專利名稱：一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種一體式的實(shí)驗(yàn)儀器，能夠廣泛應(yīng)用于傳感器性能的驗(yàn)證性和測(cè)試性的實(shí)驗(yàn)，屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳感器實(shí)驗(yàn)儀可以完成對(duì)傳感器性能的驗(yàn)證性和測(cè)試性實(shí)驗(yàn)，是掌握傳感器相關(guān)知識(shí)和獲得傳感器性能的主要工具之一，在工科院校、相關(guān)研究單位以及生產(chǎn)部門(mén)具有廣泛的應(yīng)用。圖1中給出了一種典型的傳感器實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分構(gòu)成實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)身、操作面板、旋鈕、電壓表頭、懸臂梁支架、懸臂梁、各類傳感器、連接導(dǎo)線、螺旋測(cè)微頭支架以及螺旋測(cè)微頭。使用時(shí)，實(shí)驗(yàn)者首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，依據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路，在操作面板上完成所需線路的連接；然后通過(guò)調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行調(diào)零；再調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微頭，改變懸臂梁的位置，進(jìn)而引起固定于懸臂梁上的傳感器輸入量的改變，使得傳感器上獲得對(duì)應(yīng)的輸出量，該輸出量由連接導(dǎo)線經(jīng)處理電路后成為傳感器的輸出數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)讀取環(huán)節(jié)獲得；最后結(jié)合螺旋測(cè)微頭上的示數(shù)(即傳感器輸入數(shù)據(jù))，即可獲得實(shí)驗(yàn)中所需的傳感器輸入輸出數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取。依據(jù)數(shù)據(jù)讀取環(huán)節(jié)的不同，傳感器實(shí)驗(yàn)儀分為兩種主要工作形式(參見(jiàn)圖1中的 (a)和(b))—種是直接配接示波器，利用電壓表頭和示波器共同完成數(shù)據(jù)讀取，即人工直接讀取數(shù)據(jù)的方式；另一種是配備PC機(jī)，將傳感器輸出信號(hào)接入計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡輸入端(或是在處理電路中增加A/D環(huán)節(jié)，出口數(shù)據(jù)直接接入計(jì)算機(jī)串口)，利用PC機(jī)中的軟件完成數(shù)據(jù)讀取，電壓表頭起輔助作用，即計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)的方式。兩種方式下獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均需實(shí)驗(yàn)者離線處理，進(jìn)而獲得實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以完成整個(gè)傳感器實(shí)驗(yàn)過(guò)程。綜觀現(xiàn)有技術(shù)，以上兩種實(shí)驗(yàn)儀的使用形式中存在著如下不足1.資源利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重傳感器實(shí)驗(yàn)儀的使用具有功能單一性以及明顯的非一直占有性和間歇性特點(diǎn)，作為配接使用的PC機(jī)或示波器，不僅只發(fā)揮了極少部分的功能，而且更多時(shí)候處于閑置狀態(tài)，形成了設(shè)備資源的浪費(fèi)；同時(shí)配接使用的PC機(jī)或示波器增加了傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的占用空間和建設(shè)成本，造成了空間資源與資金的浪費(fèi)。2.實(shí)驗(yàn)缺乏連續(xù)性實(shí)驗(yàn)者在線完成的是實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理以及實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果的獲得需要另行完成，這種方式一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性、影響了實(shí)驗(yàn)的效果。3.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的故障率高實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由傳感器實(shí)驗(yàn)儀、PC機(jī)或示波器等獨(dú)立部件相連而成，作為常用儀器設(shè)備的示波器和PC機(jī)，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)閑置時(shí)常被卸下挪作它用，從而增加了系統(tǒng)出故障的概率，一定程度上增加了維護(hù)成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，在能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)役傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能的同時(shí)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上缺陷，即提高資源利用率、改善空間占有率、降低系統(tǒng)故障率以及強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)效果。