Настройка измерений в MultiLab CE
4.1. Правильная настройка
4.1.1. Частота замеров
Необходимо, чтобы частота опроса датчиков отвечала природе исследуемого явления. Если оно носит периодический характер, то частота замеров должна, по крайней мере, вдвое превосходить частоту изменения измеряемой величины. Например, при записи звука требуется 20 800 замеров в секунду (в соответствии с самой высокой ожидаемой частотой), в то время как температуру воздуха в комнате можно измерять с небольшой частотой - порядка одного замера в секунду или еще реже - в зависимости от скорости ожидаемого изменения.
Графики получаются гладкими, если частота замеров превышает ожидаемую частоту изменения величины в двадцать раз.
При недостаточной частоте замеров вы рискуете получить ложную картину явления. Так, кривая, проведенная через экспериментальные точки в примере, представленном на рисунке, дает заниженную частоту изменения измеряемой величины, поскольку частота замеров была, по крайней мере, втрое меньше необходимой
После выбора частоты замеров задается количество замеров, определяющее длительность эксперимента:
Количество замеров / Частота замеров = Длительность эксперимента.
4.1.2. Выполнение замеров вручную
Этот режим обычно используется в следующих случаях:
• для исследования явлений, не зависящих от времени;
• когда запись данных следует остановить после получения нескольких замеров, чтобы затем изменить параметры исследуемой модели.
Примечание
Во время проведения эксперимента нельзя изменять настройку датчиков.
Для запуска эксперимента с ручной регистрацией данных:
1. В Мастере настроек (Регистратор => Настройка) откройте вкладку Частота.
2. Выберите значение Вручную из выпадающего меню Частота и нажмите кнопку ОК в правом верхнем углу.
3. Чтобы произвести первый замер, нажмите кнопку Пуск. Для второго замера нажмите эту кнопку еще раз и так далее.
4. Для остановки сеанса замеров вручную выберите команду Регистратор => Стоп.
4.1.3. Непрерывные замеры
В режиме непрерывных замеров MultiLab СЕ может продолжать сбор данных бесконечно.
Данные автоматически сохраняются и отображаются на графике MultiLab СЕ.
Для работы в непрерывном режиме:
1. На вкладке Частота в Мастере настроек выберите частоту, равную или меньшую 100/с.
2. На вкладке Замеры выберите пункт Непрерывно и нажмите ОК в правом верхнем углу окна.
3. Нажмите кнопку Пуск.
4. Для остановки сеанса непрерывной регистрации данных выберите команду Регистратор => Стоп.
!!! Непрерывные измерения невозможны при частоте замеров выше 100/с.
4.2. Правила программирования и ограничения
Далее излагаются некоторые правила и ограничения, которые следует принимать во внимание при программировании регистратора. Программа MultiLab может выполнять только те программы, которые соответствуют следующим ограничениям.
4.2.1. Количество замеров
Увеличение количества датчиков ограничивает количество замеров. Следующее условие должно выполняться всегда:
Количество замеров * Количество датчиков < Память.
• Память регистратора данных Nova5000 достаточна для выполнения 100 000 замеров. Однако при частоте выше 100 замеров в секунду в памяти можно сохранить только два набора данных из 32 000 замеров в каждом.
• Выбор 100 000 замеров создаст в памяти регистратора 2 файла по 50 000 точек в каждом.
4.2.2. Максимальная частота регистрации
Максимальная частота замеров зависит от количества датчиков.
4.3. Автоматическое определение датчиков
В программе MultiLab СЕ возможны два способа определения датчиков. По умолчанию установлен режим автоматического определения датчиков (датчик, подключаемый к Nova5000, определяется автоматически, если он предварительно зарегистрирован в MultiLab СЕ).
При работе более четырех датчиков (либо при использовании датчиков Vernier или иных датчиков) уберите флажок Автоопределение, после чего можно будет выбрать датчики вручную из выпадающего списка.
Программа MultiLab СЕ сохраняет текущий выбор режима и автоматически открывается в этом режиме при следующем запуске.
Для установления режима Автоопределения в MultiLab СЕ:
1. В меню Регистратор выберите команду Настройка или нажмите кнопку 
на главной панели инструментов.
2. Откройте вкладку Датчики.
3. Убедитесь, что установлен флажок Автоопределение.
4. Нажмите ОК.
Для переключения в режим 8 датчиков снимите флажок Автоопределение.
4.4. Задание нулевой точки
Можно перенастроить программу MultiLab СЕ таким образом, чтобы текущее показание датчика, воспринималось как ноль для последующих измерений. Эта возможность применима к следующим датчикам:
• расстояния;
• силы;
• магнитного поля;
• освещенности;
• давления.
