如何进行电流测量 - National Instruments
如何进行电流测量
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1. 电流概述
电流是电荷的流动。电流的国际单位(SI)是安培(A)，它等于每秒内1库仑电荷的流量。
虽然有多种方法测量电流，但最常用的方法是进行间接测量，即根据欧姆定律，通过测量精密电阻上的电压来测量流过电阻的电流。
在固体导电金属中，有大量的电子是移动的或自由的。当金属导线被连接到直流电压源（如电池）的两端时，电压源会在导体的两端施加一个电场。一旦连接完成，在电场的作用下，导体内的自由电子将被迫流向正极端。
因此，在典型的固体导体中，自由电子是电流的载体。对于1安培的电流而言，每秒钟有1库仑的电荷（即约6.242 × 1018个电子）流过假想的导体平面。
图1. 电流示意图
在电学的早期历史中，常规电流被定义为正电荷的流动。在固体金属(如导线)中，正电荷载体是不移动的，只有带负电荷的电子流动。因为电子携带负电荷，所以电子流动的方向与常规电流的方向是相反的。
在解决电路问题时，流经特定电路元件的实际电流方向通常是未知的。因此，每个电路元件都将被分配一个电流变量和一个任意选定的参考方向。当电路问题被解决时，电路元件的电流值可能为正，也可能为负。负值意味着流经电路元件的实际电流方向与选定的参考方向是相反的。
2. 如何进行电流测量
电流测量方法
测量电流主要有两种方法：一种是基于电磁学的，与早期的动圈式（达松瓦尔）仪表有关；另一种是基于电学的，主要理论是欧姆定律。
达松瓦尔电流计/检流计
达松瓦尔电流计是一种电流表，用于检测和测量电流。它是一个模拟机电传感器，当电流经过线圈时，指针会在有限的弧形刻度上产生偏转。
如今，达松瓦尔电流计是用小型旋转线圈绕在永磁体外面制成的。线圈与指向刻度盘的细指针相连。一个小型扭转弹簧将线圈和指针拉至零位。
当有直流电流过线圈时，线圈会产生磁场。该磁场与永磁体的磁场方向相反。线圈发生扭曲，推动弹簧，使指针发生移动。指针指到显示当前电流值的刻度上。精心设计的磁极片确保磁场均匀，因此，指针偏转的角度与电流成正比。
其他电流表
现在，大多数安培表都是根据电学基本理论欧姆定律设计的。现代电流表本质上是由电压表和精密电阻组成的，利用欧姆定律，就可以进行精确且经济有效的测量。
欧姆定律 – 欧姆定律指出，在电路中，流过导体两点间的电流与两点间的电势差(又称为压降或电压)成正比，与两点间的电阻成反比。
描述这种关系的数学表达式为：
其中，I是以安培为单位的电流；V是以伏特为单位的两点间的电势差；R是电路参数，即电阻，以欧姆为单位(相当于伏特每安培)。
电流表工作原理 – 现在的电流表通过一个内部电阻来测量特定信号的电流。但是，当内部的电阻无法测量更大的电流时，就需要外部的配置了。
为测量更大的电流，可在电流表上并联一个被称为分流电阻的精密电阻。大部分电流流过分流电阻，只有一小部分电流经过电流表。这就使得电流表可以测量更大的电流。
只要期望的最大电流乘上电阻的值不超过电流表或数据采集设备的输入范围，那么任意的电阻都是可以接受的。
使用该方法测量电流时，应使用尽量小的电阻值，因为这对现有电路造成的干扰最小。但是，电阻越小，造成的电压降越小，因此您必须在分辨率和电路干扰间合理取舍。
图2显示了利用分流电阻进行电流测量的原理图
图2. 将分流电阻连接至测量电路
使用这种方法，电流不会直接输入电流表或数据采集电路板，而是经过外部分流电阻。因此，只要分流电阻上的电压降不超过电流表或数据采集板的工作电压范围，那么理论上可以测量无限大的电流值。
常规电流常见于当今的家用电器、电子电路以及传输线缆中。常规电流不符合传输标准，且取值范围可以从零到很大。
电流回路/4-20 mA公约
当设备需要通过一对导体进行远程监测或控制时，可使用模拟电流回路。任意时刻只可存在一个电流电平。
“4到20毫安的电流回路”，或者叫4-20 mA，是一种用于工业仪器和通信的模拟电气传输标准。对于电流回路信号而言，4 mA表示0%的信号，20 mA表示100%的信号。[1] mA是毫安培的缩写，即千分之一安培。
4毫安的"带电零位"允许接收仪器区分零信号和损坏的导线或仪器。[1] 虽然开发于20世纪50年代，今天这个标准仍然被广泛用于工业。4-20 mA公约的好处包括制造商的广泛使用、相对较低的实现成本以及抗电气噪声的能力。此外，利用带电零位，您可以直接利用电流回路为低功耗仪器供电，节省了额外的电线成本。
精确度考虑
