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傳感器原理實驗臺由一些分立元件組成的電路和指針式儀表構成，實驗結果往往不是很穩定，而且以電流、電壓形式顯示的結果不是很直觀。為了提高實驗教學質量，將傳感器實驗臺的輸出送入計算機進行顯示與數據處理。該系統人機界面友好，操作簡單方便，已成功地應用于實驗教學中，且效果良好。 1 總體設計 數據采集系統原理圖如圖1所示。 該系統采用PCIl711數據采集卡作為PC機與傳感器實驗臺之間的接口。 2 系統介紹 數據采集系統采用Visual Basic 6．0實現，該系統能夠對CSY傳感器實驗臺的實驗數據進行采集存儲、處理以及圖形顯示等操作。參數設定設置實驗名稱、操作學生信息。數據采集分單次采集，連續采集2種。數據顯示分簡單顯示和線性擬合顯示2種。其他有數據打印、存儲等。系統軟件結構圖如圖2所示。 3 信號采集程序設計 選中“數據采集”，將出現如圖3所示窗體。窗體提示將要選擇采集數據的方式，是單次數據采集或是連續數據采集。單次數據采集窗體功能實現的流程圖如圖4所示。連續數據采集方式和單次數據采集基本相似，只是在單次數據采集程序的基礎上加上一個FOR循環。 4 數據顯示 數據顯示有2種：一是將數據顯示在文本框中；二是將數據顯示在坐標中，并進行線性化處理。 4．1 數據在文本框中顯示 數據在文本框中是一個個以順序的形式顯示的。要實現數據在文本框中顯示比較簡單，但是要解決的問題是如何將文本框中的數據的每一行讀取出來。win-dows API提供有讀取TextBox第N行的功能，在實現文本框中的每一行數據的讀取后，再把每一行的值賦給MSFlexGrid控件的TextMatrix屬性，做一個FOR循環，這樣就可以實現采集卡數據的圖表顯示。 4．2 數據顯示在坐標中 繪制實時采集數據曲線是為了實時觀測，以便掌握實時采集數據變動的趨勢，使曲線顯示效果達到最佳。繪制曲線前要將需要的繪圖范圍及坐標軸的尺寸刻度設定好，然后根據速度測量結果及采集時間繪制實時測量曲線。 首先設置坐標軸與網格。新建Form，將屬性name設為lanxu，在窗體上添加控件Picturebox作為趨勢圖的顯示容器，在Pict．urebox上繪制坐標軸(在后面的坐標第繪制部分將講到)，橫坐標軸是位移量，利用控件將z軸分為20格，每格代表移動0．5 mm，將．y軸分為10格，每格代表電壓1 V。 在做好上述步驟的基礎上，利用Picturebox的Line方法得到如圖5所示的較為理想的實時曲線繪制效果。 5 數據線性化處理 根據一組測量數據求回歸方程的具體做法主要包括以下2個方面：首先確定數學表達式即回歸方程的類型；其次，確定回歸方程的及常數項α、β等數值。這里采用最小二乘法進行曲線擬和。 根據最小二乘法原理，解下面的聯立方程就可以求出a，β等的估計值。 由于在實踐中大量存在線性關系，在小范圍內非線性關系又可以近似為線性關系，所以用正規方程求待定參數的一個常見的特例就是回歸為線性，即求出關系式：y=a+βx中a，β的情況。解下式： 其擬合功能實現如下： 經過擬合后的圖形如圖6所示。 6 結 語 基于傳感器實驗臺的數據采集系統將傳感器實驗過程清晰地展現在學生面前，使學生能夠了解數據的變化趨勢和浮動范圍等。在對數據處理顯示的同時也可以將數據存儲起來。系統不僅可以完成傳感器的靜態實驗，還可以完成簡單的動態實驗，提高了實驗的可靠性和精確性。通過學生使用證明，它可以很好地對實驗數據進行采集處理以及顯示等功能的實現，可以很好地完成多門課程的實驗。 |