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，包括實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)身、操作面板、旋鈕、電壓表頭、懸臂梁支架、懸臂梁、各類傳感器、連接導(dǎo)線、螺旋測(cè)微頭支架以及螺旋測(cè)微頭，還包括轉(zhuǎn)換與傳輸模塊、操控平臺(tái)以及運(yùn)行模塊，并增設(shè)接線柱或接線孔；所述轉(zhuǎn)換與傳輸模塊置于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的內(nèi)部；所述操控平臺(tái)通過(guò)連接部件固定于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的側(cè)面，其包括主板、輸入輸出設(shè)備、傳輸接口和文件交換接口，所述傳輸接口的一端連接至主板，另一端連接至所述轉(zhuǎn)換與傳輸模塊；所述運(yùn)行模塊包括系統(tǒng)管理功能模塊、數(shù)據(jù)采集功能模塊、數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊，所述系統(tǒng)管理功能模塊位于操控平臺(tái)中的主板部分，并對(duì)數(shù)據(jù)采集功能模塊、數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊、實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，所述數(shù)據(jù)采集功能模塊位于轉(zhuǎn)換與傳輸模塊中，并采集傳感器的輸出信號(hào)，所述數(shù)據(jù)傳輸功能模塊同時(shí)位于轉(zhuǎn)換與傳輸模塊以及操控平臺(tái)主板中，并接收操控平臺(tái)的操作命令、采集數(shù)據(jù)向操控平臺(tái)的發(fā)送以及操作命令向轉(zhuǎn)換與傳輸模塊的發(fā)送、接收來(lái)自轉(zhuǎn)換與傳輸模塊的采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊位于操控平臺(tái)中的主板部分，并顯示由數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)、提供數(shù)據(jù)記錄表格、進(jìn)行存儲(chǔ)，所述實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊位于操控平臺(tái)中的主板部分，并在線完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。本實(shí)用新型的一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀與現(xiàn)役形式的傳感器實(shí)驗(yàn)儀相比，具有以下有益效果(1)資源利用率高本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)儀以完整單一的儀器設(shè)備形態(tài)出現(xiàn)，資源能夠得到最大程度的利用，既節(jié)省了設(shè)備的成本，也降低了設(shè)備的空間占有率；(2)故障率低；能夠完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的各種操作，無(wú)需再外接其它任何硬件設(shè)備，能夠有效降低設(shè)備的故障率，在極大改善設(shè)備的使用成本與維護(hù)成本的同時(shí)，也極大的提高了設(shè)備的使用壽命；(3)實(shí)驗(yàn)連續(xù)性強(qiáng)實(shí)驗(yàn)者在現(xiàn)場(chǎng)完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讀取、記錄、處理的同時(shí)，利用實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊可以直接獲得完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告，有助于實(shí)驗(yàn)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)、電路與性能做深入全面的了解，在保證了實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)結(jié)果連續(xù)性的同時(shí)，能夠明顯的改善實(shí)驗(yàn)效果；(4)實(shí)驗(yàn)的效率高結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一次性完成與獲得等特點(diǎn)，使得基于一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀的單次實(shí)驗(yàn)周期短、效率高，從而提高了實(shí)驗(yàn)的效果；(5)無(wú)紙化特點(diǎn)明顯基于本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行的傳感器實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)紙張的依賴幾乎為零，能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化的實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的長(zhǎng)期保存、實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)代化管理具有非常重要的意義。

