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://www.2s4d.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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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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