表1 三種溫度傳感器的比較

應變測量
    yingbianshishijiayuwutidezuoyongliduiwutizaochengxingbiandedaxiao，tahuisuizhezuoyonglidezengjiaerzengchang，duiyuyizhongcailiao，yinglidezengchangshiyouxiandude，chaoguozheyixiandu，cailiaojiuyaosunhuai，zhegexianduchengweigaizhongcailiaodejixianyingli。
應變測量有多種方法，最常用的是采用應變片。由於受到應力
，應變片發生形變（長度發生改變）

，從而導致其阻值也隨之產生正比變化。最常見的應變片是金屬應變片。
     金屬應變片由極細的金屬絲或薄片組成，繞成柵狀的形式使它們可以在平行的方向上最大程度地跟隨應變發生變化（圖5）。柵(zha)格(ge)粘(zhan)在(zai)被(bei)稱(cheng)為(wei)載(zai)體(ti)的(de)薄(bo)襯(chen)底(di)上(shang)，並(bing)直(zhi)接(jie)與(yu)被(bei)測(ce)試(shi)件(jian)連(lian)接(jie)。因(yin)此(ci)，被(bei)測(ce)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)變(bian)直(zhi)接(jie)反(fan)映(ying)到(dao)應(ying)變(bian)片(pian)上(shang)，使(shi)得(de)應(ying)變(bian)片(pian)電(dian)阻(zu)值(zhi)產(chan)生(sheng)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)。應(ying)變(bian)片(pian)的(de)阻(zu)值(zhi)在(zai)30Ω到3000Ω
，最常見的阻值標準是120Ω和350Ω。

    由於應變片的阻值變化是微弱的，測量應變幾乎都采用帶電壓激勵的電橋形式。惠斯通電橋由4條電阻橋臂及作用於整個電橋的激勵電壓VEX組成（圖6），

電橋輸出電壓V0表示為：

    從此方程看出，當R1/R2=R4/R3時，電壓輸出V0為零。在這種條件下，稱電橋處於平衡狀態。此時任意橋臂上電阻值的變化都將使電橋電壓輸出不為零。
    因此

，如果把圖中的R4替換為應變片
，應變片電阻值的變化將使電橋處於非平衡狀態，從而電壓輸出非零。如果應變片的理想電阻值為RG，那麼應變產生的電阻變化DR可以表示為DR= RG*GF*e。設R1=R2、R3=RG，以上的電橋方程可重寫為VO/VEX對應變的函數。注意1/(1+GF*e/2)項

，表示1/4橋與應變相關的輸出非線性變化。
    理li想xiang狀zhuang態tai下xia
，我wo們men希xi望wang應ying變bian片pian電dian阻zu僅jin在zai存cun在zai應ying變bian時shi才cai產chan生sheng變bian化hua。然ran而er，其qi材cai料liao及ji被bei測ce試shi件jian材cai料liao還hai同tong時shi對dui溫wen度du的de變bian化hua敏min感gan。通tong過guo在zai電dian橋qiao的de另ling一yi個ge橋qiao臂bi上shang放fang入ru第di2個ge應ying變bian片pian
，這zhe樣yang可ke以yi使shi電dian橋qiao的de靈ling敏min度du提ti高gao一yi倍bei
，並bing能neng夠gou進jin一yi步bu抵di消xiao溫wen度du的de影ying響xiang，這zhe是shi因yin為wei兩liang塊kuai應ying變bian片pian受shou到dao溫wen度du的de影ying響xiang是shi相xiang同tong的de，這zhe種zhong橋qiao路lu被bei稱cheng為wei半ban橋qiao。
    還可以通過將電橋4個橋臂都安裝工作應變片來實現全橋配置
，從而更進一步提高電路的靈敏度，適用於高精度場合。
    NI公司的SCC和SCXI係列調理產品均有針對應變電路調理的模塊。NI SCC-SG係列包括五種雙通道應變片輸入模塊，每一種都用於特定的應變片配置， 120Ω，1/4橋；350Ω，1/4橋；半橋和全橋等。調理模塊還包括一個2.5V激勵源，SG24的激勵源是10V的
，它們是測壓元件和壓力傳感器輸入的理想選擇。調理模塊的每個通道均配有一個儀器放大器，一個1.6kHz低通濾波器和一個用於橋路零位調整的電位計。NI還提供SCC-SG11模塊