分流电阻在电路中的放置位置是很重要的。如果外部电路与带有电流表或数据采集板的计算机共地，那么应当把分流电阻放置在尽可能接近电路地端的位置上。如果不这样的话，由分流电阻产生的共模电压可能超越电流表或数据采集板规格，这将导致不精确读数，甚至可能损坏电路板。图3显示了分流电阻正确和不正确的放置位置。
  
图3. 分流电阻的放置
数据采集设备测量
有三种测量模拟输入的方法。请参考《如何进行电压测量》，获取每种配置的详细信息。
例如，考虑 USB数据采集系统。图4显示了一个机箱和一个模拟电流输入模块。由于NI 9203内部有一个精密电阻，所以不需要外接的分流电阻。
图4. NI cDAQ-9178机箱和NI 9203模拟电流输入模块
图5演示了使用带NI 9203模块的NI cDAQ-9178机箱进行参考单端(RSE)电压测量的连线图，以及模块的引脚。图中，引脚0对应“模拟输入0 (AI0)”通道，引脚9对应公共地(COM)。
图5. RSE配置中的电流测量
除了NI 9203，通用模拟输入模块（如）也可以利用外部分流电阻提供电流的输入功能。
查看您的测量结果：NI LabVIEW
一旦将传感器同测量仪器相连，就可以使用LabVIEW图形化编程软件对数据进行可视化处理及分析。
图6. LabVIEW中的电流测量
Bolton, William (2004).Instrumentation and Control Systems. Elsevier. ISBN .
3. 推荐使用的软件及硬件
4. 关于电流的网络教程、指南及其他学习资源
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3秒自动关闭窗口NI关于无线传感器网络常见问题解答
1. 什么是无线网络?
无线网络(WSN)是一款无线网络，其中包含的位置分散的独立设备使用物理或环境条件。这些独立设备，或称节点，可结合路由器和网 关创建典型的WSN系统。分布式测量节点可与中央闸(central gateway)进行无线通信；中央通讯闸(central
gateway)则连通&联网世界&(wired
world)，帮助用户收集、处理、分析并显示测量数据。希望扩展WSN中距离和可靠性的用户，可使用路由器获得终端节点(end
node)和网关之间的额外通信链接。
2. 无线(Wi-Fi DAQ)和 WSN设备存在哪些差异？
无线数据采集(Wi-Fi DAQ)设备通过结合IEEE
802.11b/g无线或通信、直接的连接以及灵活的-DAQmx软件，实现着各类远程测量与控制。外部供电型 Wi-Fi
DAQ设备能够以超过50 kS/s的速率对每路通道上连续的波形数据流盘，并提供商用安全性最高的网络（WPA2企业版）。
WSN的低功率测量节点不但能凭借4节AA电池运行3年，并能通过部署用于长期远程操作。中央通讯闸(central
gateway)使用基于IEEE 802.15.4和ZigBee技术的协议，并能与无线测量节点进行通信，继而通过提供网格路由(mesh
routing)功能，拓展网络距离和可靠性。
WSN系统能够支持较低的数据速率以蓄存能量，能够通过I/O变量轻松接受编程，目前能够容纳热电偶和&10 V测量。
3. 目前提供哪些WSN产品？
WSN平台目前包含 WSN-9791以太网关和2类测量节点： WSN-3202&&4通道、16位、&10
V的模拟输入模块；
WSN-3212&&4通道、24位的热电偶输入模块。此外，该产品系列提供各类附件，包括：适合环境监测等应用的IP66外壳。
4. 这些产品有哪些特性？
每个测量节点提供4路模拟输入通道和4路数字通道，可帮助用户将各路通道按需配置为输入、漏极输出或源级输出。具有3个采样点/分钟速率的节点借助 4节AA碱性电池可持续运行3年，而更高功率能耗可提供更高的数据速率。测量节点和以太网关提供-40 &C至70
&C温度范围以及工业冲击与振动评级；其通信借助基于ZigBee的2.4GHz无线，后者可达1000米户外视距。配有9V到30V壁挂式的以太网 关，可灵活连接Windows或实时操作系统。
5. 今后是否提供更多的测量选择？
是的，计划继续向WSN技术投资，并提供与当前产品兼容的各类测量节点I/O选项。
WSN设备使用何种网络协议？
WSN协议基于IEEE 802.15.4和ZigBee技术。IEEE
802.15.4通信标准界定着组网模型中的物理和媒体存取控制层，并实现着3个频段（包括：2.4 GHz
