墊上設(shè)置有用于不同封裝類型傳感器的傳感器容納槽8、多個(gè)砝碼容納槽9、塑料托盤容納槽10和金屬測試片容納槽11。
[0032]工作過程:
一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊可單獨(dú)使用，也可與傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊級(jí)聯(lián)使用，還可以進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。
[0033]傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊獨(dú)立使用，在完成傳感器安裝、信號(hào)調(diào)理電路選擇、電路導(dǎo)線連接、系統(tǒng)供電后，使用者可借助于萬用表測試出實(shí)驗(yàn)電路各個(gè)測試點(diǎn)處的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，記錄于表，分析繪圖。
[0034]只用傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊可以開出的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:
(1)電阻應(yīng)變片式傳感器單臂電橋性能測試實(shí)驗(yàn)；
(2)電阻應(yīng)變片式傳感器半橋性能測試實(shí)驗(yàn)；
(3)電阻應(yīng)變片式傳感器全橋性能測試實(shí)驗(yàn)；
(4)電容式傳感器位移測量實(shí)驗(yàn)；
(5)霍爾式傳感器直流激勵(lì)位移實(shí)驗(yàn)；
(6)電渦流傳感器位移實(shí)驗(yàn)；
(7)不同測試材質(zhì)對電渦流傳感器特性影響實(shí)驗(yàn)；
(8 )Pt 100鉑電阻測溫特性實(shí)驗(yàn)；
(9)K熱電偶測溫性能實(shí)驗(yàn)；
(10)Κ熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)；
(11)電阻應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實(shí)驗(yàn)；
(12)電阻應(yīng)變片受溫度影響特性測試實(shí)驗(yàn)；
(14)霍爾式傳感器交流激勵(lì)位移實(shí)驗(yàn)；
(15)被測體面積不同對電渦流傳感器特性影響實(shí)驗(yàn)；
(16)集成溫度傳感器AD590測溫特性實(shí)驗(yàn)。
[0035]此部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以面向本科生開設(shè)的《傳感器技術(shù)》、《電氣測量與檢測技術(shù)》等課程的實(shí)驗(yàn)需要。
[0036]傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊與傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊級(jí)聯(lián)使用，通過連接導(dǎo)線將傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊的模擬信號(hào)，傳輸?shù)絺鞲行盘?hào)數(shù)字化處理模塊模擬數(shù)據(jù)接線端，通過調(diào)用對應(yīng)的MSP430F147單片機(jī)中實(shí)驗(yàn)?zāi)K程序來對采集到的傳感檢測信號(hào)進(jìn)行軟件濾波、非線性校正、標(biāo)度變換、存儲(chǔ)、顯示等處理。
[0037]兩塊模塊級(jí)聯(lián)使用可以把基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目翻倍。可以面向高年級(jí)本科生開設(shè)的單片機(jī)原理與接口課程實(shí)驗(yàn)。
[0038]通過RS232、RS485串行數(shù)據(jù)接口，或通過ECS8405CP USB轉(zhuǎn)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊、傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊與計(jì)算機(jī)三位一體使用，構(gòu)成虛擬儀器技術(shù)架構(gòu)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺(tái)使用者可選用VB、VC、LabVIEW等多種面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。
[0039]此種運(yùn)行模式主要可以面向高年級(jí)本科生開設(shè)的《虛擬儀器技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)和《智能儀器》課程實(shí)驗(yàn)。也可以作為本科生、研究生、教師進(jìn)行科研、實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐的科技創(chuàng)新平臺(tái)。
[0040]一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，完整的體現(xiàn)了傳感信號(hào)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)從“模擬”至IJ“數(shù)字”，再到“智能”三級(jí)逐步提升的的技術(shù)層次和架構(gòu)。有助于培養(yǎng)鍛煉學(xué)生模塊化設(shè)計(jì)電路的工程思想、實(shí)踐能力和創(chuàng)新性思維。
[0041]以電容式傳感器位移測量實(shí)驗(yàn)為例，可實(shí)現(xiàn)三種層次的電路連接與測試:
模擬測試實(shí)驗(yàn):
使用者在實(shí)驗(yàn)之初，在實(shí)驗(yàn)箱不供電狀態(tài)下，將圓筒式變面積差動(dòng)式電容傳感器和千分尺分別安裝固定在主實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊電路板上方的支架座上，擰緊固定螺絲。并將電容傳感器兩個(gè)靜極片的引線分別接到電容傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓腃inl和Cin2兩個(gè)接線端，將電容的動(dòng)極片引線接到Cin3接線端。所選用的電容位移傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路為典型的環(huán)形二極管充放電測量電路。實(shí)驗(yàn)箱上電后，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，等間距調(diào)節(jié)千分尺的微分筒，測微螺桿將推動(dòng)電容傳感器的動(dòng)極片產(chǎn)生等間距位移變化，此位移變化通過環(huán)形二極管充放電測量電路轉(zhuǎn)換為電壓的變化，借助萬用表可檢測電路輸出端VOl和模擬地GND之間的電壓差值。等間距改變電容傳感器動(dòng)極片位移，記錄10組數(shù)據(jù)，然后再反行程測試記錄10組數(shù)據(jù)。最后可根據(jù)測試的數(shù)據(jù)計(jì)算出電容傳感器的系統(tǒng)靈敏度S、非線性誤差I(lǐng)并作出X — V實(shí)驗(yàn)曲線。由于所選用的電容式位移傳感器外殼封裝材料為透明材質(zhì)，使用者在實(shí)驗(yàn)操作過程中可以清晰的觀察到電容傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨位移變化而發(fā)生的變化，從而可以更好的掌握電容位移傳感器檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)的工作原理與工作特性。
[0042]此實(shí)驗(yàn)過程中，可選用某種形式的信號(hào)調(diào)理電路對信號(hào)幅值進(jìn)行放大處理。信號(hào)調(diào)理電路可選電路結(jié)構(gòu)簡單，增益可調(diào)的差分比例運(yùn)算電路，也可以選用高共模抑制比的儀用放大電路。若選用能將模擬信號(hào)輸出電壓調(diào)控在O?2.5V之間的比例與加法模擬信號(hào)幅值調(diào)整運(yùn)算電路，則可將此信號(hào)調(diào)理電路輸出電壓直接通過連接導(dǎo)線引至傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊模擬信號(hào)接線端，實(shí)現(xiàn)傳感器檢測信號(hào)的數(shù)字化處理。
[0043]數(shù)字測試實(shí)驗(yàn):
將傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊輸出的傳感器模擬信號(hào)傳輸給傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊，通過MSP430F147單片機(jī)、4\4矩陣鍵盤、1^240161^￥液晶顯示器等電路進(jìn)行軟件濾波、非線性校正、標(biāo)度變換、存儲(chǔ)、顯示等處理。此部分實(shí)驗(yàn)提供進(jìn)行相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)基本數(shù)字化處理的源代碼，只要將傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊的模擬信號(hào)導(dǎo)線接入，系統(tǒng)供電后，配合4X4矩陣鍵盤的功能按鍵使用，LM24016RFW液晶顯示器即顯示相應(yīng)的標(biāo)度變換后的數(shù)字化測試數(shù)據(jù)。
[0044]智能儀器測試實(shí)驗(yàn):
如果需要對數(shù)字測試部分的實(shí)驗(yàn)程序功能進(jìn)行進(jìn)一步的拓展、創(chuàng)新，或者進(jìn)一步的開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，使用者可選擇通過RS232或RS485串行數(shù)據(jù)接口，或者通過ECS8405CP USB轉(zhuǎn)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與臺(tái)式計(jì)算機(jī)或筆記本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)智能儀器、虛擬儀器的技術(shù)架構(gòu)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺(tái)可選用VB、VC、LabVIEW等多種面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語言，引入各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析處理模型與算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。
[0045]一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，系統(tǒng)硬件模擬電路與數(shù)字電路分開制板，提高工作可靠性，且技術(shù)升級(jí)、維護(hù)方便;三種電路形式的信號(hào)調(diào)理電路，各自獨(dú)立運(yùn)行，可靈活選擇配置，令系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)體積更加緊湊，應(yīng)該更加靈活;系統(tǒng)硬件工作原理與軟件功能模塊源代碼完全開放;與上位機(jī)數(shù)據(jù)通信方式多樣化。能夠讓學(xué)生靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，有利于培養(yǎng)工科大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和發(fā)散創(chuàng)新型思維。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:該實(shí)驗(yàn)箱包括主機(jī)箱(I)，所述主機(jī)箱(I)內(nèi)設(shè)置有傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊(3)、傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊(4)和系統(tǒng)供電模塊(5)，所述傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊(4)將傳感信號(hào)檢測調(diào)理模塊(3)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的分析、處理、顯示，并可以直接通過RS232、RS485串行數(shù)據(jù)接口，或通過ECS8405CP USB轉(zhuǎn)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信； 所述傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊(3)和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊(4)之間通過主機(jī)箱(I)內(nèi)部的固定條進(jìn)行拼接固定； 所述系統(tǒng)供電模塊(5)安裝在主機(jī)箱(I)的內(nèi)部，并固定在傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊(3)和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊(4)的下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊(3)包括傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路和增益可調(diào)的傳感信號(hào)調(diào)理電路;傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路與傳感信號(hào)調(diào)理電路雖統(tǒng)一制板，但分開設(shè)計(jì)，各自獨(dú)立運(yùn)行。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路包括霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電容傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電渦流傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路、電阻應(yīng)變片傳感器檢測轉(zhuǎn)換電路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路中的傳感器為霍爾式位移傳感器、電容式位移傳感器、集成溫度傳感器AD590、集成溫度傳感器DS18B20、K型熱電偶、PtlOO鉑電阻溫度傳感器、電渦流傳感器、電阻應(yīng)變片傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述傳感器信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換電路中配置的霍爾式位移傳感器、電容式位移傳感器的外殼封裝材料均為透明材質(zhì)。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述增益可調(diào)的傳感信號(hào)調(diào)理電路包括三運(yùn)放高共模抑制比儀用放大電路、差分比例運(yùn)算電路、比例與加法模擬信號(hào)幅值調(diào)整運(yùn)算電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊(4)包括MSP430F147單片機(jī)、4X4矩陣鍵盤、LM24016RFW液晶顯示器、SP3232E串行通信芯片、SP3485EN串行通信芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊(4)能夠?qū)Σ杉降膫鞲袡z測信號(hào)進(jìn)行軟件濾波、非線性校正、標(biāo)度變換、存儲(chǔ)、顯示處理，也能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于:所述系統(tǒng)供電模塊(5)分別向傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換調(diào)理模塊和傳感信號(hào)數(shù)字化處理模塊供電，兩部分供電電路實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔尚，提尚系統(tǒng)工作可靠性。10.—種用于容納權(quán)利要求1中所述的傳感信號(hào)檢測轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)箱中傳感器的容納箱，包括箱體(7)，其特征在于:所述箱體(7)內(nèi)設(shè)置有成型海綿墊，所述海綿墊上設(shè)置有用于不同封裝類型傳感器的傳感器容納槽(8)、10個(gè)200g砝碼容納槽(9)、塑料托盤容納槽(10)和金屬測試片容納槽(11)。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK106097851SQ201610705644
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月22日
【發(fā)明人】王曉燕, 秦海鵬, 丁啟勝
【申請人】江蘇師范大學(xué)