湖南工学院教案用纸 p.12
模式 LED 已经点亮。
（6）旋转＋电源旋钮，观察 DMM 上的变化。
说明：VPS－的工作方式完全相同，只是输出电压是负的。 3、 热敏电阻电路
完成以下步骤，构建并测试热敏电阻电路。
（1）在工作站原型板上，使用10k电阻和热敏电阻建立分压器电路。输入电压被连接到【电源＋】和【地】接头上。热敏电阻两端的电压输出到 DMM 【V】接头上。
图 5-3：使用热敏电阻的温度测量电路
图 5-4：NI ELVIS原型板上的实际热敏电阻电路
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（2）确保可变电源电压被设置为零。为原型板加电，观察 DMM 上电压的显示值。将电压从 0增加到＋5 V。热敏电阻两端的被测电压 VT将大约增加到 2.5 V。
（3）将电源电压减小为＋3 V。这样确保了热敏电阻中自己产生的热量（焦耳热）不会影响外部温度读数。
（4）用您的指尖加热热敏电阻，观察电压降低。您可以重新安排分压方程，按如下方法计算热敏电阻阻抗：
RT=R1*VT/(3-VT)
在环境温度为 25℃度的情况下，热敏电阻阻抗大约为 10 k 。
这个方程称为比例函数，您可以将被测电压转换为热敏电阻阻抗。您可以方便地使用 NI ELVIS II DMM 或在 LabVIEW 程序（VI）中测量 VT。
在 LabVIEW中，以上比例方程被编写为子VI，如下图中的程序框图所示。
图 5-5 比例函数的程序框图
热敏电阻响应曲线展示了设备阻抗和温度之间的关系。很明显，在这个曲线中热敏电阻具有以
下三个特性：
温度系数 ?R/?T 是负数。 响应曲线是非线性的（指数关系）。
? 阻抗在多个十倍程范围内变化（参阅图 2-2）。
您可以通过用数学函数拟合响应曲线，得到标定曲线（参阅本章最后的附录）。LabVIEW 包含了许多数学工具可以拟合这种关系。在找到正确的方程之后，您可以为标定区域内使用任何电阻计算温度。以下标定 VI 是热敏电阻常用的，它展示了您可以如何使用 LabVIEW 公式节点计算数学方程。
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图 5-6 对于这个热敏电阻，标定方程为 R=29.95798exp(-0.04452T)
4、 构建 NI ELVIS 虚拟数字温度计
数字温度计程序 Digital Thermometer.vi 激活 VPS，为热敏电阻电路加电。之后它读取热敏电阻两端的电压，将它转化为温度，并以多种格式将数值显示在前面板上。
测量、比例变化、标定以及显示是在 while 循环中顺序完成的。VoltsIn.vi 测量热敏电阻电压。Scaling.vi 将测量得到的电压根据上述的比例方程转化为电阻。Convert R-T.vi 使用已知的标定曲线将电阻转化为温度。最后，温度以数字、仪表读数以及温度计的形式显示在 LabVIEW 的前面板上。等待函数设定为 100 ms 确保每十分之一秒进行一次电压采样。 所有这些过程都在 while 循环中执行，直至点击前面板上的【停止】按钮。
图5-7：数字温度计程序的程序框图
热敏电阻和电阻一样，在有电流通过的时候会产生热量（焦耳热）。对于一个设法测量外界温度的热敏电阻而言，这样自发产生的热量可能是一个问题。我们使用的方法是尽可能减小通过其中的电流，这样外界的温度效应将远远大于电流所产生的热效应。对于10k热敏电阻，驱动电流为+3V可以满足这个要求。使用 LabVIEW Express VI，您可以在NI ELVIS II 工作站上对可变电源进行编程。在橙色框中的数值 3 将 VPS+输出设置为+3.0V。另一个绿色电线连接到停止按钮，可以确保在程序结束的时候 VPS 被重置为零。 完成以下步骤打开并查看数字温度计 VI 中的组件和代码：
（1）在动手NI ELVIS II库文件夹中，打开Digital Thermometer.vi。
（2）打开程序框图（窗口》显示程序框图）以及子VI（双击图标）查看程序流程，观察子 VI以及读函数与转换函数是如何编写的。
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有了热敏电阻的标定曲线，您可以使用合适的方式更新子VI（Convert R-T），用来得到可以正常工作的数字温度计。
如果您希望编写自己的程序，可以在函数选板中找到VPS API 函数（函数》测量 I/O》NI ELVISmx》NI ElVISmx 可变电源）。
图5-8 函数选板
五、实验仪器与器材
安装有LabVIEW 的计算机
所需软面板(SFPs)：
数字欧姆计 DMM 【】 数字电压计 DMM 【V】 可变电源（VPS） 所需器件：
10 k 电阻 R1（红色、黑色、橙色） 10 k 热敏电阻 RT
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实验六 AC电路工具实验（设计性实验）
一、实验目的
1．熟悉针对AC电路的NI ELVIS II工具使用；
2．学习并掌握如何使用数字万用表、函数发生器、示波器、阻抗分析仪和波特分析仪。 二、实验原理与说明
许多电路都包含交流（AC）部分。要设计好的电路需要有测量元件和阻抗值的工具，以及用于显示电路属性的工具。利用良好的 AC 工具和一些基本的电路知识，您可以修改任何电路以实现最优的响应。
该实验介绍了针对 AC 电路的NI ELVIS II工具：一个数字万用表、函数发生器、示波器、阻抗分析仪和波特分析仪。 三、实验内容及任务 1、电路元件值的测量
请完成下列步骤以获取电路元件的值： （1）启动 NI ELVIS II工具条。 （2）选择数字万用表。
（3）将测试导线与 DMM[V]和[COM]相连接。 （4）利用 DMM[]测量电阻R。 （5）利用 DMM[]测量电容C。 （6）填写下表：
电阻R _____________ k（1 k标称） 电容C _____________μF（1μF 标称） （7）关闭该DMM。 2、元件与电路阻抗 Z 的测量
对于一只电阻，阻抗与DC电阻完全相同。您可以用一个两维图中的一条沿X-轴的直线表示该阻抗，这常常被称为实数部分。对于一只电容，阻抗（或者更具体地，容抗），Xc是虚数，取决于频率，用两维图中的一条沿Y-轴的直线表示。它被称为虚数部分。 在数学上，一只电容的容抗表示为：
Xc=1/jωC
其中，ω 是角频率（以弧度/秒为单位），而 j 是一个用于表示一个虚数的符号。一个串联的RC 电路的阻抗是这两个元件的阻抗之和，其中，R 是电阻性（实数）元件，而 Xc 是电抗性（虚数）元件。
Z=R+Xc=R+1/ jωC
阻抗也可以利用极坐标图中的一个相位向量表示，其中：
幅值=（R2 +Xc2 ）
且
相位 θ=tan-1（Xc/R）