目录

实验九 热电偶测温 2

一、实验目标 2

二、硬件介绍 2

2.1测量原理 2

2.2仪表放大器 4

三、实验步骤 5

3.1 硬件电路连接 5

3.2 labview运行 6

3.3 设置冷端温度 7

3.4 观察测量 7

四、LabVIEW程序解读 8

4.1 整体框图 8

4.2 程序流程图 9

4.3初始化设置 10

4.4 While循环 11

4.5 冷端补偿程序 12

实验九 热电偶测温

一、实验目标

1.熟悉热电偶测温原理和仪表放大器电路；

2.调用EPI提供的子vi编写测量温度程序；

3.通过示波器观测传感器输出动态变化。

二、硬件介绍

热电偶和称重实验板共用一块实验板，主要由应变片（用于测量重量）、热电偶（用于测温）、仪表放大器电路（约x1000倍）组成。

热电偶/称重电路板

2.1测量原理

当两种不同成份的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端；另一端温度为T0
，称为自由端（也称参考端）或冷端。回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。

热电偶是两根不同金属的线缆，两者之间有绝缘层包裹。线缆的A端进行焊接，B端是分开的。当A和B处于不同温度时，在B端的两根线上会产生电压差。这个电压差只跟金属的合金成分有关，跟线的粗细、长度无关。由于热电偶是接仪表放大器，仪表放大器的输入阻抗很高，热电偶线里几乎没有电流，所以热电偶线的长度产生的电阻不会影响这个电压差。热电偶线的粗细是用来控制线的机械强度。热电偶的A端可以装入多种材料的防护套内，称为铠装热电偶。

B端是接在实验板上，A端是悬空，可以用手摸等方法改变A端的温度，从而改变B端的电压差。

热电偶B端 热电偶A端

热电偶丝会配有温度电压表格，称作标准分度表，不同合金的温度电压表格不一样。需要配合对应型号的热电偶来用。下表给出实验板上K型热电偶的分度表，只选取了实验室内常见的温度。根据分度表可以方便的将测得的电压转换为温度。

温度℃	K型镍铬－镍硅（镍铬－镍铝）热电动势（mV）参考端温度为0℃
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
-50	-1.889	-1.925	-1.961	-1.996	-2.032	-2.067	-2.102	-2.137	-2.173	-2.208
-40	-1.527	-1.563	-1.600	-1.636	-1.673	-1.709	-1.745	-1.781	-1.817	-1.853
-30	-1.156	-1.193	-1.231	-1.268	-1.305	-1.342	-1.379	-1.416	-1.453	-1.490
-20	-0.777	-0.816	-0.854	-0.892	-0.930	-0.968	-1.005	-1.043	-1.081	-1.118
-10	-0.392	-0.431	-0.469	-0.508	-0.547	-0.585	-0.624	-0.662	-0.701	-0.739
-0	0	-0.039	-0.079	0.118	-0.157	-0.197	0.236	-0.275	-0.314	-0.353
0	0	0.039	0.079	0.119	0.158	0.198	0.238	0.277	0.317	0.357
10	0.397	0.437	0.477	0.517	0.557	0.597	0.637	0.677	0.718	0.758
20	0.798	0.838	0.879	0.919	0.960	1.000	1.041	1.081	1.122	1.162
30	1.203	1.244	1.285	1.325	1.366	1.407	1.448	1.489	1.529	1.570
40	1.611	1.652	1.693	1.734	1.776	1.817	1.858	1.899	1.940	1.981
50	2.022	2.064	2.105	2.146	2.188	2.229	2.270	2.312	2.353	2.394
60	2.436	2.477	2.519	2.560	2.601	2.643	2.684	2.726	2.767	2.809
70	2.850	2.892	2.933	2.875	3.016	3.058	3.100	3.141	3.183	3.224
80	3.266	3.307	3.349	3.390	3.432	3.473	3.515	3.556	3.598	3.639
90	3.681	3.722	3.764	3.805	3.847	3.888	3.930	3.971	4.012	4.054
100	4.095	4.137	4.178	4.219	4.261	4.302	4.343	4.384	4.426	4.467

冷端补偿。使用热电偶测温，一般需要冷端补偿。因为分度表给的是参考端是0度时的情况。A端是测温端，放在待测温的物品处。分开两根线的B端是冷端，在本地电路板上。由于B端一般不是0度，所以使用分度表时需要进行冷端补偿。常见方法是在B端检测温度后，根据B端的温度进行补偿。计算方法如下

1. 测试B端温度，根据温度查分度表得到电压V1.

2. 测试B端经过仪表放大器后的电压V2.

3. 本例放大倍数为1000倍，用V2反推B端的电压 V3=V2/1000

4. 冷端补偿 V= V3+V1. 用V来查分度表得到 A端的温度。

例如，实验中测试B端（冷端）温度为19度。用19度来查表得到V1=0.758mV。测试放大器输出为V2=404mV，本例中放大倍数为1000倍，因此V3=
404/1000= 0.404mV。 从而得到V= V1+V3=
1.162mV。用V来查表得到温度约为29度。这就是A点的测试温度。

2.2仪表放大器

仪表放大器使用的INA128，将RG取50欧姆，设计增益为约1000倍。称重传感器和热电偶温度传感器共用仪表放大器。用开关SW1和SW2来切换。两个开关都拨到左侧时，将热电偶线接入仪表放大器。

REF是仪表放大器的参考端，用于调节仪表放大器的输出直流电压。输出相对于REF的增益为1，例如REF上加100mV电压，则输出增加100mV电压。本实验中REF接地。

三、实验步骤

3.1 硬件电路连接

首先需要将SW1,SW2开关拨到左边进行，使放大器输入连接在热电偶输出，然后需要将REF连接到GND，再将万用表和示波器接入放大器输出。

下表列出传感器板和EPI设备连接关系（也可以使用其他连接方式）：

传感器板需要功能	传感器板接口	EPI对应接口	EPI接口功能
放大器参考端	REF	GND	GND
放大器输出	OUT	AIN1	示波器AIN1
与虚拟仪器共地	GND	GND	虚拟仪器GND

3.2 labview运行

Labview运行后，选择数据采集方式为示波器，热电偶类型选为“K”型。

3.3 设置冷端温度

测量出冷端温度，手动填写冷端温度“27”。

3.4 观察测量

1. 读取温度计测得当前温度。观察【温度数据】波形图，记录温度测量数据。

2.
有条件的实验室可使用多种型号热电偶，如：K型、J型、E型分别测量冰水混合物及沸水，分别测量0℃及100℃时各种型号热电偶测得的温度，并验证各种型号热电偶在这两种参考温度下的输出电压。