ISM频段）的通信。ZigBee依照配有网络和应用层的802.15.4标准创建而成，可提供多项功能，如：设备协调、通过网状网络拓扑确保可靠性、创 建指定文件以实现协议的定制与灵活性。 WSN协议创建在其中的一个ZigBee
Profile上，可选择并帮助ZigBee设备加入WSN网络，同时确保与其它ZigBee和2.4 GHz频率网络的兼容。
7. 网络如何接受配置？
-WSN软件随附于 WSN硬件，可帮助用户轻松配置 Measurement & Automation Explorer
(MAX)工具中的网络。MAX的直观用户界面，可添加或删除测量节点并进行无线设置。用户可在设置
WSN时，将WSN-9791以太网关添加至MAX中&远程系统&的下方，并输入结点序列号将测量节点分配至网关。一经加电或重置，节点便自动重新连接至 指定的网关。若节点无法连接，便会执行1组等待序列(back-off)达55分钟之久。若网关处于离线状态，该方法可蓄存电池能源。
MAX还可查看WSN中的所有节点，以及节点的最后一次通信时间、电池状态、链路质量。此外，MAX提供的界面能够设置ZigBee通道通信、配置网关IP地址、无线式更新测量节点上的固件、通过配置令节点运作与终端设备或网状路由器(mesh router)相同。
8. 我如何从WSN中提取测量数据？
-WSN软件提供的无缝集成，有助于用户快速轻松地从WSN中提取测量数据。将
WSN以太网关加入项目之后，经MAX中网关配置的节点自动装入项目，以便用户迅速访问节点的I/O与属性。用户只需将I /O变量由项目拖放至程序框图，便能实现数据提取、分析和显示。
WSN设备有哪些供电要求？
测量节点的运行可借助4节1.5 V的AA碱性原电池，或9 V到30
V的外部电源。节点一旦配置为路由器，就必须始终通过网络收发数据，并应该通过外部电源获得供电。只要电源电压在9 V到30
V之间，用户就能够选用台式电脑电源以外的其它9 V至30 V电源（如：太阳能电池板或更大电池）。WSN以太网关需要9 V至30
V的外部电源。
10. 我如何知道哪些产品接受了我所在地区或国家的认证？
查看无线产品认证文档，确定哪些产品接受了您所在地区的使用认证。
标签：&&[63]&&&&[13]&&&&[22]
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DAQmax如何使用，如何用MAX
10:37:50　　
& && & 在一个新项目中，刚接触，但是3个星期内必须做出信号发生（信号波形比较复杂，不是简单的正弦等函数），电压量，开关量，电阻量的信号发生；目前只用到了labview2010软件，像DAQmax我还没用，是不是在编程中用DAQmax才能编出程序 呀？谢谢大神们指导我这个新手，甚至可以联系我，吴工：.
助理工程师
13:51:04　　
看看这篇文章对你有没有用
成熟的数据采集卡制商对它们自己生产的板卡都提供了驱动程序和配置（管理）软件，同时也提供了虚拟板卡的功能。
所谓虚拟板卡，是数据采集卡制造商在没有真实板卡的情况下，通过软件虚拟出一个物理上不存在的板卡，实现板卡的基本功能，比如AD等。
NI板卡的识别，配置是通过MAX实现的。安装完NI的驱动程序后，会在桌面上生成一个快捷方式，同时在LABVIEW也相应地增加了一些控件和节点。如图：
1.jpg (2.76 KB, 下载次数: 0)
13:52 上传
2.jpg (18.04 KB, 下载次数: 0)
13:53 上传
3.jpg (26.69 KB, 下载次数: 0)
13:53 上传
说明：未安装驱动之前，这些数据采集控件和节点是不存在的。
下面详细介绍一下如何通过MAX来配置一个虚拟板卡：
首先启动MAX后，出现下面窗口
4.jpg (22.28 KB, 下载次数: 4)
13:53 上传
鼠标右键选择设备和接口，CREATE NEW（新建）
5.jpg (26.04 KB, 下载次数: 0)
13:53 上传
7.jpg (20.86 KB, 下载次数: 0)
13:54 上传
鼠标双击仿真设备，选择相应板卡
8.jpg (22.79 KB, 下载次数: 0)
13:54 上传
这样一个虚拟的PCI-6220就配置完成了，在LABVIEW就可以针对这个虚拟板卡进行数据采集了，我们直接调用LV的数据采集例子看一下：
9.jpg (52.84 KB, 下载次数: 0)
13:54 上传
程序框图：
10.jpg (35.09 KB, 下载次数: 4)
13:54 上传
您的付出是论坛的动力,感谢您一直支持!.