，該模塊可執行可編程分路校準。NI SCXI-1520是8通道通用應變片輸入模塊，具有進行簡單或高級應變測量所需要的所有功能。用戶可借助這一模塊，從應變傳感器、力傳感器、扭矩傳感器和壓力傳感器上讀取信號。1520包含在各類環境中均可自動校準的板載參考電壓
，它的每路通道均配有可編程放大器，4階可編程Butterworth濾波器以及獨立的0V到10V的可編程激勵源。此外，SCXI-1520係統在模塊內部提供了組成半橋電路的電阻網絡，並在SCXI-1314接線盒上提供了一個350Ω的插座式電阻用於組成1/4橋，120Ω的1/4橋電阻也隨附於接線盒。
    cDAQ模塊中
，NI 9237具有四路模擬輸入通道，其為應變片、壓力傳感器、測壓元件和其他基於電橋測量的傳感器而設計。9237由總線供電

，可以為傳感器提供高達10 V的內置激勵，所以電橋不需要外部激勵。9237每通道可同步達到50K的采樣率
，且帶有通道-接地隔離。
編碼器測量
    編碼器是一種機電裝置，可以用來測量機械運動或者目標位置（圖7）。大多數編碼器都使用光學傳感器來提供脈衝序列形式的電信號，這些信號可以依次轉換成運動、方向或位置信息。

圖7 旋轉編碼器

    anzhaogongzuoyuanlibianmaqikefenweizengliangshihejueduishilianglei。zengliangshibianmaqishijiangweiyizhuanhuanchengzhouqixingdedianxinhao，zaibazhegedianxinhaozhuanbianchengjishumaichong，yongmaichongdegeshubiaoshiweiyidedaxiao。erjueduishibianmaqidemeiyigeweizhiduiyingyigequedingdeshuzima，yincitadezhizhiyuceliangdeqishihezhongzhiweizhiyouguan，eryuceliangdezhongjianguochengwuguan。
    在增量式中編碼器獲得物體的相對位置。旋轉編碼器可以測量物體運動的角位移，它由一個發光二極管（LED）、一yi個ge碼ma盤pan

，以yi及ji碼ma盤pan背bei麵mian的de一yi個ge光guang傳chuan感gan器qi。這zhe個ge碼ma盤pan安an置zhi在zai旋xuan轉zhuan軸zhou上shang，上shang麵mian按an一yi定ding編bian碼ma形xing式shi排pai列lie著zhe不bu透tou光guang和he透tou光guang的de扇shan形xing區qu域yu。當dang碼ma盤pan轉zhuan動dong時shi
，不bu透tou光guang扇shan區qu能neng夠gou遮zhe擋dang光guang線xian，而er透tou光guang扇shan區qu則ze允yun許xu光guang線xian透tou過guo。這zhe樣yang就jiu產chan生sheng了le方fang波bo脈mai衝chong，可ke以yi編bian譯yi成cheng相xiang應ying的de位wei置zhi或huo運yun動dong信xin息xi。編bian碼ma器qi每mei轉zhuan通tong常chang分fen為wei100到6000個扇區，100個扇區的編碼器可以提供3.6度的精度
，而6000個扇區的編碼器則可以提供0.06度的精度。
    僅有一路脈衝輸出的編碼器不能確定旋轉的角度，如果使用兩路脈衝，其間的相位差為90度，那麼通過該正交編碼器的兩路輸出通道就可以確定位置和旋轉的方向兩個信息。例如，如果通道A相位超前，碼盤就以順時針旋轉。如果通道B相位超前