四、LabVIEW程序解读

程序使用 EPI
提供的接口函数通过软件编程实现传感器控制/测量。主要使用“设备初始化.vi”
、“数据采集.vi” 、“采样时间设置.vi” 、“采样量程设置.vi” 、“电源.vi”
、“EPI-m104耦合设置.vi”等。

程序采用事件结构，事件处理结构：“超时”中进行数据采集，通过示波器采集。

4.1 整体框图

图4&5
展示了本实例的运行界面和程序框图。实例运行效果需在“冷端温度”处输入当前温度。

图 4 运行界面

初始化和While循环

图5 while循环

4.2 程序流程图

程序流程图如图6所示，先进行初始化，然后一直再while循环中采集数据，将采集到的数据计算得到当前温度值。

图6 实例流程图

4.3初始化设置

程序初始化设置状态，该状态完成EPI
通信端口设置、电源开启、示波器通道设置（采样率，采样量程，耦合）。初始化代码如图
7 所示：

图7 初始化

（1）设备初始化.vi：该 VI 会自动查找 E-PI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，并返回一个端口资源；若未找到，返回的
boolean 值为 false，并且会返回一个错误。

（2）电源.vi：该 VI 是一个多态
VI，在使用时需要在其下拉列表中选择“电源配置”功能。设置使能端口为“True”可开启
E-PI 对外供电。

（3）EPI-m104耦合设计.vi：该 VI 用于设置EPI的AIN1为”DC”耦合。

（4）采样率设置.vi：该VI用于设置EPI的采样率为370KHz和采样深度1000。

（5）采样量程设置.vi：该VI用于设置EPI的AIN1采样量程为±1V。

4.4 While循环

While循环中放置事件结构，在超时事件结构中，设置“超时”事件为200ms，相当于每隔200ms空闲事件处理一次“超时”结构里面的程序。在该状态下主要进行示波器数据采集和计算温度。该状态代码如图8所示：

While循环 – 示波器采集和显示

4.5 冷端补偿程序

冷端补偿代码如图9：

图 9

超时结构中这部分代码，用于将冷端电压带入计算进行补偿，并将采集到的电压值反推成热电偶当前两端电压值，然后通过当前电压值，计算得出当前热电偶温度值。

目录

实验十 应变片称重实验 2

一、实验目标 2

二、硬件介绍 2

2.1测量原理 2

2.2仪表放大器 3

三、实验步骤 4

3.1 硬件电路连接 4

3.2 运行校准 6

3.3 称重 7

3.4 观察测量 8

四、LabVIEW程序解读 8

4.1 整体框图 9

4.2 程序流程图 10

4.3初始化设置 10

4.4 While循环 11

4.5 计算程序 12

实验十 应变片称重实验

一、实验目标

1.熟悉应变片原理和仪表放大器电路；

2.调用EPI提供的子vi编写测量重量程序；

3.通过示波器观测传感器输出动态变化。

二、硬件介绍

应变片称重实验板和热电偶共用一块实验板，主要由应变片（用于测量重量）、热电偶（用于测温）、仪表放大器电路（约x1000倍）组成。

热电偶/称重电路板

2.1测量原理

金属箔式应变片贴在铝合金力臂上，用硅胶封闭保护。有4根引线输出。构成称重传感器。原理图如下。

图 1称重传感器原理图

金属应变片的电阻为1K，4个组成电桥，分别贴在铝合金力臂的上方和下方。力臂一端受力后，发生轻微变形，应变片的电阻就会改变，在白和绿线之间产生电压差。由于电阻变化很微小，这个电压差需要经过仪表放大器放大1000倍后才能测量。

2.2仪表放大器

仪表放大器使用的INA128，设计增益为1000倍。称重传感器和热电偶温度传感器共用仪表放大器。用开关SW1和SW2来切换。两个开关都拨到右侧时，将称重传感器接入到仪表放大器。

图2仪表放大器电路

REF测试点，是仪表放大器的参考端，用于调节仪表放大器的输出直流电压。输出相对于REF的增益为1，例如REF上加100mV电压，则输出增加100mV电压。REF上可以加正负电压。实验中，REF可用于对称重传感器清零，称重传感器上不放置砝码时，调节REF电压，使仪表放大器输出为0V。

三、实验步骤

3.1 硬件电路连接

供电连接:

此次需要从“PT100测温实验”电路板背面排孔进行供电“＋12V/-12V/GND”连接。

背面排孔供电管脚电气连接如表：

管脚号	管脚功能
5/6脚	＋12V
7/8脚	GND
9/10脚	-12V

供电连接图：

供电连接

信号连接:

首先需要将SW1,SW2开关拨到右边，使放大器输入连接在应变片输出，然后需要将REF连接到S1，再将示波器接入放大器输出。

应变片称重电路板连接

下表列出传感器板和EPI设备连接关系（也可以使用其他连接方式）：

传感器板需要功能	传感器板接口	EPI对应接口	EPI接口功能
仪表放大器参考端	REF	S1	信号源S1
放大器输出	OUT	AIN1	示波器AIN1
与虚拟仪器共地	GND	GND	虚拟仪器GND

3.2 运行校准

为了计算出称重台的重量和电压输出关系，需要先校准再使用。

1. 称重台不加任何物体的时候，调节S1（连接REF）输出直流电压，使OUT(放大器输出)输出电压为0。如图7-5所示设置。

   

   图5 S1设置 示波器&万用表测量数据

2. 计算斜率和常量，称重台砝码重量分别为0g和50g时，分别记录采集到的电压值，记录到方框中，然后点击“计算”按钮，就计算出斜率k和常量b。

   

   图 6 0g和50g采集电压计算斜率k和常量b

3.3 称重

完成上面步骤后，就能够直接测量物体重量。

3.4 观察测量

在砝码托盘上从小到大依次组合并放置5g、10g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、55g、60g、70g、80g、90g、95g、100g砝码。

砝码重量
测量出重量

观察波形图表，分别记录不同重量砝码的输出电压，并画出X-Y关系曲线，得到重量与电压之间的关系曲线。

四、LabVIEW程序解读

程序使用 EPI
提供的接口函数通过软件编程实现传感器控制/测量。主要使用“设备初始化.vi”
、“数据采集.vi” 、“采样时间设置.vi” 、“采样量程设置.vi” 、“电源.vi”
、“EPI-m104耦合设置.vi”等。

程序采用事件结构，事件处理结构：“超时”中进行数据采集，通过示波器采集，当前面板设置值改变时，事件处理结构处理完事件后再回到“超时”中进行数据采集。

4.1 整体框图

运行界面

整体程序框图

4.2 程序流程图

程序流程图如图9所示，先进行初始化，然后一直在while循环中采集数据，将采集到的数据计算得到当前重量值，在程序运行中，可以更改斜率k和常量b的值。

图9 实例流程图

4.3初始化设置

程序初始化设置状态，该状态完成E-PI
通信端口设置、电源开启、示波器通道设置（采样率，采样量程，耦合），当然用户也可设置成各个参数可变。若设置成可变，后面while循环中进行调节。，初始化函数在前面已经介绍，这里不在介绍，初始化代码如图
10 所示：

