2、传感器数据窗口

接入传感器后,在软件显示区域即弹出该传感器对应的数据窗口,该窗口对应的控制面板也同时弹出(图68)。该窗口可由鼠标拖动、缩放。

图68 传感器数据窗口
图68 传感器数据窗口

如接入多个传感器或打开其它窗口,控制面板中的按钮只控制目前被选中的(标题栏为蓝色)窗口。

大多数传感器数据窗口与图68相同,但某些特殊传感器与之不同。加速度传感器窗口(图69)显示三个轴加速度分量,通过窗口左侧的选择按钮选中某一分量计入数据表格或进行校准;色度传感器窗口(图70)显示三种可见光的透光率,同样通过窗口左侧的选择按钮选中某一单色光的透光率计入数据表格;旋转运动传感器窗口(图71)可通过窗口上方的选择按钮选取显示的角度单位是弧度或度;双量程光照度传感器窗口(图72)通过窗口上方的按钮对量程进行转换。

图69 加速度传感器窗口
图69 加速度传感器窗口
图70 色度传感器窗口
图70 色度传感器窗口

传感器数据窗口控制面板功能如下:

图71 旋转运动传感器窗口
图71 旋转运动传感器窗口
图72 双量程光照度传感器窗口
图72 双量程光照度传感器窗口

(1)显示方式

在控制面板的上方,设有“数字”、“指针”、“示波”显示方式切换按钮,三种显示方式如图59所示。

注意:声波传感器、心电图传感器仅对应示波显示方式;光电门传感器、光照度传感器、色度传感器仅对应数字显示方式;位移、磁感应强度传感器、加速度传感器、旋转运动传感器、呼吸率传感器、pH传感器、氧气传感器等未设置指针显示方式。

(2)采集控制

有“开始”与“停止”两个按钮,其功能相互激活。当传感器显示方式为示波显示时,点击“开始”后,时间重新从零计时。为了保证实验的准确性和时间的真实性,本软件没有设置“暂停”功能。

(3)调零

所有传感器出厂前均已校准。但由于电子元器件性能随温度、湿度变化的特征,故有时会出现理论上为零传感器读数却不为零的现象。因此,软件中专门设置了“调零”功能。点击“调零”,传感器窗口的示数即调整为零。“调零”功能实际上是对传感器进行单点校准,适合这种校准的传感器有:电压、电流、微电流、力、磁感应强度、旋转运动、加速度、相对压强等。关闭软件或重新插拔传感器后,传感器数据窗口显示值恢复到初始值状态。对不能单点校准而又需校准的传感器其校准方法见P21 “校准”。

注意:1、压强传感器测量的是绝对压强值,温度传感器、高温传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器测量的是当前环境下的值,故不宜进行调零;磁感应强度传感器应在无磁环境中调零;力传感器由于测钩自重等影响,应该首先固定好再调零;电学传感器应将测量夹短接后调零;加速度传感器应分别将三个方向置于水平面,点击对应的数据窗口分三次进行调零;2、“调零”功能不但用于对传感器进行校准,也可用于测量相对变化值的实验中,点击“调零”后,测量值即为相对于当前情况下的变化量。

(4)显示设置

如传感器数据窗口采用数字显示,点击“显示设置”,将弹出如图73示的设置窗口,点击“数字”或“背景”按钮,将弹出如图74所示的调色板,可对数字或背景颜色进行调整;打开“显示n位小数”的下拉菜单,可以调整传感器窗口的显示小数点后的位数。

图73 数字显示方式设置窗口
图73 数字显示方式设置窗口
图74 调色板
图74 调色板

如传感器数据窗口采用示波显示,点击“显示设置”,将弹出如图75所示的设置窗口,可设置图线颜色、图线的线型以及绘图方式(离散点或连续线)。显示设置不支持指针显示方式。