圖1為現(xiàn)役傳感器實(shí)驗(yàn)儀的兩種工作形式(1 實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)身；2 操作面板；3 旋鈕； 4 電壓表頭；5 懸臂梁支架；6 懸臂梁；7 各類傳感器；8 連接導(dǎo)線；9 螺旋測(cè)微頭支架； 10 螺旋測(cè)微頭；11 示波器；12 :PC機(jī))。圖2為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀的操作平臺(tái)在非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀的原理框架圖。圖5為本實(shí)用新型運(yùn)行模塊中系統(tǒng)管理功能模塊功能圖。圖6為本實(shí)用新型運(yùn)行模塊中數(shù)據(jù)采集功能模塊功能圖。圖7為本實(shí)用新型運(yùn)行模塊中數(shù)據(jù)傳輸功能模塊功能圖。圖8為本實(shí)用新型運(yùn)行模塊中數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊功能圖。圖9為本實(shí)用新型運(yùn)行模塊中實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊功能圖。圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例中接線孔的結(jié)構(gòu)圖。圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例中連接部件的固定板結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例中連接部件的滑動(dòng)板結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例中轉(zhuǎn)換與傳輸模塊的電路原理圖。圖14為本實(shí)用新型實(shí)施例金屬箔式應(yīng)變片靈敏度實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，(a)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告開(kāi)頭的部分截圖，(b)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)尾的部分截圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型在現(xiàn)役傳感器實(shí)驗(yàn)儀的基礎(chǔ)上，增加接線柱或接線孔15，用以增加輸出信號(hào)輸出端，從而在提供實(shí)驗(yàn)儀上所有實(shí)驗(yàn)輸出信號(hào)統(tǒng)一接口的同時(shí)， 為連接轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13提供接口。在實(shí)驗(yàn)儀的側(cè)面增加連接部件16，用于實(shí)現(xiàn)操控平臺(tái)14與實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)身1的連接。圖3 (a)、(b)為操控平臺(tái)14在非工作和工作狀態(tài)時(shí)的示意圖，操控平臺(tái)14與所在水平面之間的角度可依據(jù)使用者的可視角度進(jìn)行調(diào)整。如圖4，轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13實(shí)現(xiàn)的功能是在與操控平臺(tái)14進(jìn)行信息交換的同時(shí)， 將傳感器實(shí)驗(yàn)輸出的信號(hào)(包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào))進(jìn)行轉(zhuǎn)換與傳輸，采用微處理器(包括單片機(jī)、DSP、ARM、FPGA, CPLD, PC104) +A/D 轉(zhuǎn)換芯片(AD574、ADS774、ADC0809) + 放大電路(包含AD622、0P07、LF353組成的放大電路)以集成式或分列式的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能，傳輸功能采用ISA、PCI、USB、1394、PC104總線或串口形式連接到操控平臺(tái)的傳輸接口實(shí)現(xiàn)，其中微處理器也是軟件部分的數(shù)據(jù)采集功能模塊和數(shù)據(jù)傳輸功能模塊的載體。操控平臺(tái)14的主要組成部分有1)主板是以微處理器(包括單片機(jī)、DSP、ARM、FPGA、CPLD、PC104)為核心的集成電
路板，主要負(fù)責(zé)連接輸入輸出設(shè)備、傳輸接口、文件交換接口以及預(yù)留接口，在協(xié)調(diào)相互之間工作的同時(shí)，提供轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13需要的相關(guān)參數(shù)(如啟停控制、采樣方式、采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)等)、接收由轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13通過(guò)傳輸接口傳送來(lái)的傳感器輸出信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)所獲數(shù)據(jù)的顯示、整理、存儲(chǔ)以及完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告的生成；2)輸入輸出設(shè)備采用觸摸式顯示屏，或者是普通顯示屏和鍵盤(pán)/鼠標(biāo)的組合，它連接至主板，實(shí)現(xiàn)包含操作命令、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果顯示等內(nèi)容的操作界面顯示，并接受參數(shù)設(shè)置與操作命令等輸入或選擇功能；3)傳輸接口包括以ISA、PCI、USB、1394、PC104總線或串口形式出現(xiàn)的接口，其一端連接至主板，另一端連接至轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13，是操控平臺(tái)14同轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13之間進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換的橋梁；[0036]4)文件交換接口采用USB接口形式，實(shí)現(xiàn)操控平臺(tái)14與移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)之間的數(shù)據(jù)交換；5)預(yù)留接口是可選部分，包含VGA接口和網(wǎng)絡(luò)接口，以備大屏幕顯示和聯(lián)網(wǎng)之用。