图10 初始化

（1）设备初始化.vi：该 VI 会自动查找 E-PI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，并返回一个端口资源；若未找到，返回的
boolean 值为 false，并且会返回一个错误。

（2）电源.vi：该 VI 是一个多态
VI，在使用时需要在其下拉列表中选择“电源配置”功能。设置使能端口为“True”可开启
E-PI 对外供电。

（3）EPI-m104耦合设计.vi：该 VI 用于设置EPI的AIN1为”DC”耦合。

（4）采样时间设置.vi：该VI用于设置EPI的采样率为370KHz和采样深度1000。

（5）采样量程设置.vi：该VI用于设置EPI的AIN1采样量程为±1V。

4.4 While循环

While循环中放置事件结构，在超时事件结构中，设置“超时”事件为200ms，相当于每隔200ms空闲事件处理一次“超时”结构里面的程序。在该状态下主要进行示波器数据采集和计算重量。该状态代码如图8所示：

While循环 – 示波器采集

4.5 计算程序

将采集的电压值根据公式转换成重量代码如图12：

图 12

超时结构中这部分代码，用于将采集到的电压值，通过计算得出重量值。

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EPI-m104模拟部分示例 2

一.实验目标 2

二.硬件介绍 2

三、实验步骤 3

3.1 硬件电路连接 3

3.2 labview运行 4

四、LabVIEW程序解读 4

4.1 整体框图 5

4.2 初始化 6

4.4 While循环 7

EPI-m104模拟部分示例

一.实验目标

1.调用子vi实现信号源和示波器部分功能；

2.信号源HSS产生5khz正弦波，S1产生5khz正弦波，S2产生5khz方波；

3.示波器开启四个通道，输入范围设置为±5v，四个通道用四个波形图显示；

4.硬件设备上信号源连接到示波器，电脑界面上观察波形；

二.硬件介绍

模拟功能和指标介绍：

三、实验步骤

3.1 硬件电路连接

例程实现信号源输出波形和示波器采集，用USB线连接上lite104后，用连接线将接口“AIN1/2/3”和“HSS/S1/S2”连接在一起，通过我们编写的程序，可以在labview上查看波形。

接口对接方式：

示波器	信号源
AIN1	HSS
AIN2	S1
AIN3	S2
AIN4	悬空

连接方式

3.2 labview运行

Labview运行后，可以看上位机采集波形。

四、LabVIEW程序解读

程序使用 E-PI
提供的接口函数进行温度模块数据采集软件实现。接口函数涉及：设备初始化.vi、EPI-m104信号源设置.vi、采样时间设置.vi、采样量程设计.vi、数据采集.vi。这些接口函数可参见“功能
VI 简述.pdf”。

4.1 整体框图

下图展示示了本实例的运行界面和程序框图）。

运行界面

整体程序框图

4.2 初始化

子vi介绍：

（1） 设备初始化vi：该 VI 会自动查找 E-PI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，并返回一个端口资源；若未找返回的 boolean
值为 false，并且会返回一个错误。

（2） EPI-m104信号源设置.vi: 该 VI 是一个多态VI，在使用时需要波形种类，
“HSS设置”“正弦三角波设置”“方波设置”是开发平台型号。

（3） 采样时间设置.vi：该 VI
是一个多态VI，在使用时需要在其下拉列表中选择“EPI-m104”，
“EPI-m104”是开发平台型号。

（4） 采样量程设置.vi：该 VI
是一个多态VI，在使用时需要在其下拉列表中选择“EPI-m104”，
“EPI-m104”是开发平台型号。

在实际实现时，当串口设置.vi 返回“True”才进行后续设置，即在“True”分支中设置，
同时更改状态为“Read”，在下一次循环时就会进入“Read”状态；若返回“False”，不进行任何操作。

4.4 While循环

（1） 数据采集.vi：在使用时需要在其下拉列表中选择“EPI-m104”，
“EPI-m104”是开发平台型号。

一、实验目标

1.调用子vi实现双通道示波器功能；

2.调用子vi实现S1信号源功能；

二、实验步骤

前面板实现界面如图所示，实现了双通道示波器功能，信号源S1功能；

前面板界面

在程序面板实现使用到的子vi和配置如下：

1. 在程序面板中，放置“设备初始化.vi”，用于初始化VISA控件，和EPI设备进行连接。

设备初始化.vi：该 VI 会自动查找 E-PI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，返回一个端口设置结果；
在实际实现时，当设备初始化.vi
返回“真”时才对设备进行设置，即在“真”分支中设置，若返回“假”值表示初始化设备失败，不进行任何操作。

2.
设备初始化完成后，设置默认的仪器参数，主要包括“EPI-m104信号源设置.vi”，“采样时间设置.vi”，“采样量程设置.vi”，“触发设置.vi”，“EPI-m104耦合设计.vi”。

3. 示波器采集和波形显示，包括“数据采集.vi”，还包括频率计算和平均值计算。

4.
信号源S1输出设置，S1可以输出正弦波，三角波，方波等波形，还可以改变频率，幅度等信息，这部分采用事件结构处理，使用“EPI-m104信号源设置.vi”。

5.示波器采样率和档位设置，采用事件结构。

6. 运行程序界面如图。

使用步骤：

1. 安装易派驱动：详见易派驱动安装.rar

2. 例程VI采用的是Labview2017
   32位中文版设计，需电脑预装labview2017或者更高版本的才能使用。

3. 安装labview2017 软件。

VI说明见下：

模拟：

设备初始化

连接了EPI?：返回是否连接了EPI。

VISA资源名称输出 ：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

采样量程设计

通道：指定设置PI的采样通道。

量程选择：是设置该通道的采样量程。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：勿短时间内多次频繁配置采样量程设计。

EPI-m104_耦合设计

通道：指定设置PI的采样通道。

耦合方式：是指设置相应通道的AC/DC耦合方式。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：勿短时间内多次频繁配置采样时间

采样时间设置

采样率：是指PI对波形的每秒采样频率。

采样点数：是指PI对波形的采样长度。范围10 –3200。(m104范围为10-1600)

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：勿短时间内多次频繁配置采样时间设置。

数据采集

采样率：是指PI对波形的每秒采样频率。见注1。

采样点数：是指PI对波形的采样长度。见注1。

AIN11 量程选择:是该通道的采样量程。见注1。

AIN12 量程选择:是该通道的采样量程。见注1。

AIN13 量程选择:是该通道的采样量程。见注1。

AIN14 量程选择:是该通道的采样量程。见注1。

通道1 采集数据:返回PI的通道1采集数据，单位为伏(V)。

通道2 采集数据:返回PI的通道2采集数据，单位为伏(V)。

通道3 采集数据:返回PI的通道3采集数据，单位为伏(V)。

通道4 采集数据:返回PI的通道4采集数据，单位为伏(V)。

VISA资源名称:指定要打开的资源。

VISA资源名称输出:是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）:表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

