基于labview的虚拟仪器温度检测系统的设计

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2、 时间:2008-09-0911:23:44

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5、浏览:174次]【大中小】基于LABVIEW的虚拟仪器温度检测系统的设计TOP系列编程器摘要：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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、.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

12、，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示温度的大小，并接入一个布尔量开关（OFF/ON）可以对采集过程加以控制。旁边绿色的为一个预警信号，当温度超过某个预设的温度值时，该警示灯变亮。图2虚拟温度测量仪前面板             图3虚拟温度的示