，那麼碼盤就是以逆時針旋轉（圖8）。因此，通過監控脈衝的數目和信號A
、B之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)對(dui)相(xiang)位(wei)信(xin)息(xi)，就(jiu)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)獲(huo)得(de)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)方(fang)向(xiang)信(xin)息(xi)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，有(you)些(xie)正(zheng)交(jiao)編(bian)碼(ma)器(qi)還(hai)包(bao)含(han)被(bei)稱(cheng)為(wei)零(ling)信(xin)號(hao)或(huo)者(zhe)參(can)考(kao)信(xin)號(hao)的(de)第(di)三(san)個(ge)輸(shu)出(chu)通(tong)道(dao)Z相。這個通道每旋轉一圈輸出一個單脈衝，可以通過它來精確計算某個參考位置，這種編碼器被稱為三相編碼器。

    線性編碼器與旋轉編碼器的工作原理類似。它采用了一條固定的不透光帶取代了旋轉碼盤，在不透光帶表麵上有一些透光縫隙，而LED探測器組件則被附在運動體上
，這樣可以測量物體的線位移。
    絕(jue)對(dui)式(shi)編(bian)碼(ma)器(qi)能(neng)夠(gou)獲(huo)得(de)目(mu)標(biao)的(de)絕(jue)對(dui)位(wei)置(zhi)。絕(jue)對(dui)式(shi)編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)不(bu)同(tong)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)碼(ma)盤(pan)上(shang)，采(cai)用(yong)了(le)多(duo)組(zu)分(fen)區(qu)形(xing)成(cheng)同(tong)心(xin)碼(ma)道(dao)，如(ru)同(tong)靶(ba)環(huan)一(yi)樣(yang)。同(tong)心(xin)碼(ma)道(dao)從(cong)編(bian)碼(ma)器(qi)碼(ma)盤(pan)的(de)中(zhong)心(xin)出(chu)發(fa)，向(xiang)外(wai)擴(kuo)展(zhan)直(zhi)到(dao)碼(ma)盤(pan)外(wai)部(bu)，每(mei)一(yi)層(ceng)碼(ma)道(dao)都(dou)比(bi)其(qi)內(nei)層(ceng)多(duo)了(le)一(yi)倍(bei)的(de)分(fen)區(qu)。第(di)一(yi)層(ceng)，即(ji)最(zui)內(nei)層(ceng)的(de)碼(ma)道(dao)，隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)透(tou)光(guang)扇(shan)區(qu)和(he)一(yi)個(ge)不(bu)透(tou)光(guang)扇(shan)區(qu)；位於中心的第二層就具有兩個透光扇區和兩個不透光扇區。如果編碼器有10層碼道，那麼最外圍的碼道就有512個ge扇shan區qu。因yin為wei絕jue對dui式shi編bian碼ma器qi的de每mei層ceng碼ma道dao都dou比bi它ta裏li麵mian一yi層ceng的de碼ma道dao多duo了le一yi倍bei數shu目mu的de扇shan區qu，所suo以yi扇shan區qu的de數shu目mu就jiu形xing成cheng了le二er進jin製zhi計ji數shu係xi統tong。在zai這zhe種zhong編bian碼ma器qi中zhong，碼ma盤pan上shang的de每mei個ge碼ma道dao都dou對dui應ying一yi個ge光guang源yuan和he一yi個ge接jie收shou器qi。絕jue對dui式shi編bian碼ma器qi的de優you勢shi在zai於yu可ke以yi降jiang低di編bian碼ma器qi的de轉zhuan速su，可ke以yi使shi編bian碼ma器qi的de碼ma盤pan在zai整zheng個ge機ji器qi運yun動dong周zhou期qi中zhong隻zhi轉zhuan一yi圈quan。如ru果guo機ji器qi運yun動dong距ju離li為wei10英寸
，而編碼器具有16位精度，那麼機器位置的精度就是10/65,536，即0.00015英寸。如果機器的行程更長譬如6英尺，那麼粗旋轉編碼器可以保證跟蹤每一英尺距離；第二級稱為細旋轉編碼器可以跟蹤1英尺以內的距離。
    編碼器是對信號邊沿計數，由邊沿數值轉換為位置信息的過程取決於所采用的編碼類型。通常分為三種基本的編碼類型：X1、X2和X4。X1編碼方式時，當通道A引導通道B時
，增量發生在通道A的上升沿。當通道B引導通道A時，減量發生在通道A的下降沿（圖9）：