正确接收?：是指是否正确接收数据。

注1：请与采样时间设置.vi/采样量程设置.vi设置为同一值，该值并不会对PI设置，但影响采集数据的结果。

信号源

正弦波三角波

波形：指定发送波形类型，为三角波和正弦波。

通道：指定发送通道。

频率**(Hz) ：**设置该通道波形的频率，单位Hz。

峰峰值**(mV)：** 设置该通道波形的峰峰值，单位mV。

直流量**(mV)：**设置该通道波形的偏置电压，单位mV。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：EPI-m102同上。

方波

通道：指定发送通道。

方波频率**(Hz) ：**设置该通道方波的频率，单位Hz。

占空比**(%)：**设置该通道方波的占空比。

峰峰值**(mV) ：**设置该通道方波的峰峰值，单位mV。

直流量**(mV)：**设置该通道方波的偏置电压，单位mV。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：EPI-m102同上。

噪声

通道：指定发送通道。

噪声源幅度**(mV)：**设置该通道噪声信号的幅度，单位mV。

直流量**(mV)：**设置该通道噪声信号的偏置电压，单位mV。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：EPI-m102同上。

直流

通道：指定发送通道。

直流量**(mV)：**设置该通道直流信号的偏置电压，单位mV。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：EPI-m102同上。

高速信号源

波形：指定发送波形类型，为正弦波、三角波和直流。

频率**(Hz) ：**设置该通道方波的频率，单位Hz。

偏置**(mV)：**设置该通道直流信号的偏置电压，单位mV。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注：该功能只有EPI-m104拥有。

数字

GroupA_独立IO

**GroupA_**读取

引脚选择：指定该引脚的通道状态。

电平：返回选择引脚的状态，True为高电平，False为低电平。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

**GroupA_**写入

引脚选择：指定该引脚的通道状态。

电平：设置输出引脚的状态，True为高电平，False为低电平。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

GroupB_并行IO

**GroupB_**读取

读取数值：返回GroupB并行IO的高低电平的数值。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

**GroupB_**写入

输出电压：设置并行IO的引脚电压，为3.3V和5.0V。

写入数值：写入并行IO的引脚状态，1为高电平，0为低电平。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

PWM设置

PWM1&2

PWM1&2频率：PWM1和PWM2使用同一个频率，由下拉列表选择输出频率。

电压选择：设置PWM1&2的输出电压，电压为3.3V和5.0V。

PWM1占空比：设置PWM1的输出占空比。

PWM1使能：使能PWM1。

PWM2占空比：设置PWM2的输出占空比。

PWM2使能：使能PWM2。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

注2：PWM3&4功能说明如PWM1&2相同。

注3：PWM1&2和PWM3&4的输出电压是一致的，无法输出不同两种电压。

电源

电源配置

使能：打开或者关闭电源，True为打开电源，False为关闭电源。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

电源电流检测

电流值：返回当前电流状态。0-4为电流低至高的状态，5为过流，请关闭电源。

VISA资源名称：指定要打开的资源。

VISA资源名称输出：是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。

错误输入（无错误）：表明节点运行前发生的错误。该输入将提供标准错误输入功能。

错误输出：包含错误信息。该输出将提供标准错误输出功能。

例子

模拟部分演示示例

硬件连接：

信号源与 AIN1 AIN2 相连；

软件步骤：

1. 寻找 EPI，并返回串口号；

2. 配置信号源通道 HSS：正弦波、频率 5kHz、500mVpp、0V 偏置

3. 配置信号源通道 1：正弦波、频率 5kHz、500mVpp、0V 偏置；

4. 配置信号源通道 2：方波、频率 5kHz、500mVpp、0V 偏置；

5. 配置数据采集时间：采样率 300kHz、采样点数 1000；

6. 配置通道 1 采样数据量程：-5V～5V；

7. 配置通道 2 采样数据量程：-5V～5V；

8. 配置通道 3 采样数据量程：-5V～5V；

9. 配置通道 4 采样数据量程：-5V～5V；

10. 开始循环采集数据，返回通道 1/ 2/3/4 采集数据，如返回数据正确则显示在波形图；

注：由于串口通讯的缘故，所有操作都是串行操作，无法达到并行配置

本系列例程VI采用的是Labview2017
32位中文版设计，需电脑预装labview2017或者更高版本的才能使用。如果出现下图情况，请升级labview。

注意：当用比Labview2017更高版本打开过程序后，Labview2017就无法再打开程序。

2. 安装labview2017 软件。安装软件如图。

3.将提供的文件夹“EMOOC_UserInterface”复制到labview安装路径“C:\Program Files
(x86)\National Instruments\LabVIEW 2017\user.lib”下。

复制“EMOOC_UserInterface”文件夹：

粘贴到labview安装路径“C:\Program Files (x86)\National Instruments\LabVIEW
2017\user.lib”下：

4. 双击打开labview工程” 传感器-EWB304.lvproj” ：

后界面如下：

该工程包括：

• 6个传感器模块例程实现源码：光电传感器/热释电红外传感器/电机测速/PT100测温/应变片称重/热电偶测温；

  • 信号源&示波器例程实现源程序；

  • 逻辑IO输入/输出实现源程序；

5. 如果打开工程或者实验VI后出现找不到提示找不到子VI的，
或者加载vi路径警告，如下图：

主要的可能原因是EPI提供的VI放置位置不正确或没有加载到工程中，检查步骤3是否正确操作：将文件夹“EMOOC_UserInterface”，放入labview安装路径“C:\Program
Files (x86)\National Instruments\LabVIEW 2017\user.lib”下。

6.
如果上一步没有出错，就能够运行例程，例如双击“信号源&示波器.vi”,弹出前面板，弹出后面板如图，再点击：窗口-显示程序框图。这个程序是用子vi方式来实现部分示波器和信号源功能。