本實(shí)用新型運(yùn)行模塊包括系統(tǒng)管理功能模塊、數(shù)據(jù)采集功能模塊、數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊。1)系統(tǒng)管理功能模塊系統(tǒng)管理功能模塊位于操控平臺(tái)14中的主板部分，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀中操作界面的運(yùn)行、退出、選擇實(shí)驗(yàn)、提供操作命令(包括實(shí)驗(yàn)相關(guān)的操作命令、與移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的命令)、設(shè)置操作參數(shù)以及與移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)交換數(shù)據(jù)等功能，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能模塊、數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊、實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊的協(xié)調(diào)管理，參見(jiàn)圖5。2)數(shù)據(jù)采集功能模塊數(shù)據(jù)采集功能模塊位于轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13中，受控于系統(tǒng)管理功能模塊的協(xié)調(diào)管理，并依據(jù)操作命令及相關(guān)參數(shù)(如啟?？刂?、采樣方式、采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)等)實(shí)現(xiàn)傳感器輸出信號(hào)(包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào))的采集，參見(jiàn)圖6。3)數(shù)據(jù)傳輸功能模塊數(shù)據(jù)傳輸功能模塊同時(shí)位于轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13以及操控平臺(tái)14中的主板部分， 在受控于系統(tǒng)管理功能模塊協(xié)調(diào)管理的同時(shí)，分別完成來(lái)自操控平臺(tái)14的操作命令接收、 采集數(shù)據(jù)向操控平臺(tái)14的發(fā)送以及操作命令向轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13的發(fā)送、來(lái)自轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13的采集數(shù)據(jù)接收的功能，參見(jiàn)圖7。4)數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊位于操控平臺(tái)14中的主板部分，受控于系統(tǒng)管理功能模塊的協(xié)調(diào)管理，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)以數(shù)值、波形的方式進(jìn)行顯示，提供數(shù)據(jù)記錄表格，以數(shù)據(jù)或波形形式進(jìn)行存儲(chǔ)等功能，參見(jiàn)圖8。5)實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊位于操控平臺(tái)14中的主板部分，受控于系統(tǒng)管理功能模塊的協(xié)調(diào)管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)以下功能實(shí)驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)制實(shí)驗(yàn)者閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)信息；實(shí)驗(yàn)后，要求實(shí)驗(yàn)者在線完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，即實(shí)驗(yàn)者完成必要的數(shù)據(jù)處理并將處理結(jié)果進(jìn)行保存后，自動(dòng)生成本次實(shí)驗(yàn)的完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告，參見(jiàn)圖 9。本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀的工作原理如下1)實(shí)驗(yàn)者基于本實(shí)用新型一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀的操控平臺(tái)14，啟動(dòng)操作界面，選擇將要進(jìn)行的傳感器實(shí)驗(yàn)類型后，閱讀實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)的步驟。2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求及電路圖，在傳感器實(shí)驗(yàn)儀的操作面板2上完成所需線路的連接，并通過(guò)調(diào)節(jié)旋鈕3，進(jìn)行調(diào)零操作。