图75 示波显示方式设置窗
图75 示波显示方式设置窗

(5)校准

受传感器灵敏器件的限制,部分生化传感器在使用前需用标准信号源进行校准,需校准的传感器为pH、氧气、溶解氧、电导率、色度。当接入上述传感器时,在传感器控制面板上会弹出如图76所示“校准”按钮。点击后,将弹出“传感器校准设置”窗口。因每种传感器需要校准标准值数量不同,所以传感器校准设置窗口略有不同,下面对每种传感器的校准方法分别说明:

图76 传感器校准按钮
图76 传感器校准按钮

a)pH传感器:在常温条件下配置pH值分别为4.00、6.86、9.18三种标准缓冲溶液(各大试剂商店均有销售),点击控制面板中“校准”按钮,弹出如图77所示传感器校准窗口。先将传感器电极按操作规程插入到第一种缓冲溶液中,此时在“当前采集值”小窗口中显示出测量值,待读数稳定后,将溶液的标准值填写显示值下方对应的小窗口中,并单击选中确认键确认键图标 。重复以上步骤,将三组校准数据填写完毕后,点击“确认”按钮,校准工作完成,可进行实验操作。

图77 pH传感器校准窗口
图77 pH传感器校准窗口

注意:如果溶液温度不是常温,标准缓冲溶液的pH值有可能出现偏差,请根据标准缓冲试剂外包装上的说明进行修正,将修正值填写在标准值一栏中即可。

b)氧气传感器:校准方法与pH传感器类似,不同之处为氧气传感器设有两个校准点,一个是空气中氧气的含量,一个是纯氧(100%)。空气中氧含量与海拔高度有关,可由下面理论公式计算出当地的氧含量值:

氧含量=20.95×0.9922n(%),式中n为海拔高度/100(米),如海拔1000米空气中氧含量值为:20.95×0.992210=19.37%。

纯氧可用化学方法制取并收集,如高锰酸钾加热制取后用排水法收集。

c)溶解氧传感器:溶解氧传感器也设有两个校准点,分别是无氧水溶液和饱和溶氧水。无氧水即为饱和亚硫酸纳溶液,其氧含量可认为等于零。制取方法也比较容易,在250ml烧杯中加入200ml的蒸馏水,然后用天平称取25克分析纯无水亚硫酸钠加入其中,搅拌至亚硫酸钠基本溶解,过半小时后即可使用。

饱和溶氧水制取方法:用加氧机对蒸馏水或去离子水加氧60分钟以上即可。由于氧在水中的溶解度与温度和压强都有关系,所以应先从表3中查出在标准大气压条件下当前温度对应的饱和含量,再通下面的校正公式进行计算,才能得出正确的氧饱和含量。

表3 氧在不同温度水中饱和含量表(标准大气压条件下)
温度(℃) Cs(mg/L) 温度(℃) Cs(mg/L) 温度(℃) Cs( mg/L)
0 14.16 12 10.43 24 8.25
1 13.77 13 10.20 25 8.11
2 13.40 14 9.97 26 7.99
3 13.04 15 9.76 27 7.87
4 12.70 16 9.56 28 7.75
5 12.37 17 9.37 29 7.64
6 12.06 18 9.18 30 7.53
7 11.75 19 9.01 31 7.43
8 11.47 20 8.84 32 7.32
9 11.19 21 8.68 33 7.23
10 10.92 22 8.53 34 7.13
11 10.67 23 8.39 35 7.04

在大气压强较低的地区,饱和溶氧值校正公式如下:

Cs11 = Cs×P/101.3

式中:Cs11 —— 在大气压力为P(kPa)时的饱和溶氧值

Cs —— 在标准大气压时的纯水饱和溶氧值(见表3)

d)电导率传感器:电导率电极有两块平行的极板,通过测量两极板之间的电压和电流得到电导率值,因此极板不同几何形状会影响到测量结果。与几何形状有关的系数称为电导池常数,理论它可通过两块极板之间的液柱长度除以极板有效面积计算得出,但由于加工工艺原因,电极尺寸不易确定,必须用标准溶液进行标定。所以,每个电导率电极都标有不同的电导池常数(见图78)。本传感器所用的电极型号为DJS-1型,电导池常数约等于1。