7. 使用USB连接EPI设备和电脑USB口，同时连接AIN1与S1：

8. 硬件上连接好后，点击“运行”。

打开“示波器”的开关按钮和“信号源”的开关按钮，运行中程序如图所示。

当观察到波形界面的波形后，表示我们的运行环境搭建成功。

9. 如需要中止/暂停正在运行程序，按下相应的按钮。

目录

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一、实验目标 2

二、硬件介绍 2

三、硬件连接 2

四、实验步骤 3

五、LabVIEW程序解读 4

5.1 整体框图 4

5.2 程序流程图 5

5.3 新建VI放置子VI 6

5.4 S1设置 7

5.5 采样率设置 7

5.6 采样量程设置 8

5.7 数据采集 8

实验一 第一个例程

一、实验目标

1.新建第一个labview的vi；

2.调用EPI提供的子vi编写程序；

3.信号源“S1”发送正弦波，示波器通道1“AIN1”采集发送的波形。

二、硬件介绍

EWB302平台简介如图：

三、硬件连接

1. 将EWB302通过usb线和电脑连接。

2. 将EWB302上的“S1”和“AIN1”连接在一起。

电路板连接如图所示：

四、实验步骤

第一个例程实现信号源S1输出波形和示波器AIN1采集，用USB线连接“EPI-EWB302”后，用连接线将接口“S1”“AIN1”连接在一起，通过我们编写的程序，可以在labview上查看波形。

注意：使用之前需要将提供的文件中的文件夹“EMOOC_UserInterface”复制到labview安装路径“C:\Program
Files (x86)\National Instruments\LabVIEW 2017\user.lib”下。

1. 点击运行可以看到AIN1采集到的S1发出的正弦波形。

2.
通过修改源代码，可以自行修改S1发出的波形类型，频率等参数，也可以修改AIN1的采样率和采样深度。

五、LabVIEW程序解读

程序使用 E-PI
提供的接口函数通过软件编程实现传感器控制/测量。主要使用“初始化.vi”、“S1设置.vi”
、“数据采集.vi” 、“采样率设置.vi” 、“采样量程设置.vi”。

示波器测量程序需要放在while循环中，对于初始化和配置程序，只需要一次运行，我们就放在while循环外部。

5.1 整体框图

下图展示了本实例的运行界面和程序框图。信号源S1发送正弦波，示波器AIN1观测采集数据。

运行界面

整体程序框图

5.2 程序流程图

实例流程图

5.3 新建VI放置子VI

1.
新建vi，在程序面板中，放置第一个设备vi。在程序面板单击右键：用户库->EPIUserInterface->Vis->初始化.vi。在所有运行程序中，“初始化.vi”是必须使用，用于初始化VISA控件，和EPI设备进行连接。

初始化

初始化.vi：该 VI 会自动查找 E-PI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，返回一个端口设置结果；
在实际实现时，当设备初始化.vi
返回“4/5/6”时才对设备进行设置，即在“4..6”分支中设置，若返回其他值表示初始化设备失败，不进行任何操作。

5.4 S1设置

同样的方式放置“S1设置.vi”,设置信号源S1,输出频率5KHz，峰峰值500mV，直流量0V的正弦波。调用“S1设置.vi”函数。

S1设置.vi：该 VI 设置S1的输出(正弦波与三角波)，包括S1的频率，峰峰值，直流。

5.5 采样率设置

放置“采样率设置.vi”，用于设置示波器采样率为1MHz和采样深度5000个点。

5.6 采样量程设置

示波器采样量程设置，“采样量程设置.vi”,用于设置通道的电压输入范围，通道1的量程设置为±800mv。

5.7 数据采集

经过前面几个基本函数的配置，剩下的只需在while循环中进行数据采集。调用“数据采集.vi”,函数参数:采样深度，根前面设置的一样。

在程序面板中，将波形图连在“AIN1采集数据”，在while循环中，加入“开关”控制。

到此，第一个简单例程已经讲解完毕，可以改变各个参数，观察效果。

目录

实验二 光电传感器特性实验 2

一、实验目标 2

二、硬件介绍 2

2.1 压控恒流源 - 光源驱动 3

2.2 传感器安装 3

2.3 电阻选择 4

三、EWB304和传感器板连接 5

3.1 模块与底座连接方式 5

3.2 电路和信号连接 8

四、实验步骤 9

4.1 S1发送直流 9

4.2 万用表测量 9

4.3 AIN1测量 10

4.4 记录表格 10

五、LabVIEW程序解读 10

5.1 整体框图 11

5.2 程序流程图 12

5.3初始化设置 12

5.4 While循环 13

实验二 光电传感器特性实验

一、实验目标

1.熟悉电压控制电流源原理和各种光电传感器；

2.调用EPI提供的子vi编写控制LED灯亮度程序；

3.通过万用表和示波器观测传感器输出动态变化。

二、硬件介绍

光电实验板可以支持的内容：光敏电阻，硅光电池，光敏二极管，光敏三极管。这4种光电元件在配套的器件包中。光电元件是通过螺钉式PCB端子连接，可替换。支持换装其它种类的两引脚光电元件。

实验板分为两部分。左边是光源部分，右边是传感器和电阻部分。右边有电流和电压测试点。板子的供电由底部的排母提供。不用再插接电源线。只需要连接必要的信号线。

光电实验板的光源LED是一个高亮度灯珠，通过实验板上自带的电压控制恒流源来调节LED的驱动电流，从而控制LED亮度。压控恒流源的输入调节电压可以通过易派的信号源S1控制或者可调电位器分压输出控制，输入调节电压越高，输出电流越大，LED就越亮。接收端可以连接光敏电阻/光明二极管/硅光电池等，通过上拉下拉电阻配合传感器来进行测量。

实验板电路图

输入电压和输出电流对应关系

Vin(V)	Iout(mA)
0	0
3	100

2.1 压控恒流源 - 光源驱动

光源采用线性压控恒流源进行亮度调节。从Vin插座上输入0-3V直流电压，由于运放的负反馈作用，即可得到输出恒流，计算公式为
I = Vin / 30Ω 。例如Vin=300mV，则I=
10mA。可硬木课堂平台的信号源S1或者可调电位器来提供直流。

如上图，是我们使用EWB204+时的硬件连接方式。

光源恒流源的下方，有电位器，可以提供0-5V的电压。这个电压也可以作为Vin的输入。调节电位器后，可以用硬木课堂的DMM（数字万用表）测量输出的电压，然后给Vin使用。