3)實(shí)驗(yàn)者利用操控平臺(tái)14中的輸入輸出設(shè)備在操作界面中完成實(shí)驗(yàn)參數(shù)的輸入或選擇、操作命令的選擇等，然后由系統(tǒng)管理功能模塊將參數(shù)和命令分別送往相應(yīng)模塊；(a)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸功能模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)采集功能模塊的參數(shù)和命令決定了轉(zhuǎn)換與傳輸模塊部分的功能接收到操控平臺(tái)14發(fā)送來(lái)的“開(kāi)始采集”命令后，依據(jù)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和向操控平臺(tái)14的數(shù)據(jù)傳送；當(dāng)接收到的是“停止采集”命令時(shí)，則結(jié)束采集；(b)數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊接收到命令后，將操控平臺(tái)14接收的、由轉(zhuǎn)換與傳輸模塊部分發(fā)送來(lái)的采集數(shù)據(jù)在輸出設(shè)備的操作界面上以數(shù)值或波形的方式顯示，并依據(jù)存儲(chǔ)命令將數(shù)據(jù)或波形進(jìn)行存儲(chǔ)。4)實(shí)驗(yàn)者依據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求和操作界面提供的記錄表格，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。5)實(shí)驗(yàn)者將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理并保存后，執(zhí)行“生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告”命令，則由系統(tǒng)管理功能模塊調(diào)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊，自動(dòng)生成本次實(shí)驗(yàn)的完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告。6)依據(jù)實(shí)驗(yàn)者的要求，利用移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的保存，完成本次實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)施例本實(shí)施例的方法簡(jiǎn)單，通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的傳感器實(shí)驗(yàn)儀，設(shè)計(jì)制作轉(zhuǎn)換與傳輸模塊 13，購(gòu)置(或由主板直接引出)輸入輸出設(shè)備、傳輸接口、文件交換接口、預(yù)留接口后設(shè)計(jì)制作主板或購(gòu)置符合功能的主板，然后進(jìn)行裝配，即可獲得本實(shí)用新型的一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀。1、實(shí)驗(yàn)儀的組成結(jié)構(gòu)(1)改進(jìn)的傳感器實(shí)驗(yàn)儀本實(shí)例選用SY-2傳感器實(shí)驗(yàn)儀獲得改進(jìn)的傳感器實(shí)驗(yàn)儀部分，具體如下(a)接線孔15的結(jié)構(gòu)如圖10所示，用屈服強(qiáng)度大于120MPa、抗拉強(qiáng)度大于300Mpa 的銅制成該接線孔15。在實(shí)驗(yàn)儀上(圖3中標(biāo)記15所在位置)加工兩個(gè)Φ 4. 5的孔，然后將接線孔15插入后用Μ4的薄螺母固定。(b)連接部件16由設(shè)計(jì)加工的固定板(圖11)、滑動(dòng)板(圖12)以及購(gòu)買(mǎi)的鉸鏈、螺釘及螺母構(gòu)成，安裝于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的右側(cè)面(其上加工有相應(yīng)的連接部件安裝孔)，用于連接實(shí)驗(yàn)儀和操控平臺(tái)14。固定板和滑動(dòng)板均選用抗拉強(qiáng)度大于ISOMpa鋁合金板加工制成。固定板上有4個(gè)安裝孔a、轉(zhuǎn)軸孔b和圓弧滑槽c (以轉(zhuǎn)軸孔b為圓心、85mm為半徑、弧度為10°、寬度為4. 5mm);滑動(dòng)板上有轉(zhuǎn)軸孔b、鉸鏈安裝孔d和定位孔e。安裝時(shí)將轉(zhuǎn)軸插入固定板和滑動(dòng)板的轉(zhuǎn)軸孔b，定位銷穿過(guò)弧滑槽c和定位孔e后用M4的螺母固定。(2)轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13轉(zhuǎn)換部分電路采用AT89C52單片機(jī)為微處理器，12位精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片 AD574A，以及低功耗儀表放大器AD622，以分列式的形式實(shí)現(xiàn)電壓范圍在士 IOV的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能；傳輸部分電路采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，以RS232串口的形式向操控平臺(tái)傳送轉(zhuǎn)換后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換與傳輸模塊電路原理圖參見(jiàn)圖13。(3)操控平臺(tái)14(a)主板購(gòu)置嵌入式工業(yè)主板PC104/LX801D，利用連接線引出主板上集成的VGA 接口以及10/100M自適應(yīng)網(wǎng)口，用于預(yù)留接口 ；(b)輸入輸出設(shè)備購(gòu)置7. 