【正文】 .......................................................................................24 存盤程序的后面 板界面...........................................................................................24 Labjack 信號(hào)采 集 .....................................................................................................25 信號(hào)采集的通道設(shè)置..............................................................................................26 壓力監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn) .....................................................................................................274總 結(jié)...................................................................................................................................29謝 辭...................................................................................................................................30參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................315第一章 緒論 引言壓力是人們所熟知的名詞，在認(rèn)知中的壓力定義有很多,施加在物體上的力則是普遍認(rèn)為。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中壓 力 則 定 義 為 不 是 一 種 想 象 出 來(lái) 的 疾 病 而 是 身 體 “戰(zhàn) 備 狀 態(tài) ”的 反 應(yīng) ， 這 是 當(dāng) 我 們 意 識(shí) 到 某 種 情 形 ， 或 者 某 個(gè) 人 ， 或 者 某 件 事 情 具 有 潛 在 的 威 脅性 的 時(shí) 候 做 出 的 反 應(yīng) [1]。 而 本 論 文 所 研 究 的 壓 力 不 涉 及 到 醫(yī) 學(xué) ， 而 主 要 關(guān) 注 與 普 遍的 認(rèn) 知 物 體 所 施 加 的 力 。生 活 中 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 這 一 詞 應(yīng) 用 廣 泛 ， 很 多 人 只 是 聽(tīng) 說(shuō) 過(guò) 卻 無(wú) 法 準(zhǔn) 確 的 定 義 什 么 是監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) ， 在 本 設(shè) 計(jì) 中 我 也 通 過(guò) 用 心 去 體 會(huì) 并 在 網(wǎng) 上 找 到 準(zhǔn) 確 的 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 的 定 義 。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和各行各業(yè)都是不可缺少的。隨著各種現(xiàn)代化設(shè)備的增加，各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量和分析成了通訊企業(yè)工作量較大的內(nèi)容。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幫助管理人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)防故障的發(fā)生或者在故障發(fā)生后提供最及時(shí)的資料。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以減少配備人員的數(shù)量并提高監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的效率 [3]。壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是本論文的中心內(nèi)容，同時(shí)也是科技社會(huì)的主流研究?jī)?nèi)容。顧名思義，壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是上述兩項(xiàng)定義的結(jié)合，壓力監(jiān)測(cè)是通過(guò)利用先進(jìn)的儀器儀表系統(tǒng)對(duì)工業(yè)機(jī)械上所產(chǎn)生或應(yīng)用的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控并進(jìn)行控制。而監(jiān)控的手段就要涉及到我所學(xué)的專業(yè)，測(cè)控技術(shù)。測(cè)控技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防科技等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，它的現(xiàn)代化已被認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)、國(guó)防現(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志。20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展，在其推動(dòng)下，測(cè)控儀器與技術(shù)不斷進(jìn)步，相繼誕生了智能儀器、PC 儀器、VXI 儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機(jī)化儀器及其自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化儀器設(shè)備間的界限日漸模糊，測(cè)控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬 [1] 。電子測(cè)量技術(shù)作為測(cè)控技術(shù)的一部分，其發(fā)展總是與自然科學(xué)，特別是電子技術(shù)的最新發(fā)展緊密相連。