2.2 传感器安装

安装时，需要将传感器的管脚弯折一下，方便接入螺钉式PCB端子。光敏电阻不分极性，但光敏二极管、光敏三极管、硅光电池是有极性的，注意区分。

光敏二极管 光敏三极管 硅光电池 光敏电阻

传感器弯一下管脚插入插座

传感器按极性接入PCB端子

安装完毕后的图片，使传感器对着光源。实验过程中，传感器位置不要发生变化，这样才可以排除位置变化导致的进光量变化。

光敏二极管 光敏三极管 硅光电池 光敏电阻

2.3 电阻选择

实验板右侧的电阻有两个作用。上方的电阻是提供直流偏置。下方的电阻是提供负载。用开关进行通断控制，选择接入或者不接入，或者并联接入。

需要上拉电阻提供偏置的实验：光敏电阻，光敏二极管，光敏三极管

需要负载电阻的实验：硅光电池

三、EWB304和传感器板连接

3.1 模块与底座连接方式

传感器实验板套件由EPI设备、传感器底板和各个传感器小板组成。各个部分的功能如下

1. EPI-EWB设备：与电脑通过USB连接，提供数据采集、信号源、电源、数字IO等可编程IO功能；

1. 传感器底板：提供±12V电源，提供传感器小板、FPGA板、MCU板插槽；传感器底板通过磁吸附着在EPI-EWB设备上。

1. 传感器小板：提供各个传感器的激励和信号调理电路，传感器小板插在传感器底板上实现供电，传感器小板的输出通过跳线与EPI设备相连。

传感器小板插件在传感器底板上

搭载了传感器小板的传感器底板磁吸在EPI设备上

注意：传感器小板背面通过防呆排母插在传感器底板的简牛插座上，两个座子的简牛凸点需要对应：

传感器小板背部图

3.2 电路和信号连接

下面以光敏电阻为例，列出传感器板和EPI设备连接关系：

传感器板需要功能	传感器板接口	EPI对应接口	EPI接口功能
输入电压源控制电流	Vin	S1	信号源S1-产生直流
传感器输出检测	电压检测	COM/V	万用表-测量输出电压
传感器输出检测	电压检测	AIN1	同时使用示波器测量输出电压
共地	GND	GND	EPI设备和传感器小板共地

下图是信号连接图：

光电传感器模块连接

下表列出了EPI对应功能的说明：

表 1 端口说明

插孔名称	说明
S1	信号源输出端，可以出直流、交流电压。
COM	万用表公共接线端
V	万用表电压测量端
AIN1	示波器通道1输入端
GND	电路的公共参考点

四、实验步骤

按照3.2电路连接方式连接电路和EPI设备，通过上位机软件测量光照强度和光敏电阻传感器电阻值的关系。

4.1 S1发送直流

设置信号源S1输出的直流电压值，这里使用S1输出正弦波，但频率和峰峰值设为“0”，调节S1直流改变输出直流电压。

4.2 万用表测量

万用表选择直流电压档位，输出的是测得的直流电压值。

4.3 AIN1测量

AIN1测量得到的数据以波形方式显示在波形图中：

4.4 记录表格

S1输出电压mV	0	10	100	500	1000
控制电流mA	0	1	10	50	100
万用表输出电压V
光敏电阻阻值Ω

五、LabVIEW程序解读

程序使用 E-PI
提供的接口函数通过软件编程实现传感器控制/测量。主要使用“初始化.vi”、“S1设置.vi”
、“万用表功能选择.vi” 、“万用表数据.vi” 、“数据采集.vi” 、“采样率设置.vi”
、“采样量程设置.vi”。

软件控制
S1输出可调直流电压，这部分程序需要在while循环实时控制，示波器/万用表测量程序也需要放在while循环中，对于初始化和配置程序，只需要一次运行，我们就放在while循环外部。

5.1 整体框图

图展示了本实例的运行界面和程序框图。实例运行效果通过上位机调节“S1直流”观察LED亮度，观察上位机万用表测量数据，示波器观测实时采集数据。

运行界面

整体程序框图

5.2 程序流程图

实例流程图

5.3初始化设置

程序初始化设置状态，该状态完成EPI
通信端口设置、电源开启（设置±V为±12V）、示波器通道设置（采样率，采样量程，耦合），当然用户也可设置成各个参数可变。若设置成可变，后面while循环中进行调节。初始化代码如图所示：

初始化

（1）初始化.vi：该 VI 会自动查找 EPI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，返回一个端口设置结果；

（2）正电压设置.vi：该 VI
用于设置EPI的对外输出正电源的电压12V，电流300mA，输出使能。

（3）负电压设置.vi：该 VI
和负电压设置VI类似，用于设置EPI的对外输出负电源的电压-12V，电流300ma，输出使能。

（4）采样率设置.vi：该VI用于设置EPI的采样率为200kHz和采样深度5000。

（5）采样量程设置.vi：该VI用于设置EPI的AIN1采样量程为±20v。

（6）AIN耦合.vi：该VI用于设置EPI的示波器AIN1耦合为DC耦合。

在实际实现时，当设备初始化.vi
返回“4/5/6”时才对设备进行设置，即在“4..6”分支中设置，若返回其他值表示初始化设备失败，不进行任何操作。

5.4 While循环

While循环状态下可以动态改变信号源的频率，峰峰值，直流量，和万用表的功能切换，while循环中还实现万用表数据采集和示波器通道1数据采集。该状态代码如图所示：

while循环程序

（1）S1设置.vi：该 VI
设置S1的输出(正弦波与三角波)，包括S1的频率，峰峰值，直流。是通过前面板来控制。

（2）万用表功能选择.vi：该 VI 用于选择万用表的测量模式，在前面板进行选择。

功能选择（U8）：万用表功能选择（0-直流电压, 1-交流电压，2-直流电流安培档,
3-直流电流毫安档, 4-直流电流微安档, 5-交流电流安培档, 6-交流电流毫安档,
7-交流电流微安档, 8-电阻档, 9-电容档, 10-二极管档位, 11-短路测量档位）

（3）万用表数据.vi：该 VI 用于读取万用表测量结果。

测量结果（DBL）：测量结果（单位： 电压-V，电流-mA，电阻-kΩ，电容-uF）

（4）数据采集.vi：该VI用于读取EPI采集到的四个通道的数据。

在实现上，通过程序前面板控制信号源S1输出直流电压，实现LED光源亮度的调节，传感器板连接不同的传感器，控制LED光源亮度，用万用表或者示波器观测输出电压/电流变化。也可以将S1信号源输出交流信号，观察传感器输出变化。实验过程和测量方式用户可根据自身需求进行修改。

目录

实验三 热释电红外传感器特性实验 2

一、实验目标 2

二、硬件介绍 2

三、实验步骤 3

3.1 硬件电路连接 3

3.2 人体靠近热释电传感器 4

3.3 观察测量 5

四、LabVIEW程序解读 5

4.1 整体框图 6

4.2 程序流程图 8

4.3初始化设置 9

4.4 While循环 11

4.5 前面板控制 11

实验三 热释电红外传感器特性实验

一、实验目标

1.熟悉热释电红外传感器原理和信号放大电路；

2.调用EPI提供的子vi编写检测人体感应程序；

3.通过示波器观测传感器输出动态变化。

二、硬件介绍

热释电红外传感器实验板主要由一个热释电传感器和放大电路组成，后端再加入一个比较器，对传感器波形进行整形。

测量原理：

热释电传感器是利用热释电效应制作的传感器，热释电效应就是由于温度变化而产生电荷的现象，在温度不发生变化时热释电红外线传感器就不会有信号产生。

热释电红外线传感器产生的是电荷，电荷信号不便于直接利用。一般传感器内部都通过场效应管对其进行阻抗变换，输出幅度较小的电压信号。

人体具有相对恒定的体温，一般在37℃左右。人体辐射的红外线中心波长为9~10µm，而传感器的波长灵敏度在0.2~20µm范围内几乎稳定不变。当人从透镜前走过时，人体发射的10µm左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而增强其能量幅度。