圖9 X1編碼

    X2編碼方式時
，計數器A通道的每個邊沿計數是增加還是減少，取決於由哪個通道引導哪個通道。計數器的數值每個周期都會增加2個或減少2個（圖10）：

    X4編碼方式時
，計數器同樣也在通道A和B的每個沿上發生增加或者減少。計數器的數目是增加還是減少，取決於哪個通道引導哪個通道。計數器的數目每個周期都會增加4個或減少4個（圖11）：

對於角度編碼器，有

    NI M係列數據采集卡所帶有的Counter可以滿足ABZ三相編碼器的測量，這三路脈衝信號需要直接連接到Counter的Source
，Gate和Aux上，經過設置編碼器類型
，編碼方式等信息
，可以直接換算成需要的旋轉角度或位移值。
聲音和振動測量
    振zhen動dong是shi有you質zhi量liang的de物wu體ti發fa生sheng在zai平ping衡heng點dian附fu近jin的de機ji械xie振zhen蕩dang運yun動dong，振zhen動dong會hui產chan生sheng壓ya力li波bo，壓ya力li波bo在zai空kong氣qi中zhong傳chuan播bo便bian產chan生sheng了le聲sheng音yin。聲sheng音yin與yu振zhen動dong在zai本ben質zhi上shang是shi通tong過guo不bu同tong的de介jie質zhi傳chuan播bo的de。但dan在zai理li論lun層ceng麵mian上shang，兩liang者zhe之zhi間jian是shi相xiang互hu聯lian係xi的de，所suo以yi測ce量liang聲sheng音yin與yu振zhen動dong在zai從cong本ben質zhi來lai看kan也ye是shi相xiang似si的de。
    mouxiedianjiezhizaiyanyidingfangxiangshangshoudaowailidezuoyongerbianxingshi
，qineibuhuichanshengjihuaxianxiang，tongshizaitadelianggexiangduibiaomianshangchuxianzhengfuxiangfandedianhe。dangwailiqudiaohou
，tayouhuihuifudaobudaidiandezhuangtai，zhezhongxianxiangchengweizhengyadianxiaoying。dangzuoyonglidefangxianggaibianshi，dianhedejixingyesuizhigaibian。xiangfan，dangzaidianjiezhidejihuafangxiangshangshijiadianchang
，zhexiedianjiezhiyehuifashengbianxing，dianchangqudiaohou，dianjiezhidebianxingsuizhixiaoshi，zhezhongxianxiangchengweiniyadianxiaoying，huochengweidianzhishensuoxianxiang。yijudianjiezhiyadianxiaoyingyanzhideyileichuanganqichengweiweiyadianchuanganqi。xuduoceliangjiasuduheyalidechuanganqidoushijiyuyadianyuanlide（圖12）。
    IEPE是壓電式傳感器的一個特殊類別，設計中它在壓電晶體後安裝了一個放大器（圖13）。由you於yu壓ya電dian式shi傳chuan感gan器qi產chan生sheng的de電dian壓ya很hen小xiao，所suo產chan生sheng的de電dian子zi信xin號hao容rong易yi受shou到dao噪zao音yin影ying響xiang，所suo以yi必bi須xu使shi用yong靈ling敏min電dian子zi器qi件jian來lai放fang大da和he製zhi約yue信xin號hao，降jiang低di輸shu出chu阻zu抗kang。因yin此ciIEPE將靈敏電子器件安裝得離傳感器越近越好