從傳統(tǒng)的電測(cè)量指示儀表、數(shù)字化儀表到智能儀器，再到虛擬儀器，電子測(cè)量技術(shù)發(fā)生了革命性變化。虛擬儀器改變了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的概念、模式和結(jié)構(gòu)，用戶完全可以自己定義一起的功能和參數(shù)，即“軟件即是儀器” ，虛擬儀器以其特有的優(yōu)勢(shì)顯示了強(qiáng)大的生命力 [2]。虛擬儀器技術(shù)綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)和軟件工程技術(shù)，代表了測(cè)量?jī)x器與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向。采用虛擬儀器構(gòu)建測(cè)試儀器，開(kāi)發(fā)效率高，可維護(hù)性強(qiáng)，測(cè)試精度、穩(wěn)定性和可靠性能夠得到充分的保證，具有很高的性能價(jià)格比，節(jié)省投資，便于設(shè)備的更新和功能的轉(zhuǎn)換與補(bǔ)充。因此，虛擬儀器在產(chǎn)品性能測(cè)試、設(shè)備故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程控制中得到普遍應(yīng)用。6 課題的提出與意義壓力是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù),準(zhǔn)確地測(cè)量壓力進(jìn)而控制壓力,對(duì)保證設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。影響到整個(gè)設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)效益。因此，準(zhǔn)確測(cè)量壓力意義十分重要。高速發(fā)展的工業(yè)控制領(lǐng)域離不開(kāi)壓力的測(cè)量，測(cè)量技術(shù)和儀器變得越來(lái)越重要。但由于弊端的傳統(tǒng)手段，如價(jià)格昂貴、功能單一、可擴(kuò)展性不好等，很難滿足業(yè)界的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬儀器的發(fā)展，用戶的設(shè)計(jì)范圍變得比較廣泛。采用虛擬儀器構(gòu)建測(cè)試儀器，開(kāi)發(fā)效率高，可維護(hù)性強(qiáng)，測(cè)試精度、穩(wěn)定性和可靠性能夠得到充分的保證，具有很高的性能價(jià)格比，節(jié)省投資，便于設(shè)備的更新和功能的轉(zhuǎn)換與補(bǔ)充。本課題也由此而提出。 課題的實(shí)現(xiàn)對(duì)于本課題，有很多的實(shí)現(xiàn)方法，然而對(duì)于我來(lái)講因?yàn)橘Y金與實(shí)驗(yàn)條件的多種限制，使我只能用很簡(jiǎn)單的方式來(lái)模擬這種壓力監(jiān)測(cè)。而如今的科技發(fā)展離不開(kāi)計(jì)算機(jī)，而作為 PC 機(jī)應(yīng)用程序的 Labview 作為一種圖形化編程的語(yǔ)言不但使用方便而且滿足功能因此被我選擇使用設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)此課題。Labview 是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)的，類似于 C和 BASIC 開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是 Labview 與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而 Labview 使用的是圖形化編輯語(yǔ)言 G 編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式 [3]。虛擬儀器實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是美國(guó) NI 公司的 Labview。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫(xiě)程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，Labview 是一個(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7第二章 壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)為壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò) Labview 進(jìn)行圖形化編程。整體設(shè)計(jì)思路如下：利用壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓力信號(hào)此信號(hào)為模擬信號(hào)，并由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行 A/D 信號(hào)轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入 PC 機(jī)。進(jìn)入 PC 機(jī)的數(shù)字信號(hào)由 Labview 軟件采集，通過(guò)設(shè)計(jì)圖形化的界面實(shí)現(xiàn)多通道（4 通道）的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（波形）顯示。在采集信號(hào)的同時(shí)可設(shè)定信號(hào)上限，超出的信號(hào)不能顯示出來(lái)并使路燈閃亮。最終收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)報(bào)表的形式輸出。對(duì)于虛擬儀器 LABVIEW，軟件才是它的核心。在規(guī)劃、設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)軟件時(shí)應(yīng)堅(jiān)持以下幾個(gè)原則：操作界面友好，使用方便。以方便習(xí)慣使用現(xiàn)有測(cè)量?jī)x的人員的使用；另一方面也是讓工作人員更容易接受這套系統(tǒng)。labview 軟件設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、波形顯示、靜態(tài)特性分析、數(shù)據(jù)保存及回放等功能。這些功能主要通過(guò) Labview 軟件實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)驗(yàn)的軟件部分主要設(shè)計(jì)四個(gè)部分：信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的寫(xiě)入、數(shù)據(jù)的讀出、數(shù)據(jù)的擬合。