基于紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)的測速系統設計與應用

　　LabView 是一種用圖標代替文本行創(chuàng )建應用程序的圖形化編程語(yǔ)言，由NI 公司研制開(kāi)發(fā)?，F被廣泛應用于虛擬儀器設計相關(guān)的科研領(lǐng)域。根據測速系統原理和人機交互優(yōu)化原則設計軟件流程如圖3所示。

　　圖3 軟件設計流程圖

　　根據軟件設計流程圖編寫(xiě)上位機軟件如圖4、圖5 所示。

　　圖4 虛擬儀器界面設計圖

　　圖5 虛擬儀器底程序設計圖

　　3 誤差分析

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和人們認識水平的不斷提高，雖然可以將誤差控制的越來(lái)越小，但終究不能完全消除它。誤差的分析與評定在測試領(lǐng)域中尤為關(guān)鍵，是檢驗測試系統性能的重要指標。

　　3.1 誤差來(lái)源

　　本系統的誤差來(lái)源主要是在測量傳感器之間距離s 時(shí)來(lái)自量具的儀器誤差Δs 和來(lái)自于計數器計時(shí)的誤差。計數誤差表現為當時(shí)間計數器清零并開(kāi)始計數時(shí)， 由于計數器由時(shí)標脈沖下降沿觸發(fā)，所以可能出現計數器剛開(kāi)始計數時(shí)時(shí)標脈沖就出現一個(gè)下降沿，而停止計數正好在一個(gè)下降沿結束后，這樣所計數的時(shí)間比實(shí)際時(shí)間多一個(gè)脈沖;同樣，如果開(kāi)始計數是在下降沿剛出現后，而結束計數是在下降沿出現前， 會(huì )導致計數時(shí)間比實(shí)際時(shí)間少一個(gè)脈沖，造成計數誤差。計數誤差范圍為(-1/f，1/f)，在此區間上平均分布。

　　此外， 環(huán)境因素所帶來(lái)的影響是多方面的，由于溫度、氣壓和水汽的影響，空氣折射率分布不均勻，折射率的梯度造成的光線(xiàn)發(fā)生彎曲;由于高速運動(dòng)還會(huì )帶來(lái)空氣的氣流變化和氣體震動(dòng)而引起對光路的干擾。加之一些不確定因素，主要反映在電信號上，環(huán)境影響帶入了電平的抖動(dòng)以及一些高頻和低頻的干擾。但這些干擾一般在電路中可以去掉或忽略。

　　3.2 誤差綜合評定

　　根據以上誤差的來(lái)源分析和誤差理論， 對式(2)求導得到誤差：

　　將式(3)轉換成最大誤差：

　　計時(shí)電路計時(shí)最大誤差

　　為依據國標QBT2443-1999 的規定計算。規定一級鋼卷尺自零點(diǎn)端起到任意線(xiàn)紋的示值誤差限為：Δ=(0.1+0.1L)mm，L 單位為m。若測試距離取0.3m，Δs 取0.03mm，待測運動(dòng)物體速度為300m/s，那么將數據代入式(4)得到系統測速的最大相對誤差為：

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