基于LabVIEW的多傳感器空氣流量測試系統設計

1 系統硬件設計

本設計將LabVIW軟件、多傳感器、計算機結合，構建了一個空氣流量測試系統，實現對多傳感器信息的融合。系統包括被測對象、傳感系統、信號調理電路、數據采集與處理系統，系統框圖如圖1所示。

1.1 被測對象

被測對象通過改變變頻器的頻率控制風機發出不同大小的風量通過流量傳感器，模擬進入發動機的空氣流量大小。

1.2 傳感系統

傳感系統主要包括溫度傳感器、空氣流量傳感器、玻璃轉子流量計及有關連接部分。

1.2.1 溫度傳感器

溫度傳感器選擇集成電路溫度傳感器LM35，它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度線性成比例，并且無需外部校準或微調，可以提供±1/4℃的常用室溫精度。

1.2.2 空氣流量傳感器

空氣流量傳感器是用來直接或間接與被測對象發生聯系，將被測參數(機械、物理、化學、壓力、溫度等非電量)轉換成可以直接測量的信號，它為系統提供了進行處理和決策所必需的原始信息，是現代檢測系統中的關鍵環節。

1.2.3 玻璃轉子流量計

為了驗證空氣流量測試系統試驗數據的正確性，需要對測試系統進行試驗標定，設計選擇標準流量計標定方法。標準流量計選用LAB一10型玻璃轉子流量計，它與被檢的空氣流量傳感器測量范圍相當，準確度較高，是在101325Pa，20℃狀態下用空氣進行標定的。

1.3 信號調理電路

在許多需要數字采集的系統中，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過1個模擬放大器對其進行一定倍數的放大，才能滿足采集卡對輸入信號電平的要求，這種情況下，就需要采用信號調理電路對傳感器輸出的信號量進行放大。信號調理電路使輸出電壓與輸入電壓成正比，它的核心是1個具有電容負反饋、且輸入阻抗極高的高增運算放大器。差動儀表放大器如圖2所示。

1.4 數據采集卡的選擇

系統使用PCI總線形式的數據采集卡LDl200一PCI.

LDl200是一種雙通道、高帶寬的數字存儲示波卡，將它插入計算機PCI槽上。再運行控制軟件，便可組成一臺價格便宜、人機界面友好、性能優良的數字存儲示波器。它具有數據采集、測量信號、過程監測、多種觸發等功能，因此也大量應用于高速的數據采集系統、自動控制系統。主要功能是輸入過壓保護，具有自檢功能，可以光標測量時間和電壓，并支持二次開發。