最后在軟件的前面板顯示出動(dòng)態(tài)特性測(cè)試結(jié)果。圖21 為系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。信號(hào)輸入輸出信號(hào)數(shù)據(jù)采集 PC 機(jī)LABVIEW圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖利用壓力傳感器，傳感器輸出的信號(hào)送入電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再送入數(shù)據(jù)采集卡將模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并輸入到 PC 機(jī)中，然后利用 PC 機(jī)中的 LABVIEW 圖形化編程軟件將輸入的電壓信號(hào)處理輸出并且顯示，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析對(duì)超限信號(hào)起到報(bào)警功能，數(shù)據(jù)可由 EXCEL 生成報(bào)表。圖 22 為系統(tǒng)的總細(xì)節(jié)框圖。大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8報(bào)警(綠燈亮)EXCEL 工具箱實(shí)現(xiàn)報(bào)表輸出LABVIEW數(shù)據(jù)處理壓力傳感器接受壓力信號(hào)數(shù)據(jù)采集卡接受模擬信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)壓力信號(hào)（電流信號(hào)）通過(guò)接入電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)存儲(chǔ)顯示壓力數(shù)據(jù)的曲線和數(shù)字實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)接收?qǐng)D 22 系統(tǒng)總體細(xì)節(jié)框圖 大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9第三章 壓力傳感器 壓力傳感器定義壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)，面就簡(jiǎn)單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用。 壓力傳感器分類 壓 力 傳 感 器 電 阻 應(yīng) 變 片 是 一 種 將 被 測(cè) 件 上 的 應(yīng) 變 變 化 轉(zhuǎn) 換 成 為 一 種 電信 號(hào) 的 敏 感 器 件 。 瓷 壓 力 傳 感 器 抗 腐 蝕 的 陶 瓷 壓 力 傳 感 器 沒(méi) 有 液 體 的 傳 遞 ， 壓 力 直 接 作 用 在陶 瓷 膜 片 的 前 表 面 ， 使 膜 片 產(chǎn) 生 微 小 的 形 變 。 散 硅 壓 力 傳 感 器 工 作 原 理 被 測(cè) 介 質(zhì) 的 壓 力 直 接 作 用 于 傳 感 器 的 膜 片 上 （ 不銹 鋼 或 陶 瓷 ） ， 使 膜 片 產(chǎn) 生 與 介 質(zhì) 壓 力 成 正 比 的 微 位 移 ， 使 傳 感 器 的 電 阻 值 發(fā) 生 變化 ， 和 用 電 子 線 路 檢 測(cè) 這 一 變 化 ， 并 轉(zhuǎn) 換 輸 出 一 個(gè) 對(duì) 應(yīng) 于 這 一 壓 力 的 標(biāo) 準(zhǔn) 測(cè) 量 信 號(hào) 。 寶 石 壓 力 傳 感 器 　 利 用 應(yīng) 變 電 阻 式 工 作 原 理 ， 采 用 硅 藍(lán) 寶 石 作 為 半 導(dǎo)體 敏 感 元 件 ， 具 有 無(wú) 與 倫 比 的 計(jì) 量 特 性 。 5． 壓 電 壓 力 傳 感 器 壓 電 傳 感 器 中 主 要 使 用 的 壓 電 材 料 包 括 有 石 英 、 酒 石 酸 鉀 鈉和 磷 酸 二 氫 胺 。 其 中 石 英 （ 二 氧 化 硅 ） 是 一 種 天 然 晶 體 ， 壓 電 效 應(yīng) 就 是 在 這 種 晶 體中 發(fā) 現(xiàn) 的 ， 在 一 定 的 溫 度 范 圍 之 內(nèi) ， 壓 電 性 質(zhì) 一 直 存 在 ， 但 溫 度 超 過(guò) 這 個(gè) 范 圍 之 后 ，壓 電 性 質(zhì) 完 全 消 失 。 傳感器的使用原則現(xiàn) 代 傳 感 器 在 原 理 與 結(jié) 構(gòu) 上 千 差 萬(wàn) 別 ， 如 何 根 據(jù) 具 體 的 測(cè) 量 目 的 、 測(cè) 量 對(duì) 象 以及 測(cè) 量 環(huán) 境 合理地 選 用 傳 感 器 ， 是 在 進(jìn) 行 某 個(gè) 量 的 測(cè) 量 時(shí) 首 先 要 解 決 的 問(wèn) 題 。 當(dāng) 傳大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10感 器 確 定 之 后 ， 與 之 相 配 套 的 測(cè) 量 方 法 和 測(cè) 量 設(shè) 備 也 就 可 以 確 定 了 。 測(cè) 量 結(jié) 果 的 成敗 ， 在 很 大 程 度 上 取 決 于 傳 感 器 的 選 用 是 否 合 理 [6]。 1． 根 據(jù) 測(cè) 量 對(duì) 象 與 測(cè) 量 環(huán) 境 確 定 傳 感 器 的 類 型　 　 要 進(jìn) 行 —個(gè) 具 體 的 測(cè) 量 工 作 ， 首 先 要 考 慮 采 用 何 種 原 理 的 傳 感 器 ， 這 需 要 分 析多 方 面 的 因 素 之 后 才 能 確 定 。 因 為 ， 即 使 是 測(cè) 量 同 一 物 理 量 ， 也 有 多 種 原 理 的 傳 感器 可 供 選 用 ， 哪 一 種 原 理 的 傳 感 器 更 為 合 適 ， 則 需 要 根 據(jù) 被 測(cè) 量 的 特 點(diǎn) 和 傳 感 器 的使 用 條 件 考 慮 以 下 一 些 具 體 問(wèn) 題 ： 量 程 的 大 小 ； 被 測(cè) 位 置 對(duì) 傳 感 器 體 積 的 要 求 ； 測(cè)量 方 式 為 接 觸 式 還 是 非 接 觸 式 ； 信 號(hào) 的 引 出 方 法 ， 有 線 或 是 非 接 觸 測(cè) 量 ； 傳 感 器 的來(lái) 源 ， 國(guó) 產(chǎn) 還 是 進(jìn) 口 ， 價(jià) 格 能 否 承 受 ， 還 是 自 行 研 制 ?！?　 在 考 慮 上 述 問(wèn) 題 之 后 就 能 確 定 選 用 何 種 類 型 的 傳 感 器 ， 然 后 再 考 慮 傳 感 器 的 具體 性 能 指