基于虛擬儀器的高精度壓力信號放大系統(tǒng)設(shè)計
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結(jié)合當前測試領(lǐng)域儀器發(fā)展新方向，最終輸出模擬電壓信號選用研華USB4716通用數(shù)據(jù)采集模塊進行采集，傳輸?shù)接嬎銠C。使用NI虛擬儀器(LabVIEW)設(shè)計電壓信號采集控制程序和電壓數(shù)據(jù)實時顯示界面。利用LabVIEW軟件平臺分析、處理來自USB4716的數(shù)字電壓信號。LabVIEW電壓信號采集控制和顯示的部分程序如圖4所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/192814.htm
4 定量測試及結(jié)果分析
4．1 數(shù)據(jù)處理方法
二階插值(拋物線插值)：在一組數(shù)據(jù)中選取(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)這3點，相應的插值方程
4．2 數(shù)據(jù)處理結(jié)果
為取得壓力與電壓的精確對應關(guān)系，方便后續(xù)絕對誤差和相對誤差的分析，實驗采用靜態(tài)測量方法，測量一系列的靜壓力值，并對實驗結(jié)果進行定量分析，從而測定電路精度，而沒有采用常用的波形時域和頻域分析的方式。
在滿量程范圍內(nèi)由小到大測量20個靜壓力值，并使壓力增量△相同。令△=0．98 N，采用二階插值法分析電壓與壓力對應的關(guān)系。由表1中選取具有代表性的3點：(x0，y0)=(0，0)；(x1，y1)=(2．498 V，9．8 N)；(x2，y2)：(5．001 V，19．6 N)。帶入二階插值
公式得傳感器所受壓力與系統(tǒng)輸出電壓關(guān)系曲線為
y=(-1．568×10-3)x2+3．927x (3)
4．3 誤差分析
絕對誤差反映測量值偏離真實值的大小，即測量值與真實值之差的絕對值。絕對誤差可定義為
ε=|X-L| (4)
式中，ε為絕對誤差；X為測量值；L為真實值。
相對誤差是絕對誤差與測量值或多次測量平均值的比值，并且通常將其結(jié)果表示成百分數(shù)的形式，所以也叫百分誤差。
絕對誤差可以表示一個測量結(jié)果的可靠程度，而相對誤差則可以比較不同測量結(jié)果的可靠性。當用同一種工具測量時，被測量的數(shù)值越大，測量結(jié)果的相對誤差就越小。
應變式壓力傳感器試驗系統(tǒng)的絕對誤差和相對誤差如圖5和圖6所示。兩圖中分別給出了出另外兩種數(shù)據(jù)處理方法：線性插值法和平均選點法的絕對誤差和相對誤差曲線。從圖5和圖6中可以看出，二階插值法計算精度高于其他兩種方法，也證明該數(shù)據(jù)處理方法的選擇是正確的。
5 結(jié)束語
由相對誤差和絕對誤差圖知，在0～4．9 N范圍內(nèi)電路的測量結(jié)果誤差較大，但仍滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。經(jīng)過對傳感器及實驗測量電路的分析，認為誤差較大的原因來自于傳感器的懸臂梁材料剛性以及固定應變片的粘性材料的柔性影響。由于電橋輸出的微弱電壓信號精確度受到影響，在經(jīng)過放大電路后，誤差也被放大，從而導致實驗結(jié)果誤差在測量值較小時誤差較大。綜上所述，該壓力信號放大系統(tǒng)滿足：滿量程絕對誤差9．8×10-3N，相對誤差的設(shè)計要求。
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