若将热释电红外线传感器和放大电路结合，可将信号放大1000倍甚至更高，这样就可以测出1米以外范围内人的行动。

热释电传感器电路板如图：

热释电传感器电路板

热释电红外传感器实验板主要有传感器模块，放大器模块和比较器模块组成。当手掌模拟经过传感器时，传感器输出波形会发生变化。再将波形经过放大器进行放大和比较器整形观察波形。

三、实验步骤

测量热释电传感器输出。

3.1 硬件电路连接

使用EPI-EWB204/304示波器的三个通道AIN1/2/3分别测量热释电输出/放大后/比较器输出信号（如果使用EPI-EWB302，那么AIN1和AIN2应分别测量热释电放大后和比较器输出信号），下表列出传感器板和EPI设备连接关系：

传感器板需要功能	传感器板接口	EPI对应接口	EPI接口功能
传感器输出	传感器输出	AIN1	示波器AIN1
放大器输出	放大器输出	AIN2	示波器AIN2
比较器输出	比较器输出	AIN3	示波器AIN3
共地	GND	GND	EPI与传感器板共地

硬件连接线路图：

注意：应调节50KΩ电位器，使得比较器正相端电平在6V左右。

3.2 人体靠近热释电传感器

用手靠近热释电传感器

3.3 观察测量

将手指（或手掌）移至距离热释电红外线传感器表面上方1cm处，沿水平方向匀速移动手指（或手掌），观察Vout的输出信号的样式及幅度变化，并截图记录至实验报告。

注意：如果比较器没有输出脉冲信号，请调节50KΩ电位器，使得比较器正相端电平在6V左右。

四、LabVIEW程序解读

程序使用 EPI
提供的接口函数通过软件编程实现传感器控制/测量。主要使用“初始化.vi”、
“AIN耦合设置.vi” 、“数据采集.vi” 、“采样率设置.vi” 、“采样量程设置.vi”。

在实验二中，为了实时响应S1的设置值和DMM的档位切换，将S1的设置和DMM档位切换放在了while循环里，程序虽然简单明了，但在whilie中对S1和DMM反复进行初始化操作是有风险的，不停的设置硬件参数容易导致程序出错。因此本程序采用事件结构，只有当旋钮或者对话框发生变化时，才执行对应的初始化程序：

1. 在最开始运行时，先进行“初始化”事件处理，初始化设置设备为默认值；

2. 在while循环中，事件处理结构中，“超时”中一直进行数据采集；

3. 当前面板设置值改变时，事件处理结构处理完事件后再回到“超时”中进行数据采集。

4.1 整体框图

下面是本实例的运行界面和程序框图。实例运行效果通过上位机设置好“Timebase”和示波器输入范围后，观察示波器通道测量数据。

运行界面

每100mS在事件“超时”中执行数据采集工作

事件“初始化”中执行设备和参数的初始化工作

程序运行时，强制一个隐藏按键“初始化”值发生改变，触发“初始化”事件

“CH1和CH2的档位或耦合方式的值发生改变”事件

“采样时基的值发生改变”事件

4.2 程序流程图

后面板程序中加入事件处理结构，事件处理结构相当于中断，当触发事件处理标志后，再去处理相应的程序。

实例流程图

4.3初始化设置

程序初始化设置状态，该状态完成EPI
通信端口设置、电源开启（设置±V为±12V）、示波器通道设置（采样率，采样量程，耦合），用户也可在前面板设置各个参数可变。初始化代码如图所示：

初始化

（1）初始化.vi：该 VI 会自动查找 EPI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，返回一个端口设置结果； 当设备初始化.vi
返回“4/5/6”时才对设备进行设置，即在“4..6”分支中设置，若返回其他值表示初始化设备失败，不进行任何操作。

（2）正电压设置.vi：该 VI
用于设置EPI的对外输出正电源的电压为12V，电流300mA，输出使能。

（3）负电压设置.vi：该 VI
和正电压设置VI类似，用于设置EPI的对外输出负电源的电压为-12V，电流300mA，输出使能。

（4）采样率设置.vi：该VI用于设置EPI的采样率为20kHz和采样深度5000。

（5）采样量程设置.vi：该VI用于设置EPI的AIN采样量程为±20v。

（6）AIN耦合设置.vi：该VI用于设置EPI的耦合为DC耦合。

4.4 While循环

while循环程序

（1）数据采集.vi：该VI用于读取EPI采集到的四个通道的数据。

4.5 前面板控制

当需要调节示波器的档位和耦合方式、时基时，我们是通过前面板进行选择的，后面板也是通过事件结构进行处理。当检测到设置值发生改变，就进入相应的事件进行处理。该状态代码如图所示：

档位控制程序

在实现上，通过手掌移动速度，方向，观察传感器输出。
实验过程和测量方式用户可根据自身需求进行修改。

目录

实验四 三线制PT100测温实验 2

一、实验目标 2

二、硬件介绍 2

2.1测量原理 2

2.2 恒流法测量PT100 4

三、实验步骤 5

3.1 硬件电路连接 5

3.2 labview运行 7

3.3 观察测量 7

四、LabVIEW程序解读 8

4.1 整体框图 8

4.2 程序流程图 10

4.3 初始化设置 11

4.4 While循环 12

4.5 计算温度程序 14

4.6 基准电压设置 15

实验四 三线制PT100测温实验

一、实验目标

1.熟悉三线制PT100测量温度原理和测量电路；

2.调用EPI提供的子vi编写测量温度程序；

3.通过万用表和示波器观测传感器输出动态变化。

二、硬件介绍

PT100测温实验板主要由两个0.5mA的电流源、三线制PT100、本地50欧和100欧精密电阻、差分放大电路（x1倍，x50倍）组成。

PT100测温电路板

2.1测量原理

金属具有随温度升高而电阻值变大的特性，与PTC热敏电阻性质类似，铂电阻的阻值会随温度变化，电阻—温度特性呈线性关系。

按照国际电工委员会IED751国际标准，依据温度系数TCR=0.003851、Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）标准设计铂电阻。

铂电阻的温度测量范围若处于0℃~600℃时，可用下式表示：

Rt=R0(1+At+Bt2)

若处于-200℃~0℃温度范围时，则可用下式表示：

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]

其中：

Rt：温度为t时的电阻值

R0：温度为0是的电阻值

t：任意温度值（℃）

A、B、C：分度系数（如：PT100 TCR=0.003851时分度系数A=3.96847×10-3/℃-1
B=-5.847×10-7/℃-2 C=-4.22×10-12/℃-4）