，以減少噪聲幹擾，確保了組裝的便捷。常規IEPE傳感器使用外部直流電源來提供激勵，根據壓電晶體接收到的不同電量來調整輸出電壓。IEPE在傳感器激勵（電流）和信號（電壓）輸出時隻用一到兩根線。
    shengyinyuzhendongdeceshirongyishoudaozaoyindeyingxiang
，xuyaoduixinhaojinxingshidangdetiaoli。chuanganqihuoqudexinhaobaokuozhiliuhejiaoliulianggebufen，zhiliubufenkejiangjiaoliubufenpianyilingdian。jiaoliuouhekeyitongguolianjiexinhaodedianrongqi，xiaochuxitongzhongdezhiliupianyi。jiaoliuouhechuanganqixitongkexiaochuyoulaohuahewenduxiaoyingyinqidechuanganqichangqizhiliupiaoyi，congerxianzhuditigaolefenbianlv

，kuodalexitongdekeyongdongtaifanwei。zaijingmiceliangguochengzhong，xitongdecaiyanglvbixuzhishaoshibeicaijixinhaopinlvdeliangbei。weilequebaopinlvfanweicaiyangzhengque，zaiADC前qian安an裝zhuang低di通tong濾lv波bo器qi，這zhe樣yang就jiu能neng夠gou確que保bao您nin減jian小xiao高gao頻pin率lv噪zao音yin的de影ying響xiang，也ye可ke以yi保bao證zheng高gao於yu采cai樣yang率lv頻pin率lv二er分fen之zhi一yi的de混hun疊die信xin號hao成cheng分fen不bu會hui影ying響xiang到dao測ce量liang結jie果guo。

圖13 IEPE傳感器

    youyushengyinhezhendongzheleixinhaoshuyudongtaixinhao
，qifuzhipinlvshenzhifangxiangdousuishijianbuduanbianhua
，jinshiyongputongshucaikahennanduiqijiaohaodicaiji，xuyaozaifujiashangtiaolimokuai。NI SCC-ACC01是一款單通道信號調理模塊，專用於IEPE傳感器或麥克風。該模塊包括一個交流差動放大器，一個3階Besse低通濾波器(19 kHz)以及用於傳感器激勵的4mA恒定電流源。NI SCXI-1530/1531同樣也是用於IEPE傳感器和麥克風的信號調理模塊。其每一輸入通道均包括可編程交流儀器放大器
，4階Bessel低通濾波器和激勵電流源。NI SCXI-1530/1531具有同步采樣能力，可以保持通道間的相位關係
，該模塊可以將信號在DAQshebeideyilutongdaozhongfuyong，yekelingjiamokuaiyizengjiatongdaoshu
，tongguosuijisaomiao，keyizhixuanzexiangyaocaijishujudetongdao，qiejuyouketigaosaomiaosulvdebingxingcaozuomoshiyijikejianhuaxinhaolianjiedeBNC連接器。
NI同樣也提供專門的動態信號采集卡(DSA設備)對聲音和振動信號進行采集。在cDAQ模塊中
，NI 9233/9234用於動態信號的采集，其作為4通道C係列動態信號采集模塊，能針對集成電路壓電式(IEPE)與非集成電路壓電式(IEPE)傳感器，進行高精度音頻測量。其中NI 9234具有102dB動態範圍，能對加速度傳感器和麥克風進行軟件可選式交流/直流耦合與集成電路壓電式(IEPE)信號調理。4條輸入通道借助自動調節采樣率的內置抗混疊濾波器
，同時以每通道高達51.2kHz的速率對信號進行數字化（圖14）

圖14 9234對IEPE傳感器的調理
此外，NI 445x和446x的DSA采集卡也是專門針對動態信號設計的。