图78 电导池常数标签
图78 电导池常数标签

电导率传感器的校准就是将正确的电导池常数输入到软件中,点击“校准”按钮,弹出如图79所示校准窗口,读取电极上标有的电导池常数通过键盘输入到窗口指定区域,点击“确认”完成校准。

图79 电导率传感器校准窗口
图79 电导率传感器校准窗口

e)色度传感器:将色度传感器中配备的比色皿中放入约3ml蒸馏水,打开传感器上盖,调整比色皿的两磨砂面与传感器长轴方向平行,将比色皿插入到传感器中,盖上传感器上盖,点击控制面板上“校准”按钮。此时,没有弹出类似上述传感器校准窗口,但传感器数据窗口中表示红(R)绿(G)蓝(B)三种可见光的透光率应为100%(图80)。

图80 校准后的色度传感器窗口

注意:色度传感器每次使用前都需进行校准!

提示:在关闭软件或拔插传感器后,所有传感器“校准”内容均不保存!

(6)采样频率

因为数据采集器采用隔点采集的方式,即每隔一定时间采集一次数据,所以有必要根据被测量值信号频率的高低,对采集器的采样频率进行调整,以保证真实体现信号的变化过程。只有停止采集以后,采样频率窗口才被激活,打开窗口中的下拉条(图81),可以选择适当的频率值。

图81 采样频率调节窗口
图81 采样频率调节窗口;

软件中所设置的频率值如下(单位 Hz):10K(仅用于声传感器)、1K、500、200、100、50、20、10、5、2、1、0.5、0.2、0.1。

每种传感器接入后,软件都设置了默认的采样频率(表4),能够满足常规实验。若实验需要,请按照“采样频率等于被测信号频率的5~10倍”的原则进行调整。

表4 软件默认部分传感器采样频率表
默认采样频率(Hz) 传感器名称
5 温度、声强、光照度、pH、电导率、高温、氧气、溶解氧、二氧化碳、湿度、浊度、二氧化硫
10 色度、一体式位移
20 电流、电压、微电流、磁感应强度、力、压强、相对压强、多量程电流、多量程电压
50 小量程位移、心电图、旋转运动、分体式位移、加速度
10k 声波

注意:1、上表中用斜体标出的传感器和光电门传感器的采集频率由硬件控制,这些传感器采样频率为固定值,故不能通过软件进行调节。2、采集频率设置可以通过“保存实验设置”进行保存。

(7)图线控制

“图线控制”在示波显示方式下被激活(图82)。通过控制窗口中的八个箭头,即可实现对图线四个方向平移及纵横坐标轴的缩放。本功能也可通过光标指向坐标轴位置直接拖动鼠标来实现,详见P31“图线控制”有关说明。

图82波形控制
图82 波形控制

(8)鼠标右键功能

在示波显示下,将光标置于传感器窗口中,点击鼠标右键,窗口中弹出如图83所示菜单,该菜单包含“显示图线中的数据点”(图84)和“鼠标显示(光标所在点)坐标值”(图85)两项功能。其中,“显示图线中的数据点”用于显示按实际采样频率采集到的数据点,可以让学生认识到图线的由来——实验数据对应的坐标点;“鼠标显示坐标值”功能则能够让学生随时获得图线上的某一个点对应的实验数据,从而进一步理解“数据-图线”之间的关联。

图83 鼠标右键菜单
图83 鼠标右键菜单
图84 显示图线中的数据点
图84 显示图线中的数据点
图85 鼠标显示坐标
图85 鼠标显示坐标

发布时间:2013/11/23 23:03:35  阅读次数:4023

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