Установка нулевой точки
1. Нажатием кнопки Настройка на главной панели инструментов откройте Мастер настроек.
2. Щелкните на пиктограмме Свойства датчика 
, расположенной за входом датчика, который надо настроить.
3. Выберите вкладку Установить нуль.
4. Установите флажок Установить текущее показание как нулевое.
5. Нажмите ОК, а затем нажмите ОК в окне настроек.
Программа MultiLab СЕ будет считать текущее показание нулем.
Изменение нулевой точки
1. Нажатием кнопки Настройка на главной панели инструментов откройте Мастер настроек.
2. Щелкните на пиктограмме Свойства датчика , расположенной за входом датчика, который вы хотите настроить.
3. Выберите вкладку Установить нуль.
4. Нажмите кнопку Сбросить нуль.
6. Нажмите ОК, а затем нажмите ОК в окне настроек.
Программа MultiLab СЕ будет считать текущее показание нулем.
Возвращение к нулевой точке, заданной по умолчанию
1. Нажатием кнопки Настройка на главной панели инструментов откройте Мастер настроек.
расположенной за входом
2. Щелкните на пиктограмме Свойства датчика , расположенной за входом датчика, который вы хотите настроить.
3. Выберите вкладку Установить нуль;
4. Уберите флажок Установить текущее показание как нулевое.
5. Нажмите ОК, а затем нажмите ОК в окне настроек.
Программа MultiLab СЕ будет считать нулем показание датчика в точке, заданной по умолчанию.
4.5. Усреднение показаний датчика
Использование этой функции позволяет сглаживать «шумы» в показаниях датчиков. Каждая точка графика определяется как среднее значению N соседних точек, расположенных по обе стороны от нее.
Вы можете применить усреднение ко всем датчикам, которые проводят в данный момент замеры.
1. Выберите команду Регистратор => Усреднение для открытия диалогового окна Установить средний уровень.
2. Перемещая движок между отметками 0-15, выберите число замеров для усреднения.
3. Нажмите кнопку ОК.
4.6. Триггеринг
Триггеринг - это режим, в котором запись данных начинается только при выполнении заданных условий.
1. В Мастере настроек нажмите кнопку Условия на вкладке Замеры. Откроется диалоговое окно Условия:
2. Выберите датчик, по показаниям которого будет проверяться условие, в выпада-ющем меню поля На основе датчика.
3. Отметьте один из следующих пунктов в выпадающем меню Тип:
• Нет - режим запуска по условию выключен (триггер неактивен);
• Выше уровня - регистрация начинается, как только измеряемая величина превысит установленный уровень;
• Ниже уровня - регистрация начинается, как только измеряемая величина становится ниже установленного уровня;
• Запись события - эта функция позволяет установить точную дату и время возникновения события. Событие определяется как получение показания датчика за заданным пороговым значением. После этого запись продолжается до тех пор, пока не будет получено заданное количество замеров;
• Управление по уровню - эта функция позволяет создать автоматическую сенсорную систему управления. Подключите одновременно обыкновенный датчик (например, температуры) и какое-нибудь исполнительное устройство - и вы будете иметь автоматический механизм, приходящий в движение, когда показание датчика становится меньше или больше некоторого заданного уровня. С помощью такой системы можно сделать, например, чтобы вентилятор включался лишь в случае, если температура окружающего воздуха поднимется выше 30 °С. Чтобы использовать эту возможность, требуется кабель-делитель и датчик-контроллер. После задания уровня управляющего сигнала и начала регистрации обыкновенный датчик делает замеры, которые записываются как обычно, но как только измеряемая величина превысит заданное пороговое значение, датчику-контроллеру поступит через провод контроллера импульс 5 В. Получив этот сигнал, датчик-контроллер откроет (закроет) реле, управляющее подачей напряжения (110/220 В) на какое-нибудь исполнительное устройство.
4. Нажмите ОК для выхода из диалогового окна Условия.
5. Нажмите ОК для выхода из Мастера настроек.
4.7. Мастер синхронизации
Программа MultiLab СЕ позволяет производить измерения времени, скорости и ускорения посредством датчиков-фотоворот и Мастера синхронизации показаний.
4.7.2. Методы измерения
Подключите один датчик-фотоворота ко входу I/O-1 или два датчика ко входам I/O-1 и I/O-2.
1. В меню Регистратор выберите пункт Мастер синхронизации.
2. Отметьте, какую величину следует измерять (время, скорость или ускорение).
3. Откройте вкладку Метод.
4. Задайте метод измерения: в одни ворота или между воротами.