表1所示为PT100铂电阻的分度表；图2为铂电阻的电阻—温度特性曲线，可以看出其线性关系较为理想。

图2 铂电阻电阻—温度特性曲线

温度℃	电阻值（Ω）R0=100.00Ω
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	100	100.39	100.78	101.17	101.56	101.95	102.34	102.73	103.12	103.51
10	103.9	104.29	104.68	105.07	105.46	105.85	106.24	106.63	107.02	107.4
20	107.79	108.18	108.57	108.96	109.35	109.73	110.12	110.51	110.9	111.28
30	111.67	112.06	112.45	112.83	113.22	113.61	113.99	114.38	114.77	115.15
40	115.54	115.93	116.31	116.7	117.08	117.47	117.85	118.24	118.62	119.01
50	119.4	119.78	120.16	120.55	120.93	121.32	121.7	122.09	122.47	122.86
60	123.24	123.62	124.01	124.39	124.77	125.16	125.54	125.92	126.31	126.69
70	127.07	127.45	127.84	128.22	128.6	128.98	129.37	129.75	130.13	130.51
80	130.89	131.27	131.66	132.04	132.42	132.8	133.18	133.56	133.94	134.32
90	134.7	135.08	135.46	135.84	136.22	136.6	136.98	137.36	137.74	138.12
100	138.5	138.88	139.26	139.64	140.02	140.39	140.77	141.15	141.53	141.91

表1 PT100铂电阻的分度表

2.2 恒流法测量PT100

两线制测量电路

保持恒定电流经过铂电阻即可称为铂电阻恒流测温电路，其基本测量原理如图4所示。两个恒流源0.5mA分别驱动PT100和本地高精度100欧电阻，电阻两端再通过差分放大器后输出一个稳定电压，测量电压，再通过公式换算，就能得到测量所需的温度。这种方式PT100的引线电阻（下图中红圈圈出的部分）会影响精度。

图4 两线制PT100恒流源测温原理

三线制测量方式

为了减小PT100引线电阻的影响，采用三线制的PT100来进行信号调理。PT100的线电阻就不会影响精度。

图5 PT100三线测温原理

三、实验步骤

3.1 硬件电路连接

本次实验使用三线制PT100电阻，电路硬件连接图如图6所示，这里使用板上1V电压基准驱动压控恒流源（也可以使用S1输出直流电压驱动），示波器使用通道AIN1测量输出示波器测量输出。

图6 三线制PT100测温电路板连接（使用板载1V参考，示波器和万用表同时测量）

下表列出传感器板和EPI设备连接关系：

传感器板需要功能	传感器板接口	EPI对应接口	EPI接口功能
恒流源压控输入	输入	S1	信号源S1
x50差分放大器输出	放大器输出	AIN1	示波器AIN1
x50差分放大器输出	放大器输出	V	万用表电压测量端口
与万用表共地	GND	COM	万用表公共端
与示波器，信号源共地	GND	GND	仪器仪表GND

3.2 labview运行

Labview运行后，可以看上位机温度变化。

3.3 观察测量

1. 读取温度计测得当前温度。观察【温度数据】波形图，记录温度测量数据。

2.
改变PT100温度。有条件的实验室可使用PT100测量冰水混合物及沸水，分别测量0℃及100℃时两种铂电阻测得的温度，并验证PT100在这两种参考温度下的电阻值。

四、LabVIEW程序解读

程序使用 EPI 提供的接口函数通过软件编程实现传感器控制/测量。主要使用“初始化.vi”
、“数据采集.vi” 、“采样率设置.vi” 、“采样量程设置.vi” 、“S1设置.vi”
、“万用表数据.vi”等。

程序采用事件结构，在最开始运行时，先进行“S1开关”事件处理，关闭S1直流输出，然后在while循环中，事件处理结构中，“超时”中一直进行数据采集，采集可以通过示波器或万用表的电压档来采集，当前面板设置值改变时，事件处理结构处理完事件后再回到“超时”中进行数据采集。

4.1 整体框图

图 7
展示了本实例的运行界面和程序框图。

图 7 运行界面

初始化和While循环

事件处理 - “超时”

事件处理 “S1开关，S1直流设置值改变”

4.2 程序流程图

程序流程图如图9所示，先进行初始化，然后一直再while循环中采集数据，将采集到的数据计算得到当前温度值。

图9 实例流程图

4.3 初始化设置

程序初始化设置状态，该状态完成EPI
通信端口设置、电源开启（设置±V为±12V）、示波器通道设置（采样率，采样量程，耦合），当然用户也可设置成各个参数可变。若设置成可变，后面while循环中进行调节。初始化代码如图
10 所示：

图 10 初始化

（1）初始化.vi：该 VI 会自动查找 EPI
的通信端口，找到后其会设置该端口参数，初始化.vi
返回“4/5/6”时才对设备进行设置，即在“4..6”分支中设置，若返回其他值表示初始化设备失败，不进行任何操作。

（2）正电压设置.vi：该 VI 用于设置对外输出正电源的电压12V，电流300mA，输出使能。

（3）负电压设置.vi：该 VI
和正电压设置VI类似，用于设置EPI的对外输出负电源的电压为-12V，电流300mA，输出使能。

（4）采样率设置.vi：该VI用于设置EPI的采样率为100kHz和采样深度5000。

（5）采样量程设置.vi：该VI用于设置EPI的AIN采样量程为±800mv。

（6）万用表功能选择.vi：该VI用于设置万用表的功能，设置为直流电压测量。

（7）AIN耦合.vi：该VI用于设置EPI的AIN1为DC耦合。

4.4 While循环

While循环状态下在超时事件结构中，设置“超时”事件为100ms，相当于每隔100ms空闲事件处理一次“超时”结构里面的程序。在该状态下主要进行示波器/万用表数据采集和计算温度。该状态代码如图
11 所示：

图 11 while循环程序 – 示波器采集值

图 11 while循环程序 – 万用表采集值

4.5 计算温度程序

万用表/示波器 采集到的是电压值，当前温度PT100电阻值:

根据公式：

Rt=R0(1+At+Bt2)

Rt = 当前电压/设定电流；

R0 = 100;

PT100 TCR=0.003851时分度系数A=3.96847×10-3/℃-1 B=-5.847×10-7/℃-2

解法一元二次方程，可以得到当前温度t.

程序如图12所示：

图 12 计算温度程序

在实现上，程序会一直采集数据。当手触摸PT100传感器是，观察温度变化，观察传感器输出变化。

4.6 基准电压设置

如果不使用板载1V参考电压来驱动恒流源，而使用EPI的信号源输出1V直流电压时，S1设置如下。采用事件结构实现。

图13 事件 - S1值改变

（1）S1设置.vi：该 VI 设置S1的输出(正弦波与三角波)，包括S1的频率，峰峰值，直流。