8寸18bit TFT 640x480真彩液晶屏(+12V DC供電) 和7. 8寸4線制電阻觸摸屏(USB接口供電)，構(gòu)成觸摸液晶屏，作為輸入輸出設(shè)備。液晶屏通過(guò)定制的數(shù)據(jù)線經(jīng)TFT IXD顯示接口與主板相連，觸摸屏通過(guò)USB接口與主板相接；(c)傳輸接口 利用定制的數(shù)據(jù)線，引出主板上集成的RS232串口，作為本實(shí)例中的傳輸接口；以9針串口為傳輸接口，利用兩端均為9針串口形式的數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換與傳輸模塊和主板的相連； (d)文件交換接口 利用連接線引出主板上集成的USB接口，作為文件交換接口。(4)其它組成部分(a)電源采用輸出電壓/電流為5V/ (1 6A)和士12V/IA的開(kāi)關(guān)電源為本實(shí)例的電源， 分別為主板、轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13以及觸摸液晶屏供電。主板接+5V直流電源，轉(zhuǎn)換與傳輸模塊接士 12V和+5V直流電源，液晶屏接+12V電源，而觸摸屏通過(guò)USB接口由主板供電。(b)背板本實(shí)例中背板直接基于SY-2型傳感器實(shí)驗(yàn)儀背板、設(shè)計(jì)添加各接口和開(kāi)關(guān)所需的對(duì)應(yīng)尺寸孔而獲得。主板上引出的各類接口通過(guò)螺母固定和卡扣的方式定位于背板上，背板上除有電源接口、電源開(kāi)關(guān)外，還有為實(shí)現(xiàn)文件交換用的USB接口、預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)接口及VGA接口。(c)操控平臺(tái)安裝盒本實(shí)例中，采用厚度為2mm、抗拉強(qiáng)度大于200MPa的鋁合金板制成操控平臺(tái)安裝盒，用于安放操控平臺(tái)的相關(guān)硬件。將上述各部分進(jìn)行裝配轉(zhuǎn)換與傳輸模塊13放置在改進(jìn)的傳感器實(shí)驗(yàn)儀內(nèi)部，通過(guò)銅柱與實(shí)驗(yàn)儀底板固定；操控平臺(tái)14通過(guò)連接部件16安裝在改進(jìn)的傳感器實(shí)驗(yàn)儀右側(cè)面，即獲得本實(shí)用新型的一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀。2、實(shí)驗(yàn)儀的使用與操作本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)儀的使用與操作方法簡(jiǎn)單，現(xiàn)以金屬箔式應(yīng)變片靈敏度實(shí)驗(yàn)為例作簡(jiǎn)單介紹。(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程步驟1 實(shí)驗(yàn)者通過(guò)觸摸屏操作啟動(dòng)操作界面，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)者信息后，選定傳感器實(shí)驗(yàn)類型——金屬箔式應(yīng)變片；步驟2 依據(jù)操作界面的顯示，閱讀金屬箔式應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)信息；步驟3 基于金屬箔式應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)要求，在一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀操作面板2上用導(dǎo)線8連接實(shí)驗(yàn)電路，并將傳感器信號(hào)的輸出連接到接線孔15 ；步驟4 確定實(shí)驗(yàn)的采樣方式、采樣點(diǎn)數(shù)和采樣頻率，并在操作界面上進(jìn)行設(shè)置；步驟5 調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微頭10，使其處于一確定位置，然后執(zhí)行“開(kāi)始采集”命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在操作界面上顯示時(shí)，利用觸摸屏在數(shù)據(jù)記錄表格中完成數(shù)據(jù)的記錄；步驟6 重復(fù)步驟5的過(guò)程，直至實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集完畢；步驟7 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得靈敏度參數(shù)，將處理結(jié)果按規(guī)定的路徑進(jìn)行存放；步驟8 實(shí)驗(yàn)者執(zhí)行“生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告”命令，即可獲得一份內(nèi)容完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成實(shí)驗(yàn)。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用本實(shí)用新型的一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，獲得的金屬箔式應(yīng)變片靈敏度實(shí)驗(yàn)報(bào)告如圖14所示。