5. При измерении скорости и ускорения могут понадобиться значения ширины тела или расстояние между воротами, в этом случае введите необходимые величины в сантиметрах, в специальном окошке.
Ширина: от 0 до 59 мм.
Расстояние между воротами: целое число в диапазоне от 0 до 99 см.
6. Нажмите ОК, чтобы выйти из Мастера синхронизации.
7. Нажмите кнопку Пуск для входа в режим синхронизации.
Измерение временного интервала будет начинаться каждый раз, когда тело будет закрывать фотоворота на входе 1, и заканчиваться, когда будет открывать фотоворота на входе 1 или входе 2 (в соответствии с выбранным методом). MultiLab СЕ покажет результат на графике или в таблице.
Эксперимент можно повторять столько раз, сколько необходимо. После каждого измерения MultiLab СЕ добавит полученный результат как новый график и новый столбец в таблицу.
8. Для выхода из режима синхронизации выберите команду Регистратор => Стоп.
4.7.2. Методы измерения
Мастер синхронизации позволяет варьировать методы анализа различных измерений. В некоторых измерениях вам потребуется ввести значения ряда характеристик тела или расстояния между двумя фотоворотами для вычисления скорости и ускорения.
Применяемый метод зависит от характера выбранного измерения.
Измерение времени
• Одни ворота
Измеряется время, в течение которого тело проходит под воротами (время перекрытия инфракрасного луча).
• Между воротами
Измеряется время, в течение которого тело движется от одних ворот до других (разность моментов времени между перекрытием лучей в первых и вторых воротах).
• Маятник
Измеряется период колебаний тела (интервал времени между первым и третьим перекрытием луча).
Измерение скорости
• Одни ворота
Измеряется время, в течение которого тело проходит под воротами (время перекрытия инфракрасного луча), и вычисляется его скорость.
Необходимо указать ширину тела.
• Между воротами
Измеряется время, в течение которого тело движется от одних ворот до других (разность моментов времени между перекрытием лучей в первых и вторых воротах), и вычисляется его скорость.
Необходимо указать расстояние между воротами.
• Столкновение
Измеряются время, в течение которого тела проходят под своими воротами, и вычисляются их скорости.
Нужно указать ширину тела (ширина обоих тел должна быть одинаковой).
Измерение ускорения
• Одни ворота
Тележка с двумя флажками проезжает под одними воротами. Мастер синхронизации определяет скорость каждого флажка и вычисляет ускорение.
Необходимо ввести ширину флажков.
• Между воротами
Измеряется время прохождения первых ворот, время движения между воротами и время прохождения вторых ворот. По этим данным вычисляется среднее ускорение.
Необходимо ввести ширину флажка.
4.7.3. Схема расчета
Время
• Одни ворота
• Между воротами
Скорость
• Одни ворота
Необходимый параметр: w - ширина тела
• Между воротами
Необходимый параметр: L - расстояние между воротами
Ускорение
• Между воротами
Необходимый параметр: w - ширина тела
4.7.4. Советы по использованию Мастера синхронизации
Прикрепите флажок к тележке
Измерить перемещение движущейся тележки удобно, если прикрепить к этой тележке вертикальный флажок (см. рисунок). Можно установить на тележке деревянный блок со щелью, а в щель вставить флажок, можно приклеить флажок к одной из сторон тележки при помощи липкой ленты.
Для измерения ускорения при работе с одними воротами воспользуйтесь двумя флажками. Флажки должны быть одинаковой ширины.
-----------------
Пользуйтесь курсорами
Диапазон данных, к которому вы собираетесь применить Мастер синхронизации, выделите на графике курсорами.
Определите точность измерения времени
Точность измерения времени зависит от частоты измерений. Связь между точностью и частотой замеров приведена в следующей таблице:
-----------------------
Пользуйтесь запуском по условию (триггерингом)
Для исследования быстрых процессов, требующих высокой частоты замеров, рекомендуется использовать запуск по условию.
4.8. Калибровка датчиков
Точность датчиков можно повысить посредством калибровки. Большинство датчиков фирмы Fourier линейны, то есть выходной уровень сигнала датчика меняется в соответствии с уравнением:
Y = аХ + b,
где:
Y- сигнал на выходе датчика (его уровень меняется в пределах от 0 до 5 В),
X- значение измеряемой величины, а - коэффициент усиления датчика,
b - аппаратное смещение датчика.
Процесс калибровки позволяет регулировать смещение датчика и в некоторых случаях даже коэффициент усиления датчика. Вы можете воспользоваться четырьмя типами калибровки:
• калибровка аппаратного смещения;
• автоматическая калибровка нуля программой MultiLab СЕ;
• калибровка датчика программой MultiLab СЕ;
• заводская калибровка (не требует ручной калибровки).
