摘 要

随着我国航天技术、机器人技术和虚拟现实技术的不断发展，六维加速度传感器技术也得到飞跃性的发展，目前，我国设计了一种世界领先的六维加速度传感器，一共12条支链并联在一起，成功解决了我国六维加速度传感器输出信号弱的问题。这意味着这种并联式六维加速度传感器的输出信号更加稳定。为了采集12条支链的输出信号，本文设计的六维加速度传感器一共有12条数据采集通道，实现对六维加速度传感器压电陶瓷产生的电信号的采集、存储与处理。

论文首先通过检索的文献阐述了国内外六维加速度传感器和虚拟仪器的研究现状，提出了本设计的目的和意义。然后提出了数据采集系统的设计目的，从硬件和软件两方面确定了数据采集系统的整体设计方案。

最后设计了虚拟仪器的前面板和程序框图，实现了测试数据的产生和采集、数据的处理、数据的存储和查询。通过实验数据的分析表明本虚拟仪器的功能可靠，程序稳定。

关键词：六维加速度传感器；12支链；虚拟仪器；数据采集

Design of virtual instrument for six-D acceleration sensor

ABSTRACT

The six-D acceleration sensor has broad application prospects in the fields of robot, aerospace, virtual reality and biomedical medicine. At present, a pre-tightening, 12-branched parallel six-dimensional acceleration sensor model is designed in China, which solves the problem of distortion of output signal of traditional six-D acceleration sensor. This means that the output signal of this parallel six-dimensional acceleration sensor is more stable. In order to collect 12 branched chain output signals, a six-dimensional acceleration sensor virtual instrument for 12-channel data acquisition is designed in this paper to collect, store and process the electrical signals generated by piezoelectric ceramics of six-D acceleration sensor.

Firstly, the paper expounds the research status of six-D acceleration sensor and virtual instrument at home and abroad through the retrieved literature, and puts forward the purpose and significance of this design. Then the design purpose of the data acquisition system is put forward, and on this basis, the overall design scheme of the data acquisition system is determined, and the overall design scheme of the data acquisition system is determined from two aspects of hardware and software.

Finally, the front panel and program block diagram of virtual instrument are designed, and the generation and acquisition of test data, data processing, data storage and query are realized. Through the analysis of experimental data, it is shown that the function of this virtual instrument is reliable and the program is stable.

Keywords: six-D acceleration sensor; 12 branched chain; virtual instrument; Data acquisition

目录

1 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2设计的目的 1

1.3 六维加速度传感器国内外研究现状 2

1.4虚拟仪器国内外技术现状 3

1.4.1国外发展情况 4

1.4.2国内发展情况 4

1.5六维加速度传感器虚拟仪器的研究现状 5

1.6虚拟仪器的简介 7

1.6.1虚拟仪器的概念与特点 7

1.6.2虚拟仪器的优势 8

1.6.3虚拟仪器的组成原理 9

1.7设计的目的和意义 9

2 数据采集系统的方案设计 10

2.1数据采集系统的设计目的 10

2.2数据采集系统的整体设计方案 10

2.3数据采集卡简介 10

2.4数据采集系统的虚拟界面 12

2.4.1LabVIEW程序的概述 12

2.4.2LabVIEW的前面板 13

2.4.3LabVIEW的程序框图 14

2.5本章小结 17

3 实验数据采集与处理 18

3.1前面板的设计 18

3.1.1前面板采集控件 18

3.1.2前面板的布局 20

3.2程序框图的设计 21

3.2.1数据采集模块的设计 21

3.2.2数据分析及处理模块的设计 22

3.2.3数据存储模块的设计 24

3.3本章小结 25

4 实验结果分析 27

4.1实验参数设置 27

4.2实验结果分析 31

4.3本章小结 31

5 结论 33

6 致谢 34

参考文献 35

1 绪论

1.1研究背景

传感器作为一种检测装置，能够探测到人体难以感知的信息，并将其转化为电信号或者其他所需形式的信号，来满足信息的传输、处理、存储、显示、记录、及控制等要求为了适用各种场合。目前，人们已经设计出各种各样的传感器以满足需求，其中六加速度传感器是能够检测加速度（包括物体的平移和转动）并且输出信号的传感器。

六维加速度传感技术是实现物体在三维空间进行加速、匀速运动的多维运动感应技术。六维加速度传感的应用涉及诸多领域，例如工业生产自动化领域、航空航天领域、医疗保健领域、机器人研发领域、交通运输领域和军事领域等等，目前六维加速度传感技术还处于初级探索阶段。为了更加方便显示与记录六维加速度传感器的传感信号，需要设计一种虚拟仪器，可以实时采集数据信号同时进行数据分析。