基于LABVIEW的虚拟仪器温度检测系统的设计.pdf[录入者:admin|时间:2008-09-0911:23:44|作者:|来源:|浏览:174次]【HYPERLINK"javascript:doZoom(16)"大HYPERLINK"javascript:doZoom(14)"中HYPERLINK"javascript:doZoom(12)"小】基于LABVIEW的虚拟仪器温度检测系统的设计摘要：虚拟仪器（VI）是计算机技术和传统的仪器技术相结合的产物，是仪器发展的一个重要方向。LabVIEW是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具。本文重点介绍了虚拟仪器的界面，LabVIEW应用，并设计了一个基于虚拟仪器的数字化温度测量和控制系统，阐述了系统开发过程中数据的采集和软硬件的设计。关键词：虚拟仪器；LabVIEW；温度测量；数据采集0引言虚拟仪器技术，就是用户在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司生产的NI-LabVIEW是目前最为成功，应用最广泛的虚拟仪器软件开发系统。它一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言，其图形化界面可以方便的进行虚拟仪器的开发。在现代工业化生产中，需要进行温度测量和控制的场合越来越多。测温的方法也是多种多样的。1虚拟仪器的特点虚拟仪器设备可以由使用者自己定义，这意味着可以自由地组合计算机平台，硬件（包括传统仪器），软件，以及各种实现应用所需要的附件。这种灵活性在由供应商定义，功能固定，独立的传统仪器上是很难达到的。常用的数字万用表，示波器，信号发生器，数据记录仪，以及温度和压力监控仪器就是这种传统仪器的代表。从传统仪器设备向虚拟仪器设备的转变，为现代实验带来了更多实际的利益，同时也促进着实验手段不断更新。2系统设计2.1系统硬件结构虚拟仪器系统的硬件主要是由个人计算机或者工作站和硬件接口模块组成。其中计算机是主体，主要用来提供实时高效的数据处理性能。硬件接口模块包括仪器硬件和各种通用接口总线，主要用来采集，传输信号。仪器硬件如各种传感器，插入式数据采集卡（DAQ），信号调理器等，通用接口总线用来把独立的仪器连接到计算机上。目前较为常用的虚拟仪器系统是数据采集卡系统，GPIB一起控制系统，VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。本系统利用半导体来调节温度的大小，利用温度传感器来对温度进行数据采集，利用LabVIEW编程来实现半导体与PC机之间的串行通讯以及虚拟面板的设计，最后由PC机显示测量的溶液温度。对温度的测量而言，温度传感器的选择是整个系统的第一步，也直接影响系统性能的重要因素之一。金属铂的纯度可达99.89%，热性能稳定，线性较好，电阻温度系数分散性小，因此在这里我们选择铂电阻作为温度传感器。图1给出了数据采集系统结构框图，其中信号调节的主要作用是将传感器输出的信号与A/D转换器相匹配。例如A/D转换的输入电平是0～5V，而传感器输出信号通常很小，这时必须采取放大措施减小量化误差，相对误差也就减小了。如果传感器在输出信号和传输过程中混入虚假成分，就需要进行滤波。图1数据采集结构图2.2系统软件设计2.2.1标度变换对于同一物理量，用不同的传感器测量得到的不同的电压信号，或者是对于不同的物理量，不同的传感器测量得到的相同的电压信号，为了显示正确的物理量，就需要进行标度转换。因为被测对象的各种数据的量纲与A/D转换的输入值是不一样的。例如，温度的单位为℃，压力单位为Pa，频率的单位为Hz，流量的单位/h等等。这些参量并不等于原来带有量纲的参数值，必须把它转化成带有量纲的数值后才能计算。一般的线性系统的标度变换公式为：2.2.2数据采集子程序（SubVI）设计LabVIEW图形编程语言中的基本编程单元是VI（VirtualIntrument，虚拟仪器），VI包括三个部分：前面板（FrontPanel），框图程序（BlcokDiagram）以及图标（Icon）/连接器（Connector）。前面板既接受来自框图程序的指令，又是用户与程序代码发生联系的窗口。这个窗口模拟真实仪表的前面板，用于设置输入和观察输出，输入量称为控件（Controls），输出量称为指示器（Indicators）。当把一个控件或指示器放到前面板上时，框图上相应地放置一个端子（Terminals），这个端子不能随意被删除。用户可以使用多个图标，如旋钮，开换，按钮，图表，文本框，图形等等。其显示和控制以各种图标形式出现在前面板上。图2是一个虚拟温度测量仪前面板（ThermometerVI）。该面板通过对一个模拟温度计实时显