学生测量和仪器项目

by Enable Education

本课程涵盖了测量和仪表的基本概念。学生将使用NI ELVIS进行理论学习、实验和项目设计，进而轻松理解各类传感器及其应用。学生需要根据给定的设计要求，确定最符合这些要求的传感器。学生将了解测量的不同阶段，包括信号调理以及如何进行信号处理前的准备、模数转换器和采样特性、软件处理和分析技术，以及数据显示。通过本课程，学生将学会如何对真实现象进行测量，这项技能对于所有工程学科都至关重要。

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学习目标

学生将根据给定的测量要求，解读需要测量的信号特征，并根据传感器规格选择合适的传感器。
通过设计和构建合适的信号调理电路并运用数据采集技术，学生将能够从原始传感器测量结果中获得高质量的数字化信号。
学生将能够根据给定的数据集，对虚拟仪器进行编程，以执行分析和展示分析结果，并根据分析的结果得出结论。
由于只需简单地对常见物理现象（例如温度、应变或压力）进行测量，学生可以设计和实现相应的测量系统，包括传感器、信号调理、数据采集、数据分析和数据显示。

课程信息

年级	大学一年级或二年级
主题	机电传感器; 实验方法
学习方式	实验室；项目式学习
前提条件	物理入门基本熟悉LabVIEW使用基本掌握在面包板上搭建电路的技能

Included Course Labs

信号和传感器

在本实验中，学生将学习传感器的特性及其应用。学生将了解用于测量传感器的各种信号。他们将通过测量来研究红外传感器，然后基于不同的温度和应变测量条件以及不同的规范，在多种传感器选项中选择最适合该应用的传感器。

信号调理

在本实验中，学生将学习信号调理在数据采集系统中的重要性。首先，他们将学习如何使用放大、衰减和滤波等各种方法对模拟信号进行数字化处理前的准备。然后，学生将学习用于信号调理的不同电路。学生将在模拟器中设计信号调理电路，然后使用传感器对其设计进行验证。在整个过程中，他们将通过回答一些简短问题来检验其对所学知识的理解程度。

ADC和采样

在本实验中，学生将学习如何使用模数转换(ADC)将传感器提供的模拟信号转换为数字信号。学生还将了解ADC的要素，例如采样和奈奎斯特频率。在整个过程中，学生将完成动手实验，并回答问题，以检验其对所学知识的理解程度。

测量软件与分析

在本实验中，学生将完成数据采集任务，包括在PC上存储、分析和显示数据。他们将学习如何使用傅立叶变换和统计方法从输入信号中提取信息，以便更轻松地呈现和解读数据。

温度测量项目

在该项目中，学生将使用先前实验中介绍的方法，针对给定的测量需求，设计并实现自己的温度测量系统。学生将根据给定的测量场景确定正确的传感器、信号调理电路、ADC采样、软件方法和分析方法。完成设计后，学生将开始搭建测量系统并进行迭代，然后验证设计是否满足要求。

应变测量项目

在该项目中，学生将使用先前实验中介绍的方法，针对给定的测量需求，设计并实现自己的应变测量系统。学生将根据给定的测量场景确定正确的传感器类型、信号调理电路、ADC采样、软件方法和分析方法。完成设计后，学生将开始搭建测量系统并进行迭代，然后验证设计是否满足要求。

力测量项目

在该项目中，学生将使用先前实验中介绍的方法，针对给定的测量需求，设计并实现自己的力测量系统。学生将根据给定的测量场景确定正确的传感器类型、信号调理电路、ADC采样、软件方法和分析方法。完成设计后，学生将开始搭建测量系统并进行迭代，然后验证设计是否满足要求。

振动测量项目

在该项目中，学生将使用先前实验中介绍的方法，针对给定的测量需求，设计并实现自己的振动测量系统。学生将根据给定的测量场景确定正确的传感器类型、信号调理电路、ADC采样、软件方法和分析方法。完成设计后，学生将开始搭建测量系统并进行迭代，然后验证设计是否满足要求。

位移测量项目

在该项目中，学生将使用先前实验中介绍的方法，针对给定的测量需求，设计并实现自己的位移测量系统。学生将根据给定的测量场景确定正确的传感器类型、信号调理电路、ADC采样、软件方法和分析方法。完成设计后，学生将开始搭建测量系统并进行迭代，然后验证设计是否满足要求。

测量系统设计

在此开放式实验中，学生将为待测设备(DUT)构建专用测量系统。学生将基于真实的测试或监测应用程序，设计测量系统、建立架构、搭建系统并进行验证。

Requirements

NI ELVIS III

Engineering laboratory solution for project-based learning that combines instrumentation and embedded design with a web-driven experience, delivering a greater understanding of engineering fundamentals and system design. Learn more

Measurements Parts Kit for NI ELVIS III

A set of components for sensor and signal exploration that complements the NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite (NI ELVIS) to enable teaching concepts in measurements and instrumentation. Learn more

LabVIEW

LabVIEW is systems engineering software for applications that require test, measurement, and control with rapid access to hardware and data insights. Learn more

Multisim Live

Multisim Live is an online, touch-optimized component of Multisim, so students can design and simulate their circuits anywhere, anytime, on any device. Learn more

DETAILED REQUIREMENTS

Required Software

Download Academic Software, Learn About Software Licensing

Measurements Live - Install Instructions, Access
NI ELVIS III Software Bundle (2018 or later)
- LabVIEW (Requires license)
- LabVIEW Real-Time Module (Requires license)
- NI ELVIS III Toolkit
Multisim Live - Access

Required Hardware

Purchase Engineering Education Products

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NI ELVIS III Default Prototyping Board
NI ELVIS III Cables and Accessories Kit
Measurements Part Kit

Resources

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