權(quán)利要求1.一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，包括實(shí)驗(yàn)儀臺(tái)身(1)、操作面板(2)、旋鈕(3)、電壓表頭 (4)、懸臂梁支架(5)、懸臂梁(6)、各類傳感器(7)、連接導(dǎo)線(8)、螺旋測(cè)微頭支架(9)以及螺旋測(cè)微頭(10)，其特征在于，傳感器實(shí)驗(yàn)儀還包括轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)、操控平臺(tái)(14) 以及運(yùn)行模塊，并增設(shè)接線柱或接線孔(15)；所述轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)置于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的內(nèi)部；所述操控平臺(tái)(14)通過(guò)連接部件(16)固定于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的側(cè)面，包括主板、輸入輸出設(shè)備、傳輸接口和文件交換接口，其中，所述傳輸接口的一端連接至主板，另一端連接至所述轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13);所述運(yùn)行模塊包括系統(tǒng)管理功能模塊、數(shù)據(jù)采集功能模塊、 數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊，所述系統(tǒng)管理功能模塊位于操控平臺(tái)(14)中的主板部分，并對(duì)數(shù)據(jù)采集功能模塊、數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊、實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，所述數(shù)據(jù)采集功能模塊位于轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)中，并采集傳感器的輸出信號(hào)，所述數(shù)據(jù)傳輸功能模塊同時(shí)位于轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)以及操控平臺(tái)(14)主板中，并接收操控平臺(tái)(14)的操作命令、 采集數(shù)據(jù)向操控平臺(tái)(14)的發(fā)送以及操作命令向轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)的發(fā)送、接收來(lái)自轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)的采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊位于操控平臺(tái)(14)中的主板部分，并顯示由數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)、提供數(shù)據(jù)記錄表格、進(jìn)行存儲(chǔ)，所述實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊位于操控平臺(tái)(14)中的主板部分，并在線完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換與傳輸模塊(13)采用微處理器、A/D轉(zhuǎn)換芯片和放大電路以集成式或分列式的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能；采用ISA、PCI、USB、1394、PC104總線或串口形式連接到操控平臺(tái)(14)的傳輸接口實(shí)現(xiàn)傳輸功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述連接部件(16) 由固定板、滑動(dòng)板、轉(zhuǎn)軸、鉸鏈、螺釘及螺母等構(gòu)成，固定板上設(shè)有安裝孔、轉(zhuǎn)軸孔和圓弧滑槽；滑動(dòng)板上設(shè)有轉(zhuǎn)軸孔、鉸鏈安裝孔和定位孔；轉(zhuǎn)軸插入所述固定板和滑動(dòng)板的轉(zhuǎn)軸孔， 定位銷穿過(guò)所述固定板的圓弧滑槽和所述滑動(dòng)板的定位孔后用螺母固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種一體式傳感器實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述操控平臺(tái) (14)還包括預(yù)留接口 VGA接口和網(wǎng)絡(luò)接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種一體式的實(shí)驗(yàn)儀器，能夠廣泛應(yīng)用于傳感器性能的驗(yàn)證性和測(cè)試性的實(shí)驗(yàn)，屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域。該傳感器實(shí)驗(yàn)儀不僅在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀的基礎(chǔ)上增設(shè)了接線柱或接線孔，還包括轉(zhuǎn)換與傳輸模塊、操控平臺(tái)以及運(yùn)行模塊，轉(zhuǎn)換與傳輸模塊置于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的內(nèi)部，操控平臺(tái)則通過(guò)連接部件固定于傳感器實(shí)驗(yàn)儀的側(cè)面，運(yùn)行模塊包括系統(tǒng)管理功能模塊、數(shù)據(jù)采集功能模塊、數(shù)據(jù)傳輸功能模塊、數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)功能模塊以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能模塊。本實(shí)用新型的傳感器實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以一次性完成與獲得，使得單次實(shí)驗(yàn)周期短、效率高，從而提高了實(shí)驗(yàn)的效果。
文檔編號(hào)G01D18/00GK201964902SQ201020675350
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者吳文婷, 夏春梅, 黃鳳良 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)