16:15:41　　
PCB在线计价下单
板子大小：
板子数量：
PCB 在线计价
非常感谢热心的朋友你给我这么详细的指导过程，我先照着做，看能否成功。谢谢！你有联系方式吗？最近项目比较紧张，对于新手的我来说，压力很大；如果遇到问题，能否请教下您，不胜感激。
16:19:50　　
NI的驱动程序，就是DAQmax吗？我不是很懂，这个在官网下载下来，安装出现问题，不知道是电脑XP不兼容还是其他什么原因，求帮忙，重谢！
10:37:51　　
这里存不存在硬件选型问题？
13:32:36　　
这可以下载max吗
14:32:06　　
安装出错怎么办？出现错误1406，无法在键/software\classes\clsid\注册表无法修改怎么办
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[labview求助]
NI MAX使用
请问NI MAX新建NI-DAQmx任务出现初始化错误的提示是什么原因呢？？
求各位大神指教& &谢谢啦~
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装了daqmx没有?
装了daqmx没有?
嗯嗯&&装了的，但是每次打开都出现这种初始化错误的情况，不知道是怎么回事
采集卡呢?插到电脑上没有?
还有一个是你的这些NI的服务打开了没有?参考这里
Why Do I Receive Error -229771 at DAQmx Start Task.vi?
Primary Software: Driver Software&&NI-DAQmx
Primary Software Version: 7.0
Primary Software Fixed Version: N/A
Secondary Software: LabVIEW Development Systems&&LabVIEW Base Development System, LabVIEW Development Systems&&LabVIEW Full Development System, LabVIEW Development Systems&&LabVIEW Professional Development System
I have configured a DAQ Assistant for task with my DAQ card. Everything seems to be set up correctly but when I run my VI I get the following error:
Why am I getting this error?
There are several different things to check that could be causing this error:
Check to make sure all necessary NI services are configured to start automatically. Go toStart » Run and type msconfig to open the Configuration Manager. Check for NI Configuration Manager and NI Device Loader:
This error could also be caused by having installed DAQmx from an account that is not a system administrator. Confirm that you installed this from an administrator account.There could be a conflict between DAQmx and another software package on your computer. The most common instance of this is with antivirus packages. For example, McAfee released a major update to their Security Center in September 2010, v10.5.195, which when installed over DAQmx will cause error -229771. NOD32 antivirus is also known for causing issues with NI software, see the related link below for more information. There may be similar issues with other antivirus, anti-malware, or firewall software.Saving the VI, project, or application containing this DAQmx Start Task.vi on a secured network drive may cause this error. Try to move your files onto a local drive and check to see if this error persists.This error can be caused by the Measurement & Automation Explorer's database becoming corrupt. This configuration can be reset to solve this issue. See the linked KnowledgeBase,
for instructions on how to do this.
If none of these suggestions resolves your issue please contact NI Technical Support at.
谢谢你！我现在就想利用里面的虚拟通道，还没有要求实际的信号采集，所以没有采集卡。& & 看了一下配置的界面，里面的NI device loader& &NI License server&&都是已停止的状态&&在服务的界面启动它们但是有的显示错误&&有的启动后停止& & 请问怎么让它们保留在启动的状态呢？？
Why Do I Receive Error -229771 at DAQmx Start Task.vi?
谢谢你！我现在就想利用里面的虚拟通道，还没有要求实际的信号采集，所以没有采集卡。& & 看了一下配置的界面，里面的NI device loader& &NI License server&&都是已停止的状态&&在服务的界面启动它们但是有的显示错误&&有的启动后停止& & 请问怎么让它们保留在启动的状态呢？？
你按上面贴子中转贴的内容试试,就是开始菜单里面输入msconfig,在里面勾选上后,就会自启动了
你按上面贴子中转贴的内容试试,就是开始菜单里面输入msconfig,在里面勾选上后,就会自启动了
都勾选了，但是状态还是已停止，然后只能点确认。最后并没有改过来。不知道是不是安装有问题还是怎么回事。
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试试在控制面板,有一个管理工具,点进后有一个&服务&,找到相应的服务,然后右击它,选属性,出来面板上面点击自动启动,试试看,这样下次启动它就自动启动
估计你有优化软件,比如电脑管家之类的,将这些服务优化掉了开机启动
估计你有优化软件,比如电脑管家之类的,将这些服务优化掉了开机启动
我在服务界面修改启动时出现这个提示
这个是因为优化软件将这些服务优化了吗？始终不能变成启动状态
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没遇着过,把所有服务弄成自动后,你重启电脑试试看
没遇着过,把所有服务弄成自动后,你重启电脑试试看
好的& &我试试&&谢谢你
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