4.8.1. Калибровка аппаратного смещения
В некоторых датчиках имеется винт, регулирующий аппаратное смещение. Для калибровки такого датчика подключите его к MultiLab СЕ и вращайте калибровочный винт, пока датчик не покажет правильную измеряемую величину (для получения правильного значения измеряемой величины воспользуйтесь другим, заведомо точным источником).
4.8.2. Автоматическая калибровка нуля
Регистратор данных Nova5ООО способен быстро и точно калибровать смещение для всех аналоговых датчиков перед проведением каждого нового эксперимента.
Метод калибровки очень прост. Когда бы вы ни подключили датчик, регистратор данных проверяет, измеряет ли выбранный датчик значение в пределах ±2 % от его нулевого значения. Если это так, то MultiLab СЕ принимает это значение за ноль.
Для использования этой возможности необходимо быть уверенным в «правильности» нулевого значения. На всякий случай уменьшите сигнал от подключаемых датчиков.
Для этого:
• оставьте разъемы датчика тока разомкнутыми;
• накройте датчик освещенности, фотодатчик или микрофон;
• поместите датчик рН в раствор с рН-7,0;
• разгрузите датчик силы;
• положите датчик ускорения на неподвижную поверхность;
• поместите датчик температуры в воду со льдом;
• поместите датчик давления в камеру сдавлением 1 атм (1013 мбар).
4.8.3. Калибровка датчика MultiLab СЕ
В MultiLab СЕ есть возможность калибровать любые линейные датчики вручную. Этот двухточечный калибровочный метод позволяет настраивать как коэффициент усиления (наклон), так и смещение (смещение по оси У) передаточной функции датчика. Эта процедура требует от программы MultiLab СЕ только работы сданными из таблиц.
1. В меню Регистратор выберите команду Калибровка.
2. В окне Датчик укажите датчик из списка в выпадающем меню поля Выбор датчика и нажмите ОК.
3. Введите эталонные значения в столбец Эталон в каждое из полей Значение 1 и Значение 2 и соответствующие измеренные значения этих величин в каждое из этих полей в столбец Замер.
4. Нажмите ОК. Калибровочные параметры датчика будут сохранены в MultiLab СЕ.
5. Для возврата к калибровке, заданной по умолчанию, повторите шаги от 1 до 3, и нажмите кнопку По умолчанию.
4.8.4. Заводская калибровка
Все цифровые датчики, особенно таймеры, поставляются полностью откалиброванными на заводе и не повержены никакой точностной деградации. Примером такого датчика может служить датчик расстояния - акустический дальномер, который измеряет период времени от посылки звукового импульса до приема его эха.
4.8.5. Температурная компенсация рН
Для компенсации температурного влияния на датчик рН подключите температурный датчик ко входу 1/0-1, а датчик рН ко входу 1/0-2. MultiLab СЕ затем выведет компенсационное значение рН.
4.9. Определение новых датчиков
MultiLab СЕ позволяет использовать датчики других производителей.
Чтобы «чужие» датчики могли работать с Nova5ООО, они должны соответствовать следующим требованиям:
• выходное напряжение датчика должно быть не меньше 0 и не больше 5 В. Все датчики трансформируют измеряемую величину в электрическое напряжение, так что при любых значениях измеряемой величины напряжение на выходе датчика должно оставаться между 0 и 5 В;
• передаточная функция датчика (зависимость выходного напряжения от значения измеряемой величины) должна быть линейной;
• датчик должен иметь кодовый резистор - тогда его можно определить в режиме автоопределения. В противном случае придется работать в режиме 8 датчиков и настраивать датчик вручную.
Чтобы узнать, имеется ли у датчика кодовый резистор, подключите датчик к Nova5ООО, откройте MultiLab СЕ и запустите Мастер настроек. При наличии у датчика кодового резистора он появился в окне вкладки Датчики.
Как подключить кодовый резистор к своему пользовательскому датчику.
Определение нового датчика
1. В меню Регистратор выберите команду Определить новый датчик. Откроется окно Определить новый датчик.
2. Нажмите кнопку Добавить новый датчик.
3. Введите имя и единицы измерения датчика.
4. Введите две калибровочные величины (два реальных значения величины и соответствующие им выходные напряжения датчиков).
5. Нажмите ОК. Новый датчик теперь определен и сохранен в списке датчиков Мастера настроек.
Чтобы восстановить список, заданный по умолчанию, и удалить вновь определенные датчики, нажмите кнопку По умолчанию.